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微观粒子波的塌缩与薛定谔的猫

已有 5534 次阅读 2015-9-1 13:05 |系统分类:科普集锦| 波粒二象性, 塌缩, 量子物理, 薛定谔的猫

“塌缩”是联系微观世界与宏观世界的桥梁。粒子都有波粒二象性,在微观世界里以波的形式同时存在于无数个位置,或者说是弥散在空间中的。而宏观世界里,一切都是确定的。当我们观测微观粒子时,就是将信息从微观世界传递到宏观世界,此时就会发生“塌缩”。也就是说,观测的操作会影响微观粒子的状态,在观测的瞬间使微观粒子的能量汇聚到一点,此时此刻,它就是处于某个确定位置的粒子,该信息同时也发送给了宏观世界。观测完成之后,粒子又恢复波的状态,并且是从刚才“现身”的位置恢复的,弥散到整个空间中。这样就可以很好地解释杨氏双缝实验。出现条纹的屏幕,就是一个宏观装置。粒子以波的形式在空间传播并且发生干涉,这个屏幕挡住了粒子波前进的道路,迫使粒子波发生“塌缩”,粒子们按照一定的概率现身到不同的位置,呈现条纹,实现了微观世界向宏观世界的信息传递。如果在屏幕与双缝之间加上观测装置,等于是提前进行微观世界向宏观世界的信息传递,使粒子波在到达屏幕之前就提前塌缩。由于每次只允许一个粒子(或者叫“一股粒子波”)通过双缝,在提前塌缩后,虽然粒子又重新恢复成波的形态,从塌缩处继续向前传播,但是此时双缝已经位于它的身后了,因此无法形成干涉了,在遇到屏幕再次进行塌缩时,也只能按照无干涉的波所形成的概率分布来塌缩了。

薛定谔的猫实验中,毒气阀门是一个宏观装置,它由微观粒子的状态来控制,因此这里存在一个微观世界向宏观世界的信息传递,塌缩是不可避免的。微观粒子可以处于叠加态:既左旋又右旋,或者同时通过左边和右边的缝。但是宏观世界是确定的,毒气阀打开还是没有打开,是确定的事情,不存在叠加态,猫也不可能处于生与死的叠加态。微观粒子向宏观世界传递信息时,自身必然要发生塌缩——要么左旋、要么右旋,要么通过左边的缝隙,要么通过右边的缝隙,也就是由叠加态变成确定态。因此,薛定谔的猫实验中并不存在什么悖论,只是人们忘记了“塌缩”这个现象,误以为微观世界的叠加态会传播到宏观世界。




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