薛定谔的猫是什么意思？

Question

如题所述

Answer 1

薛定谔的猫是科学史上最著名的思想实验，围绕它的争论直到现在也没有结束。这是一个把量子力学应用到宏观世界时出现的神奇悖论。

叠加态
我们知道：量子的世界非常神奇，在量子的世界里，确定性被概率取代了，无论是粒子的位置、能量还是速度，都处于一种不确定的状态之中。

例如：氢原子是由原子核和核外的一个电子组成的，电子会围绕原子核高速运动。最初波尔在解释氢原子时，认为氢原子的电子存在不同的轨道。但是他发现这种理论只对氢原子有效，稍微复杂一点的原子都无法解释。后来人们终于发现：电子并不存在确定的轨道，他的空间位置是随机的，于是人们画出了电子云，表示氢原子中的电子出现在各个不同位置的概率。

在德布罗意提出物质波的概念之后，波恩通过概率说解释了物质波和波函数的含义：波函数表示量子系统中某个事件的概率。

比如波函数ψ(r,t)表示一个随着位置r和时间t演化的波函数，那么|ψ(r,t)|的平方就表示在位置r和时刻t找到粒子的概率。波尔等人认为这种观点是正确的，人们把这种对于波函数和量子力学基本问题的解释称为哥本哈根诠释。

更为神奇的是：因为量子系统的概率诠释，我们在没有进行观测时，不能确定一个例子的位置和速度等信息，因此量子系统就处于一种叠加态。例如粒子既可能在A处，也可能在B处，它就处于A和B两处的叠加态；一个原子核可能衰变也可能没有衰变，它就出于衰变和未衰变的叠加态。

我们要知道这个粒子到底处于A还是处于B，或者要知道一个原子核到底衰变了没有，就需要进行观测。我们可能发现粒子在A处，也可能发现粒子在B处，我们称为叠加态坍塌成了本征态。似乎，我们的观测是会影响结果的，因为在观测之前， 粒子究竟在哪里是不确定的，而观测之后，粒子立刻选择了A位置或B位置，这个过程就是在我们观测的一瞬间发生的。而且从此之后，粒子的状态就确定了。

这种观点与宏观世界是相违背的。比如我们到酒吧里去喝酒，服务员为我们倒了一杯酒，可能是啤酒，也可能是葡萄酒，我们可以通过品尝知道这杯酒是什么，然而，就算我们不去品尝，我们也知道这杯酒一定要么是啤酒要么是葡萄酒，虽然我们不知道这杯酒是什么，但是服务员知道。就算服务员也不知道，我们何时品尝，或者谁来品尝，这杯酒的测量结果都不会有不同。因此宏观世界不是处于叠加态，而是处于一个个本征态的。

但是量子世界里的酒却不是这样。这杯酒处于啤酒和葡萄酒的叠加态，既有可能是啤酒，也有可能是葡萄酒。现在不光世界上任何一个人都不知道这杯酒是什么，而且在不同的时刻，不同的人来品尝这杯酒，结果都可能不同。

薛定谔的猫
由于量子力学中有太多与常识相违背的结论，所以许多人对量子力学产生了怀疑。许多人认为量子力学是一个不完备的理论，它只是一个更深刻的物理结论的某一个侧面。这其中就包含着量子力学的许多创立者，如爱因斯坦说“上帝不掷骰子”，薛定谔也提出了薛定谔的猫。

奥地利物理学家埃尔温·薛定谔是量子力学的奠基人之一。他在1926年提出了薛定谔方程，用以描述量子态的波函数随着时间的演化，并获得诺贝尔奖。

Answer 2

薛定谔的猫（Schr_dinger'sCat）是关于量子理论的一个思想实验。
尽管量子论的诞生已经过了一个世纪，其辉煌鼎盛与繁荣也过了半个世纪。量子理论曾经引起的困惑直到21世纪仍困惑着人们。正如玻尔的名言：“谁要是第一次听到量子理论时没有发火，那他一定没听懂。”薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。薛定谔尝试着用一个思想实验来检验量子理论隐含的不确定之处。
设想在一个封闭的匣子里，有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时，药瓶被打破，猫将被毒死。按照常识，猫可能死了也可能还活着。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，是上午还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果人们不揭开密室的盖子，根据日常生活中的经验，可以认定猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。如果用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。人们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子进行观察，人们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的状态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。

Answer 3

在完全密封的箱子里有一只猫和一个毒气开关。触动开关猫就会被毒死，不触动开关猫就安然无恙。你打开箱子才能知道结果，于是你就进行了观测，也就决定了猫的最终形态，这只猫既是活的又是死的。也就是从混沌的叠加状态到确定状态的过程。

Answer 4

薛定谔的猫作为量子力学中一个故事，它的作用其实是以最形象生动的方式，呈现出薛定谔的实验。

Answer 5

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger, 1887年8月12日——1961年1月4日)，男，著名的奥地利理论物理学家，量子力学的重要奠基人之一，同时在固体比热、统计热力学、原子光谱等方面享有成就。1933年因薛定谔方程获诺贝尔物理学奖。

薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子（如电子等）在运动速率远小于光速时的运动状态的基本定律，在量子力学中占有极其重要的地位，它与经典力学中的牛顿运动定律的价值相似。另外， 薛定谔对分子生物学的发展也做过工作。由于他的影响，不少物理学家参与了生物学的研究工作，使物理学和生物学相结合，形成了现代分子生物学的最显著的特点之一。

薛定谔的猫是这个意思：

把一只猫装进一个封闭不透光的箱子里，箱子里还有一个放射性原子，一个粒子探测装置，一瓶剧毒物质，一把锤子。如果放射性物质发生衰变，粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子，然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子，这样猫就必死无疑。如果粒子不衰变，猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定，猫存在两种状态，活态和死态。根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果 。

薛定谔的猫在生活中可以比喻事情的确定性和不确定性，即事情的两面性和未知结果的叠加性。例如我要去做某件事，可能成功也可能失败，在没有确定结果前，是既成功又失败的状态。就像薛定谔的猫一样。只要是涉及到不确定的事情，其实都是可以用薛定谔的猫来比喻的。

有例如喜欢一个女孩，她跟你很暧昧，这时候我们称她为“薛定谔的妹子”。薛定谔的妹子有几个未知状态，即女朋友，好朋友，同学和陌生人。现在她处于这几个状态的叠加态，在测量之前你并不知道她是哪个。只有通过表白之后才能知道结果，因为表白之后妹子就不是叠加态了，而是4个状态中唯一的一个状态。