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薛定谔的猫

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薛定谔(来源:wikipedia)
奥地利有一个物理学家,他的名字叫做埃尔温·薛定谔。薛定谔有一只猫,可他却把猫关进一个盒子里。更可怕的是,这个盒子里除了猫,还安装着一个毒气机关。猫能不能活下来,就取决于这个毒气机关。
是不是很为薛定谔的猫感到担忧?但你不必担心,这只是薛定谔的一个想象实验,并没有真的小猫被放进毒气盒子中,薛定谔不过是用这个实验来研究量子力学而已。量子力学研究什么?它研究的是微观世界,一个我们看不见摸不着的世界。
对于我们来说,盛开的百花,炎炎的烈日,飘落的雪花,闪烁的繁星,铅笔,橡皮,牛仔裤......请你环顾四周,你所见到的一切,被称为宏观世界。与之对应的就是微观世界,人们把分子、原子、原子核、质子、中子、电子、光子等粒子称为微观物质,它们有一套自己的理论,量子力学正是描述微观世界的一种理论。
量子力学的代表学派——哥本哈根学派曾这样认为:一个粒子,它的位置我们无法确定,它处于“叠加态”。想象一下,你与一个粒子捉迷藏,在找到它之前,你并不知道它在哪里。那么我们就可以说,这个淘气的粒子在它可能藏起来的所有地方的“叠加态”了。而且,你的观察对小粒子有影响,换句话说,你看到了粒子,它就在一个地方;你若没看到,它就在“叠加态”。
但薛定谔可不这么认为。于是,为了讽刺哥本哈根学派的荒谬理论,他就在脑海中做了这个著名的实验。
“我现在打开盒子,怎么看不见这只生死叠加的猫?它当然不是死了就是活着,哪来的什么生死叠加?”薛定谔得意地说道。听说了薛定谔的猫,哥本哈根学派的人也哭笑不得。可是,这看似荒唐的猫,却偏偏在量子力学中解释得通。所以,哥本哈根学派只能苦笑道,“在宏观世界里谈微观世界的规律是没有意义的。”
一传十十传百,薛定谔的猫渐渐出了名。可是,连薛定谔自己也没想到的是,他的猫竟然引发了哲学讨论。一位叫约翰·格列宾的英国人提出了一个让人难以置信的解释:“多世界诠释”。
这个说法认为,盒子里面其实有两个世界,毒气在一个世界里被释放了出来,在另一个世界里却没有。所以,一个世界里的猫是死的,另一个世界里的猫是活的。当你打开盒子时,你看到的只是两个世界中的一个!
那么,我们是不是也生活在多世界中的一个呢?量子力学就是这么神奇,它从物理学出发,却让我们对世界有了哲学反思。直到今天,人们也不曾停止讨论这个话题。
薛定谔的猫很著名,薛定谔更是享誉科学界。他是量子力学的奠基人之一,也是波动力学的创始人,而且,他还率先用物理学的理论解释生命的本质,他的《生命是什么——活细胞的物理学观》一书,被誉为“唤起生物学革命的小册子”,他本人也成为了20世纪下半叶分子生物学革命的先驱。或许头衔不足以褒奖薛定谔的伟大,奥地利将他的头像印在了钞票的正面,这是祖国赋予科学家的最高荣誉。
参考资料:
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%83%E5%B0%94%E6%B8%A9%C2%B7%E8%96%9B%E5%AE%9A%E8%B0%94
https://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger%27s_cat
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E5%AD%A6
作者:董依明
审稿:魏潇,中科院心理所博士后研究员、中山大学神经生物学博士