普通人要怎样才能理解薛定谔的猫?
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发布时间：2022-05-02 00:33
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时间：2022-06-25 15:01
只是读过薛定谔的小传，对其的印象也只能是根据一些我所了解到的零星的事实加以揣测。薛定谔是一位聪明的严谨的非常有个性的杰出科学家，他的薛定谔方程在近代物理学中的地位足以和牛顿的动力学方程在经典物理学中的地位相媲美。薛定谔还将他睿智的目光投向生命科学，将物理学的思想方法在生命科学中发扬光大。他的《生命是什么》奠定了分子生物学的基础，并影响了几个时代的物理学家和生物学家，使得一部分物理学家也转向生命科学的研究。
薛定谔方程是根据一些零星的事实和猜想建立起来的，用它可以非常好地描述微观世界物质的运动。可这个方程的根本物理意义是什么，薛定谔没有给出来。后来，另一位杰出的物理学家波恩对波函数给出了统计解释，认为波函数本身没有什么意义，只有波函数的模的平方才有意义，也就是波函数在空间某一点的强度与在该点找到粒子的几率成正比。按照波恩的解释，描述粒子的波就是几率波，也就是说空间这个位置什么时候出现一个粒子完全是不确定的，只能说某一时刻会有多大的可能性出现一个粒子。波恩的统计解释与实际相符，并逐渐被大多数物理学家所接受，他也因此获得了诺贝尔奖。但这种解释很多人不敢苟同，爱因斯坦诙谐地说：上帝在掷色子；薛定谔更是对波恩大喊：波恩，你胡扯！我的方程根本不是这么一回事！要想驳倒别人的观点是不能靠嘴皮功夫的，薛定谔便设计出了一个至今仍困扰物理学界的被后人称为薛定谔的猫的理想试验。
试验是这样的：一个密闭的箱子里有一只猫、一瓶剧毒物质、一台粒子探测器、一点放射性物质、一只榔头。放射性物质衰变时放出的粒子被探测器接收到，探测器便发出指令，于是榔头打碎装有剧毒物质的瓶子，这样猫就必死无疑；倘若放射性物质没有衰变，瓶子就不会坏，猫便安然无恙。在这个试验中，猫只有两个状态：死态和活态。问题来了，放射性物质什么时候衰变完全是不确定的，那么箱子外面的物理学家用波函数来描述猫的状态时就不好办了，根据态叠加原理，这时只能说猫有多大的可能性是处在活态多大的可能性处在死态，也就是说猫是处在死态与活态的叠加态上。或者说这只猫百分之多少是活的，剩下的百分之多少是死的。猫的这种状态和现实生活的实际是格格不入的！这就是让物理学家坐立不安的薛定谔的猫，虽然它在公众心中的名气比不过加菲猫或汤姆猫，但这只猫所产生的影响绝对是能够跨越世纪的！有人说它的影响就像日心说或进化论当年在欧洲所产生的那样，能够触动科学大厦的根基；就连瘫在轮椅上的霍金听到它时也要拿起一竿*对准它让这只猫不再搅得他睡不着觉。
薛定谔实际上是用一个巧妙的实验将微观世界与宏观现象联系了起来，量子世界中的很多现象在我们习惯了看宏观世界的眼睛里是不可思议的，所以当我们得知薛定谔的猫又死又活时会感到困惑，感到不可理解。不要以为物理学是一门严谨的科学便是是非明确了，恰好相反，物理学是一门是非非常模糊的学问，而这种模棱两可又恰好是严谨的体现。其实现实生活中的我们又何尝不是处在既是这样又是那样的状态？你对现实生活中的所有问题真的能给出一个明确的回答吗？
当物理学家在箱子外为这只猫死到多少程度吵的不可开交时，这只猫会在干什么？如果它有思想，它一定会想：谁说我死了，我这不是活的好好的？在这里猫就只看到了自己的生，看不到自己的死。这就好比你有一位手握实权的爸爸，这时周围的亲朋好友都会夸你如何如何地出色，即使你爸爸是一名平头百姓，在当今复杂的人际关系中，有几个人有多少机会能当面讲出他对你的真实评价？他的评价又是否全面？是否能和张三李四的评价一致？如果这样，久而久之你就看不到自己的另一面。所以，如果你和这只猫一样，那么你就是处在危险中，随时会有让你伤心落泪的事情发生。
很多年轻人都是那样的雄心壮志，自以为自己无所不能，是那块最耀眼的金子，认为自己就应该呆在大城市的写字楼里，坐在主管经理的位置上，看着员工忙碌地工作，看着公司蒸蒸日上。一旦步入社会，现实总是不如人意，所以开始抱怨。为什么会这样，就是因为你这只猫自以为读了几本书就成了精英，就看不到自己的另外的态。你亲自动手经营一项事业，事先你因为早有了周密的计划而非常的乐观，整个过程中会出现什么问题你早就考虑好了。可没过几个月，甚至没过几天，你的美梦变成了泡沫。为什么会这样？因为整个创业过程中百分之八十的困难都是你最开始考虑不到的，这些困难就是那些随时会衰变出的放射性粒子。
当局的猫会迷，那么旁观的人是否又清了？未见得！你向张三打探，李四这家伙是个好人还是一个坏蛋。我们暂且认为张三说的全部是心里话，那么还有问题，张三测量李四的态是否测全面了？好和坏的标准是什么？到底哪个态好哪个态坏?张三理解的好坏和你和李四心里的好坏是一致的吗？张三觉得沉默寡言是缺陷，李四可能认为言多必失。一位小伙子向一位姑娘动情地说：我爱你。为什么爱她，因为小伙子测量到了她的某个态，姑娘也测到了他的一些态。闪婚后没几天，小伙子和姑娘的另外的态一点点被测量到，他们互相觉得对方不是自己想象中的模样，脾气、性格、爱好、生活习惯一概格格不入，甚至互相觉得对方欺骗了自己，这时才意识到两者本来就不是正交归一的，闪婚之后就是以泪洗面的闪离。所以，一位聪明的对别人对自己负责的小伙子不会轻易说出那几个字，一位精明的不拿婚恋当儿戏的姑娘也不会轻易相信那几个字。
我们的宇宙是难理解的；薛定谔的猫死到了什么程度也是需要计算的；看透一个人也是需要长时间的，或许这就是物理法则在宇宙中的应用。我很少对一个问题给出明确的回答，不是我有意绕弯，我也思考过这个问题，我想就应该是我平时养成了严谨的习惯，我要对我说出的话负责，我要给问我问题的人更多的信息，而信息越多给人的感觉就是越含糊不清。有时候我也会像丁肇中先生那样直接给出一个三个字组成的万能回答：不知道！不知道就是不知道，或者是因为知道的太多而不清楚到底会怎么样所以不知道。我想对一些问题很少有人能给出明确的回答，比如十年后物理学会是什么样子？我清楚物理学家回答不了这个问题，恐怕也只有那些声称可以预测未来的巫师巫婆能够回答。
薛定谔的这只老猫早已老态龙钟了，它现在到底怎样了？最近几年的研究显示，你未打开箱子时，这只猫就是处在活态与死态的叠加态上，一旦你去测量（也就是发表一下什么评论了），那么测到的就是它的本征态——活态死态中的一个。所以，含含糊糊半天，我就是薛定谔的猫。朋友，你是什么猫？（这时你可能笑我了，你从这个角度说你是薛定谔的猫，如果从另外一个角度你还是加菲猫呢！没错！我是加菲猫。不过话又说回来了，又是薛定谔的猫又是加菲猫正说明我是薛定谔的猫啊^^）
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时间：2022-06-25 15:02
你一定听过“薛定谔的猫”。
许多年前，著名物理学家薛定谔为了反驳量子力学的哥本哈根诠释的“荒谬”而设计出这个思想实验，在这个实验中，猫处于既活又死的叠加状态。
不过薛定谔的猫怕是要过时了——科学家提出了新的“鸽笼”难题：你可以把三只鸽子放到两个鸽笼里，并使同一个鸽笼里不能有两只或以上的鸽子吗？
这些问题用常理当然难以理解，但在另外一个世界中，它却得到了解释。
这就是量子世界。
量子很奇怪，但它是对的，而且非常重要。
1920年，薛定谔、爱因斯坦、海森堡和狄拉克，共同创建了一个前所未有的新学科——量子力学！它的诞生为人类的第四次工业*“工业4.0”打下了基础。
2017年，中国“墨子号”量子科学实验卫星发射，在国际上率先实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，引起全球轰动！
量子到底是什么？
量子计算机能秒杀经典计算机，并将某些经典计算机需要数万年处理的复杂问题的运行时间缩短至几秒钟？
为何说量子是未来科技的世界性*？
谜底将在2018年《量子展》中国巡展中解开！
宽创国际，与世界最知名的量子研究机构独家策展，并由五家世界顶级科研机构联合支持，中国区首次举办该展览！
关于《量子展》
●全球最权威的量子展
本次展览前所未有，它首次聚集在量子力学、量子信息、以及与之相关生产技术。
量子技术对现代技术生产起了*性作用，比如在信息技术、地质勘探、医疗健康、以及其他尚未想到的领域！
●以最简单的方式让您了解量子
不论年龄背景，对所有人来说，这个展览运用了深度思想、创意、以及多层次的互动，打破了这门令人着迷的科学障碍。
前4站已经迎来大约140000的观众，观众中包含有很多*人物、科学家、诺贝尔得主！
目前展览人气火爆，观众数字仍在增加，被喻为“不得不去的量子展”，一票难求！
究竟它为何有如此大的魅力？
小编就先稍稍透露一下。
01沉浸式隧道
世界并不是看上去的那样，事实上它更有趣！
在沉浸式的过渡隧道中，你的好奇心被充分激发。在行走的过程中切身感受量子力学的反直觉特质。
02薛定谔的猫
薛定谔的猫到底是怎么回事？
在这里，这个经典量子问题将以全新的方式出现，并通过亲自动手实验的互动展项进行更进一步的探索。
原来量子技术并不是那么遥远。
03双缝实验
光束通过两条狭缝的时候为什么会互相干涉呢？
为什么会出现两条不同的条纹图案呢？
在量子展上，你可以亲身体验这经典实验，用数据解开量子的秘密。
04量子的挑战
一个专门展示信息技术历史的美学墙告诉我们，自从20世纪40年代晶体管诞生以来，所有的信息技术都是基于同样的方式运作——二进制的比特系统。
参观者通过互动装置探索二进制是如何工作的，进而了解密码学。
你离量子更近了！
二进制挑战
破译密码
06量子的应用
知道量子最有用的地方是哪里吗？
当人类能够利用量子的力量时，我们周围的生活会发生怎样的变化？
目前量子学到底发展到什么程度了？有什么应用实例吗？
我们将展出最先进的量子应用设备，让您真实触摸量子！
展览场地要求
展览面积：400平方米左右
适合场地：各大学、科研所、科技馆等
面向观众：大学生、中小学生、科学兴趣爱好者、研究专家、教师、科学家
档期：2018年4月起
2018量子展
展览档期紧张
中国区巡展请联系宽创国际！
热心网友
时间：2022-06-25 15:02
最近和薛定谔的猫纠缠上了，总是有意无意地看一些这样的书或者帖子，我承认，我很烦恼。
在量子物理之前，几乎所有的科学——无论是几何、力学、化学还是微积分，都是那么地令人信服，我们对其中的方程和公式总是深信不疑。
然而，量子物理却不是这样的。
对于斯蒂芬霍金来说，作为牛顿在剑桥卢卡逊教席的继承人、爱因斯坦之后的物理学界盟主，如果物理学上还有什么事件让他烦恼的话，那就是薛定谔的猫。“谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿*！”这是霍金在一次演讲中随口说出的。
薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验。实验是这样的：这只猫十分可怜，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。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。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。
《寻找薛定谔的猫》这本书以浅显易懂的语言告诉了我们一个真实存在但又充满不确定性的世界－－－量子物理，它让人着迷的同时又让我们充满了疑惑，本书全面论述了量子理论的基本概念，并赋予那些无限复杂又伤脑筋的实验以生机，使我们可以毫不费力地把握现代量子力学之谜。
第一次接触薛定谔这个名字的时候我甚至搞不清楚他是中国人还是外国人，而且对他的成名作薛定谔方程没有一点好感，甚至充满了不屑，因为我一直坚定地认为它除了把我弄的云里雾里之外是没有任何意义的，直到后来物理老师转说过波尔的一句话：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”顿时我就很肯定地认为我已经听懂了。再后来是大学里准备考研的那段时间里，薛定谔这个名字一次次地出现在我面前，这次我没有感到厌恶与困惑，不仅是因为我所考试的科目与量子物理无关，我发现数位科学家正是因为读了他的《生命是什么》从而转行生命科学并且数年后获得诺贝尔奖，甚至包括刚开始学文学的一位科学家。我开始对他产生了好奇，并且衍生出了兴趣，包括他所研究的领域。
波尔对量子理论的解释：“外在物质世界的存在不是自身独立的，而是无法摆脱地与我们对其的感知纠缠在一起的。”据此，我们似乎可以确信，在我们熟睡的时候，世界是停滞不前的，甚至是不存在的，因为整个系统因为缺失了我们的意识而混沌无序。只有当我们醒来睁开眼睛的那一刻，薛定谔方程崩溃，所有的无序与虚无都会终结，一切回归到现实。
这不是一个哲学问题，更不是唯心主义。
那么，量子世界的薛定谔方程与我们的意识或者观察究竟有没有关系呢？究竟是不是我们的意识或者观察导致了薛定谔方程的崩溃呢？哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，我们只能计算它的半衰期和它的下一个半衰期，但是永远无法计算在何时衰变，这完全是概率性的。那么只要没有被观察，它便处于衰变／不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机的选择一种状态而出现。
为什么不选择一种仪器随时地观测这个原子或者这只猫的状态呢？冯诺伊曼敏锐地指出，我们用于测量目标的那些仪器本身也是由不确定的粒子所组成的，它们自己也拥有自己的波函数。当我们用仪器去“观测”的时候，这只会把仪器本身也卷入到这个模糊叠加态中间去。怎么说呢，假如我们想测量一个电子是通过了左边还是右边的狭缝，我们用一台仪器去测量，并用指针摇摆的方向来报告这一结果。但是，令人哭笑不得的是，因为这台仪器本身也有自己的波函数，如果我们不“观测”这台仪器本身，它的波函数便也陷入一种模糊的叠加态中！诺伊曼的数学模型显示，当仪器测量电子后，电子的波函数坍缩了不假，但左／右的叠加只是被转移到了仪器那里而已。现在是我们的仪器处于指针指向左还是右的叠加状态了！假如我们再用仪器B去测量那台仪器A，好，现在A的波函数又坍缩了，它的状态变成确定，可是B又陷入模糊不定中……总而言之，当我们用仪器去测量仪器，这整个链条的最后一台仪器总是处在不确定状态中，这叫做“无限后退”（infinite regression）。从另一个角度看，假如我们把用于测量的仪器也加入到整个系统中去，这个大系统的波函数从未彻底坍缩过！
可是，我们相当肯定的是，当我们看到了仪器报告的结果后，这个过程就结束了。我们自己不会处于什么荒诞的叠加态中去。当我们的大脑接受到测量的信息后，一切都结束了，波函数不再捣乱了。
难道说，人类意识的参与才是波函数坍缩的原因？只有当电子的随机选择结果被“意识到了”，它才真正地变为现实，从波函数中脱胎而出来到这个世界上。而只要它还没有“被意识到”，波函数便总是留在不确定的状态，只不过从一个地方不断地往最后一个测量仪器那里转移罢了。在诺伊曼看来，波函数可以看作希尔伯特空间中的一个矢量，而“坍缩”则是它在某个方向上的投影。然而是什么造成这种投影呢？难道是我们的自由意识？
换句话说，因为一台仪器无法“意识”到自己的指针是指向左还是指向右的，所以它必须陷入左／右的混合态中。一只猫无法“意识”到自己是活着还是死了，所以它可以陷于死／活的混合态中。但是，你和我可以“意识”到电子究竟是左还是右，我们是生还是死，所以到了我们这里波函数终于彻底坍缩了，世界终于变成现实，以免给我们的意识造成混乱。
回归到这只可怜的猫，薛定谔告诉我们，它时刻处于一种死与活的叠加状态，而且这种状态会一直持续到我们打开箱子观察它的那一瞬间，然后薛定谔方程坍缩，我们观察到这只猫要么死了要么活着，这都是没有问题的，问题在于，一只猫怎么可以处于一种死与活的叠加状态呢？我的理解是这只猫只是一个指示剂，它所指示的实际上是放射性原子的状态，在打开箱子之前，这只猫和放射性原子一样处于叠加状态。1996年5月，美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所（NIST）的Monroe等人用单个铍离子作成了“薛定谔的猫”并拍下了快照，发现铍离子在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，而同时又在第二个空间位置上处于自旋向下的状态，而这两个状态相距80纳米之遥——这在原子尺度上是一个巨大的距离。想象一下，同一个原子在同一个时刻却有着两种不同的状态！这样我们可以说箱子里的那只猫死了但又活着。但当我们去观测时，还是由于我们的意识，这两种状态会随机选择一种出现在我们眼前－－－因为我们实在难以接受这只猫既活着又死了，物理学上称此为“波函数的坍缩”。
但在我们观测之前，由于同一个原子处于两种不同的状态，所以我们也可以确信地说这只猫死了但还活着。这似乎很荒谬，也学可以用平行宇宙的观念来解释。
我们过往的历史、今天的宇宙，恰好法国剧作家博马舍提出的，“为什么是这些东西，而不是其他的呢？”为什么罗蜜欧与朱丽叶双双殉情，而不是走向离他们一步之遥的团圆喜剧呢？为此几位杰出的宇宙学家提出了一种十分勉强的“多宇宙”（也称平行宇宙）假设。这个假设简单说就是：一道寒光过后，碎成千片的镜子同时上演着千种版本的故事：牛顿被苹果砸中之后拍拍*回家吃饭了，而不是发现了万有引力定律。希特勒这个潦倒的青年考上了维也纳大学学美术，从此成为一名画家而非战争狂人。我们似乎也有理由相信历史的蝴蝶效应。
正是由于我们的意识让我们的世界变得确定而真实，到这里我终于可以打开那只黑箱子，抱出那只可怜的小猫了。
