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【物理科普】薛定谔的猫,到底是什么梗?

有一句玩笑这样说——“遇事不决,量子力学”。

人们之所以觉得量子力学很神秘,是因为它是“微观世界”的规律。像原子这样很小很小、平时看不到的东西,和我们生活中看到的东西有不一样的规律。这些规律在宏观世界很难被观察到,因此会让我们觉得很神奇。

奇妙的“叠加性”

在我们的日常生活中,各种事物都是确定的:桌子总是有一个确定的形状;如果你此刻坐在教室里,就不会同时出现在操场上。

但微观世界的粒子最特别的性质就是“叠加性”,它可以同时处于多个状态,而这些状态竟然可以“叠加”在一起,像一种神奇的“分身术”。

像原子这样的微观粒子,它在同一时刻可以出现在不同的地方。只要没有被观察,它就拥有很多很多分身。但一旦我们去观察它,它就会随机保留一个身体,其他分身全部消失。

对习惯于宏观世界的我们来说,这种现象简直像是魔法,让人很不适应。但好在它只涉及看不见的微观世界,所以量子力学的理论尽管不可思议,却也很快被物理学家们接受。

盒子里的猫

然而薛定谔却认为这里面似乎有什么不对劲。他在1935年提出了一个思想实验,来提醒人们量子力学的这一概念是多么不可思议。

想象有只猫待在一个密闭的盒子里,盒子里同时有一个原子、一个检测器、一个机关以及一瓶毒药。

如果发现原子进行了某种运动,检测器将会触发机关、打碎毒药,猫就会不幸“牺牲”。但因为原子具有可以“分身”的叠加性,好比它可以既向左又向右运动,那就使药瓶成为打碎与没被打碎叠加的状态,进而使盒子里的猫也处于活着和死去的“叠加态”。

一只猫会既活着又死去?听起来太荒诞了!这个实验把量子力学的匪夷所思明晃晃地摆在了我们面前,让我们不得不去面对它。

猫还好吗?

按照常识,一只猫不是活着就是死去,那么薛定谔的猫究竟还活着吗?根据量子力学,答案是:只有在打开盒子看的时候,猫才会有确定的生死。这就是我们刚才提到的“观察”。

密闭的盒子隔绝了外面的世界,也就保护了猫的“生死叠加”。在盒子打开前,一切都是不确定的。

这个脑洞大开的思想实验,生动地展现了量子力学规律和我们熟悉的宏观世界之间的差异是多么大。

当然,也有人认为猫不属于微观世界,因此不会受到原子叠加态的影响。直到现在,“薛定谔的猫”在物理学界仍然是一个开放性的、可以有多种解释的问题。

不明白就对了!

在今天,薛定谔的影响早已超出物理学界。“薛定谔”衍生为一种流行用语,被用来幽默地比喻一种不确定的、变化莫测、难以捉摸的状态。

就像换季时的天气,可以晴空万里又突然大雨倾盆,可以同时艳阳高照和冷风呼啸。这不也是“薛定谔的天气”吗?

有些同学觉得,自己的考试成绩在试卷发下来之前都是不确定的,可能好也可能不好,只有看到试卷的时候,才知道到底考了多少,因此是“薛定谔的成绩”。这样说可不准确,毕竟考试是有评判标准的。不过这是玩笑的说法,所以不用太较真。

量子力学听起来深奥难懂,觉得自己“脑力”不够?别着急,这绝不是你的问题。毕竟,就连大科学家爱因斯坦都曾质疑它,认为太不可思议。

但是这种不确定或许也正是它的美妙之处。就像《阿甘正传》里说的:人生就像一盒巧克力,你永远不知道你下一块会吃到什么。

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