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探究神秘的心灵(31)- 薛定谔的猫

(2025-10-03 11:42:23) 下一个

如果说,巴甫洛夫的狗是世界上最著名的狗,那么,薛定谔的猫是世界上最神秘的猫。

 

薛定谔的猫

 

薛定谔(E.Schrodinger,1887-1961)是奥地利物理学家、量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖。薛定谔的猫是薛定谔提出的一个思想实验,试图从宏观尺度阐述微观尺度里量子叠加原理。

薛定谔的猫也称薛定谔佯谬,薛定谔设计的这个思想实验,其目的是对人类意识具有特殊的独特地位的说法进行嘲讽。他的实验是把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含镭和毒气设施。设想镭有50%的可能性发生衰变,衰变时发射出一个粒子,这个粒子将会触发毒气设施,从而杀死这只猫。

根据量子力学的原理,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,因此,那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的叠加态,非死非活,又死又活,状态不确定,直到有人打开盒子观测它。

那么,什么是“叠加态”?

在微观的量子世界中,微观粒子可以处于一种所谓“叠加态”的状态,这种状态是不确定的。例如,电子可以同时位于两个不同的地点:A和B,也就是说,电子既在A,又不在A。电子的状态是“在”和“不在”,两种状态按一定几率的叠加。电子的这种混合状态,叫做“叠加态”。 如果把叠加态的概念用于猫的话,那就是说,处于叠加态的猫是不死不活、又死又活的状态。在微观电子坍缩前的状态,并无定论,直到观察它,才因坍缩而确定。这是微观世界中量子叠加态的奇妙特点。

薛定谔用该实验来说明,在量子理论中,量子粒子可以同时存在于多状态的叠加中,并在与其他粒子相互作用时崩溃到单一状态。

物理学家欧文·施罗丁格(Erwin Schroedinger)说,量子理论是古怪的,在测量和观察粒子之前,它实际上存在于所有状态中。

物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)则批评道:“薛定谔的猫远远不是解决猫佯谬的办法。因为在量子力学形式论里,没有任何规则要求意识状态不能牵涉同时对活猫和死猫的感知。”

因此,别小看这一个听起来似乎荒谬的薛定谔猫的物理学思想实验,它不仅在物理学方面极具意义,在哲学和心理学方面也引申了很多思考。量子的叠加、坍缩和量子纠缠等涉及到观察与测量,都与人的意识密切相关。意识在量子理论中究竟居何地位?意识在量子物理学中的作用如何?这一切正是当下物理学家、心理学家和哲学家们思考、分析乃至争执不休的热点。

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