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薛定谔的猫是死还是活?

已有 1929 次阅读 2018-1-2 22:31 |个人分类:疑难剖析|系统分类:观点评述


薛定谔的猫是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验。大意是:把一只猫和一个扳机同置于一个钢箱中,猫不能直接接触扳机。放入盖革计数器中的少量放射性物质在一个小时内有原子核衰变和没有原子核衰变的概率相等。如果它有原子核衰变,计数器就产生反应,并作用于一个连着一个小锤的继电器, 使小锤打碎一个装有氢氰酸的瓶子,从而毒死关在箱中的猫。因此, 如果一小时之内放射性物质没有原子核衰变,猫就还活着。如果有原子核衰变, 猫将被氢氰酸毒死。按照量子力学的哥本哈根解释,箱中之猫处于死-活叠加态”——既死了又活着。这一结论显然不成立: 一个小时以后, 箱中的猫要么还活着, 要么已经死去, 不可能半死半活。薛定谔利用这个比喻巧妙地把原子核衰变这一微观过程与猫的死亡这一宏观过程联系起来,试图让人们看到哥本哈根解释荒谬的一面。

在过去的几十年里,物理学家成功地在实验室中实现了多种薛定谔猫态,并探测它们的性质,结果与量子力学的预言一致。但是,这并不意味着猫既活又死的哥本哈根解释是正确的。问题的实质不是猫态是否存在,而是如何解释。那只不死不活的猫仍像恶梦一样让物理学家们不得安宁。谭天荣教授的文章《概率与薛定谔猫》对此作了很好的分析,值得一读。一枚硬币落地后正面朝上的几率与反面朝上的几率都是1/2,这是概率分布。一枚硬币落地后的状态是确定的,不是正面朝上就是反面朝上,这是硬币的现实状态。如果把现实状态误解为概率分布,就会得出“硬币半个正面半个反面朝上”的怪论。薛定谔的猫既活又死的怪论就是源自于这种误解。谭教授的观点是对的,个别表述欠妥。实际上,统计分布与概率分布没有实质性的差别,概率分布与现实状态有着本质的区别。




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