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《深圳科普课堂》:物理之谜——薛定谔的猫
小明:我告诉你个笑话,我今天在看科普视频,里面正在说薛定谔的猫,我同事竟然问我,这薛定谔的猫很好看吗?怎么总有人说呀!
大红:哈哈哈,其实我也不是太清楚,不如我们呼唤机器人解答一下吧,
梦境+科幻音效
机器人1:你们好,我们又见面了,“薛定谔的猫”指的其实是一个物理学理论,薛定谔是著名的量子力学奠基者之一,也是经典物理学派的代表人物,他构思了一个有趣的思想实验,即“薛定谔的猫”,来反驳量子物理学派的概率性观点。
小明:原来是这样,那这个实验是怎么做的呢?
机器人2:薛定谔假设一只猫被放在完全密闭的箱子内,这个箱子的内部状态无法被外界所探测。箱子的内部也同时存在可以概率性衰变的放射性物质,以及一套探测放射性衰变的毒气释放装置。如果在一段时间内,放射性物质没有发生衰变,那么毒气释放装置就不会被触发,因而猫仍然会存活;然而,如果放射性物质发生衰变,那么该装置就会探测到衰变这一事件,从而触发毒气释放的开关,那么可怜的猫就会死去。
机器人1:也就是说,在箱子未被打开之前,这只猫的生死状态取决于放射性物质的是否衰变。但是,按照量子力学的观点,在微观世界中,放射性物质的衰变与否本身就是一个概率性的事件,而无法被准确地预测。因此,这只猫在未被观测之前,无法处于一个确定的状态,只能说是处于存活/死亡的概率性叠加状态之中!
小红:我明白了,参照实验来说,猫是在被外部世界所观察之后,它的生死才处于一种固定态。但按照客观来说,这个猫,不管你外部观察与否,它的生死早就固定了。
机器人2:非常棒,薛定谔希望,将量子物理学派信奉的微观世界中“概率性”,关联放大到宏观世界中,来违反人们生活中的常识,从而体现出量子理论的荒谬之处。
小明:原来是这样,那这个实验确实很完美。
机器人1:虽然如此,但量子物理学派并不认可薛定谔的这种思想实验,他们敏锐地发现“薛定谔的猫”的漏洞,并且利用量子力学中的波函数的概念,进一步巩固了自身的观点。
机器人2:所以原本想反驳量子理论而提出的“薛定谔的猫”的思想实验,意外成为了宣传“量子纠缠”的有趣故事。
小红:这回我可算弄明白了。