薛定諤的貓(燈環) 內容大綱
但在當代科學中,聲學已發展成一門獨立的學科。 若考慮一般熱系統而不追究微觀成分的運動細節,則稱為熱力學;深入研究熱現象本質、研究大量分子組成的宏觀物體的熱性質和行為的統計規律,就形成了統計力學。 後者不涉及某個分子在某時刻的狀態,而是以統計系統的方法研究大量分子的平均行為或概率。 薛定諤的貓(燈環) 即原子核處於衰變與不衰變的疊加狀態,那麼貓就處於死於活的疊加狀態。 這使量子力學的微觀不確定性變為宏觀不確定性,微觀的混沌變為宏觀的荒謬——貓要麼死了,要麼活著,兩者必居其一,不可能同時既死又活。
如何使更多粒子構成的系統達到這種狀態並保存更長時間,已成為實驗物理學的一大挑戰。 簡而言之,這個實驗的核心思想是因為事件發生時不存在觀察者,盒子裡的貓同時存在在其所有可能的狀態中(既死又活)。 薛定諤最早提出這個實驗是在回覆一篇討論量子態疊加的文章時。 薛定諤的貓同時也說明瞭量子力學的理論是多麼令人無法理解,這個思想實驗因其複雜性而啟發了各種各樣的解釋。 “當我們不觀察時,月亮是不存在的”,這稍稍偏離了本意,準確來説,因為月亮也是由不確定的粒子組成的,所以如果我們轉過頭不去看月亮,那一大堆粒子就開始按照波函數彌散開去。 於是乎,月亮的邊緣開始顯得模糊而不確定,它逐漸“融化”,變成概率波擴散到周圍的空間裏去。
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薛定諤正是不滿意哥本哈根詮釋,才會提出薛定諤的貓這個思想實驗,把微觀和宏觀結合在一起,用一隻不存在的貓咪,讓我們感受目前量子力學理論的不完備性。 其實早在這個思想實驗被提出之前,愛因斯坦就開始質疑量子力學不完善,薛定諤跟愛因斯坦從量子糾纏這個現象就開始討論,認為量子力學展現出的現象揭露的並不是宇宙的本質,而是因為理論不完善造成的假象。 顯然,既死又活的貓是荒謬的,可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理,客觀規律不以人的意志為轉移,貓既活又死違背了邏輯思維。 薛定諤想要藉此闡述的物理問題,宏觀世界是否也遵從適用於微觀尺度的量子疊加原理。
其實,「摩擦係數不是常數」的概念,並非什麼驚天動地的新發現,但過去許多顆粒流的研究,卻忽略了這個基本現象,只把摩擦力當成一般常數看待。 事實上普朗克及愛因斯坦本人完全低估了該篇論文的創見性,認為它只是洛倫茲理論的「延伸」而已。 有了理論物理界權威普朗克教授做後盾,愛因斯坦平步青雲、離開專利局、進入學府、及成名應只是遲早的事情。 普朗克是第一位以愛因斯坦理論為基礎來發展的物理學家。 薛定諤的貓(燈環) 一九四三年薛丁格五十六歲,他最輝煌的物理工作是一九二六年提出的波動方程,那奠定了量子力學或然律表徵的問題,也奠定他在物理科學上的不朽地位。 有一個說法指薛丁格做出波動方程後表示,有了波動方程,化學家的工作變得沒有意義了。 薛定諤的貓(燈環) 薛丁格當年演講,主調是以分子基礎來討論染色體遺傳,他提出猜想,認為遺傳物質是「不規律晶體」,由原子的一種無序但特殊有序結構形成。
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电子在原子核外很小的空间内作高速运动,其运动规律跟一般物体不同,它没有明确的轨道。 根据量子力学中的测不准原理(1926年海森堡提出,亦称为不确定性原理),我们不可能同时准确地测定出电子在某一时刻所处的位置和运动速度,也不能描画出它的运动轨迹。 因此,人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的的运动。
演唱結束後,千珍表示安排此次訓練的主要目的是讓大家體驗精誠團結的默契,而不為爭奪名次。 孫天聖按照自己事先寫好的勸辭給媽媽打了一通電話,主要表明了屢次轉學對自己的不利因素,而且對合唱團所賦予的感情,孫母竟不假思索地答應考慮,孫天聖感到大大出乎自己的預料。 主教學樓裏,合唱團精心準備了一場演出,艾曉欣負責鋼琴配樂;孫天聖以架子鼓伴奏。 當千珍走近時,燈光忽然亮起,音樂緩緩流淌起來,薛士奇深情地演唱了一首《手心的薔薇》,輪到女聲時,艾曉欣用琴聲向千珍發起邀請,千珍終於敞開心懷,和薛士奇一唱一和,大方自然。 薛定諤的貓(燈環) 曲畢,孫天聖收到短信,媽媽答應留下來陪讀,孫天聖激動地大喊一聲,眾人都投以驚訝的目光。
我們常常會在很多科幻小說或者是影視作品中看到跟平行世界有關的橋段,但是平行世界是否真的存在至今也沒有能夠得到科學界的證實。 薛定諤的貓通俗解釋,就是科學家拿貓來做實驗驗證有關於平行世界的猜想。 這裡必須要認識量子行為的一個現象:觀測。 據悉,質量接近零的低能量的中微子可以完全穿透地球,但高能量物體則會被地球上的固體擋住。 這意味著高能量粒子只能從太空中「下來」而被監測到。 然而,NASA科學家們的ANITA監測到的被稱爲中微子的粒子,卻是從地球「往上行」的。
- 但是這種物質的微觀現象只能在控制條件中存在,還無法同樣產生於一般的外在世界,更惶論用以來描摹更為多樣和難以預測的生命現象。
- 愛因斯坦(Einstein)尤其不喜歡這種模稜兩可的解釋。
- 一個量子系統中,具有不同的量子態,所有的量子狀態疊加,共同形成此一量子系統。
- 人們對事物的認識都有其局限性,笑談也好,科學解釋也罷,我們應該儘可能的在實踐的基礎上,去檢驗它的真偽。
- 近代物理學以研究微觀、介觀世界,運動速度接近光速的物理現象為主要內容。
- 所以,我們所說的微觀尺度下的不確定性原理,或者波粒二象性原理和相關機率原理,與我們平時知道的常識並不相違背。
- 如何使更多粒子構成的系統達到這種狀態並保存更長時間,已成為實驗物理學的一大挑戰。
- 原來,兩人因為周沫起了爭執,這個周沫善用女聲唱法。
愛因斯坦和玻爾為之爭論了一輩子,“薛定諤的貓”則被愛因斯坦認為是最好地揭示了量子力學的通用解釋的悖謬性。 我從來不同意這個貓理論,因為死亡是穩定態,而生存是不穩定態,從不穩定狀態變為穩定狀態後就變不回去了,這裏麵也不存在半生半死的中間狀態。 薛定諤的貓(燈環) 薛定諤,是一位在量子物理方面作出傑出貢獻的物理學家,他提出了量子物理學的核心方程——薛定諤方程,該方程的解已成為當今主要科技應用的源泉。 據科技雜誌《新科學家》報導,那個平行世界對我們來說是一個鏡像世界,正的是負的,左是右,時間也是倒流的。 此外,據《每日郵報》報道,那個平行世界是在收縮而不是在擴張,主要由反物質構成,而非物質。 實驗中,專家們使用一個巨型氣球將NASA的南極脈衝瞬變天線(ANITA)吊上極地的高空。 在這裡,寒冷、乾燥的空氣提供了一個沒有無線電噪聲干擾的完美實驗環境。
量子去相干保證了不同的結果之間沒有交互作用。 同樣的量子去相干機制對於一致性歷史(consistent histories)詮釋也很重要。 在這詮釋中,只有「死貓」或「活貓」可以作為一致性歷史的一部分。 本書從科學史的角度,依照時間序介紹瞭有史以來醉具突破性的重大物理學實驗,這些實驗為物理學各領域奠定瞭紮實基礎,也是人類科技發展的重要基石,例如:牛頓的蘋果到底是不是真的故事? 不論你感興趣的是光學、力學、電子學還是天文學,這本書都能讓你找到許多有趣且深具啓發性的解答。 從科學出發,其實薛定諤的貓這個思想實驗是為了證明量子理論的不完備性的,沒法理解是非常自然的事情,因為薛定諤的目的就是讓你沒法理解,從而抨擊量子理論不完備。
設想在一個箱子中裝著一隻貓、一個毒氣瓶、一個和瓶子連動的原子β衰變感應裝置、以及一顆在一小時內有1/2機率進行β衰變的原子。 假設箱中的貓沒有任何途徑影響此實驗的裝置。 比如我有可能在a點,也有可能在b點,a和b非常接近,那麼這是有可能的。
薛定諤的貓(燈環): 薛定諤的貓影響及意義
蘇校長來到訓練室,孫天聖戴着耳機正陶醉在音樂裏。 看到有中年男子過來,迎頭問道:大叔,您找誰? 這孫天聖早已養成了固定習慣,每次學校開大會,尤其校長髮言時,他都當成了閉目養神的好機會。 孫天聖急忙站起來,一改先前的態度,連聲問好。 蘇校長帶來一則消息:馬上要舉行全國高中合唱大賽,自己已經為合唱團報了名,希望合唱團能夠旗開得勝,一舉拿下區級初賽的冠軍。
薛士奇買水回來,看到桌上有瓶包裝相同的水,便順手放在一起。 然而,後來的研究人員找到了將這一思維問題轉化為實際實驗的方法,這些方法實際上驗證了量子理論的預測。 一項實驗使用了一個幾乎冷卻到絕對零度的諧振器,使其在兩個量子態之間「糾纏」在了一起,無論是否振動。 必須注意的是,科學家當然不是如同打開箱子般直接量測電流的方向,而是由於順流逆流這兩種能量狀態在量子力學的計算下有些許的差異。 因此科學家能夠避免直接干擾電流流動的波函數,而由測量電流的總能量間接獲得電流方向的資訊。
這個實際上無法照搬到貓身上,因為貓是很大的一個物體。 你說貓既是活著的,又是死的,這只是說明了物理上觀測的重要性。 在沒有觀測之前,我們不可能下任何結論,只能給它一個機率。 就像我在時空觀裡面給大家講的,如果一個時間小到無法測量,那我們就無法談論它;如果一個空間大於我們測量的宇宙範圍,我們談論也只是空談,沒有任何具體的物理和實際的意義。 薛定諤的貓(燈環) 實驗中的貓,可類比於微觀世界的電子(或原子)。
另外,Dumke 等人認為,他們在量子位元和緩步動物之間實現了真正的量子糾纏。 更大的物體被如此糾纏在一起,但那些物體是無生命的物質。 這是一個更大膽的主張——而且更難以被人相信。 這麼想的話,候選者似乎就只有一個了——科普領域裡的「網紅」水熊蟲。 緩步動物是在幾乎完全真空的情況下,再凍結到極端溫度仍有機會保持活力的理想候選者。 我們都知道,核酸檢測的目的是為了篩查新冠病毒的感染者。
但是,這樣「弱」的量測仍然會稍微干擾量子系統。 凱茲表示,如果實驗就此結束,此干擾仍足以逐漸使量子系統瓦解。 他的研究團隊量測了幾千個以類似方法做成的量子位元,並就在那個時間點結束實驗,並且在統計上確認了上述的結果;這樣的量測顯示,絕大多數的實驗中,這樣的量子系統會瓦解為低能態。 薛定諤的貓(燈環) 也就是說,如果再度開箱,多半會看到死貓一隻。 但凱茲表示,關鍵是你並不能完全確定,所以此量測並未使量子系統完全瓦解,「我們只瞄了貓一眼,就把盒子蓋回去了」。 从宇宙诞生以来,已经进行过无数次这样的分裂,它的数量以几何级数增长,很快趋于无穷。
- 这个思想实验因其复杂性而臭名昭著,同时也启发了各种各样的解释。
- 加油吧,新四季(上)因為孫天聖一條善意的短信,高詩遠逐漸對其增添了些許欣賞之情。
- 這是微觀世界中量子疊加態的奇妙特點,這與宏觀現象截然不同。
- 一直等到盒子被打開,兩個觀察者同樣地擁有關於到底發生了什麼事情的資訊,這時候,兩個系統狀態才表現為「塌縮」成同樣明確的結果,即貓是呈活狀態或死狀態中的一種狀態。
- 量子學物體,比如電子,其位置處於不斷運動中,可以用數學的波函數來表達,就像海上的波浪。
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