为啥“薛定谔的猫”既是活的又是死的

科普中国网 2018-01-04

  

    作者:张天蓉

  1961年1月4日,奥地利物理学家薛定谔逝世。你可能听说过著名的“薛定谔的猫”吧,那么,这个猫究竟是怎么回事呢?

  量子现象看起来如此不可思议,为什么我们在日常生活中一点都感觉不到呢?这是因为量子力学所描述的微观世界,比起我们眼睛可以看见的东西,实在是太小太小了。比如一颗沙粒的大小约0.1毫米,而电子还不到它的万万分之一。因此,沙粒的波动性对于沙粒的大小可以忽略不计。这也就是为什么在双缝实验中,观测不到沙子的干涉条纹,却能够观测到电子的干涉条纹。

  为了说明奇异的量子现象,奥地利物理学家薛定谔提出了一个著名的佯谬,现在被称为“薛定谔的猫”。这个实验是这样设想的:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含一个原子核和毒气设施。这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子,这个粒子将会触发毒气设施的开关,从而杀死那只猫。原子核的衰变符合量子力学的原理:当没有进行观察时,这个原子核既是“已衰变”,又是“未衰变”,状态不确定。这个量子力学规律可把那只猫弄惨了:只要不打开盒子去看它,那只可怜的猫就应该是处在“既死又活,非死非活”的诡异状态。

  薛定谔这个思想实验,将量子力学中微观的不确定性与宏观大小的物体“猫”的状态联系起来,引起了大家的注意。物理学家对此佯谬一直众说纷纭,争论至今。

  关键词:薛定谔的猫  不确定性

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责任编辑:李阳阳

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