“薛定谔的猫”是物理学家埃尔温·薛定谔提出的一个思想实验,根据他的设想,一只猫被关进了一个与外界完全隔绝的箱子里,这个箱子里有一个能释放有毒物质的装置,以及一个衰变概率为50%的粒子,一旦这个粒子发生衰变,那么箱子里的装置就会立刻把有毒物质释放出来,导致箱子里的猫死去。
量子力学的哥本哈根诠释认为,一个量子系统在未被观测的情况下处于一种不确定的叠加态,而一旦该量子系统被观测了,其叠加态就会坍塌,其状态也就确定了。
薛定谔指出,如果该理论是正确的,那么箱子里的粒子就处于一种“既衰变了又没有衰变”的叠加态,由于粒子的衰变与否与猫的生死有着确定的关系,因此就可以得出一个奇怪的结论,即:在箱子没有打开之前,箱子里的猫处于一种“既死又活”的叠加态。
很明显,这只“既死又活”的猫是令人难以接受的,实际上,薛定谔正是想通过这个思想实验来告诉人们,所谓的叠加态有多离谱,然而令他意想不到的是,时至今日,这只猫俨然已成为了量子力学的“形象代言猫”。
薛定谔的猫也被人们戏称为物理学的“神兽”,不过它并不是唯一获此称号的,其实薛定谔的猫只是物理学“四大神兽”之一,那其他三大神兽你知道吗?
实际上,除了薛定谔的猫之外,其他的三大神兽分别是“拉普拉斯妖”、“芝诺龟”和“麦克斯韦妖”,下面我们就来分别了解一下。
拉普拉斯妖“拉普拉斯妖”由物理学家、数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯提出,他认为宇宙是遵从因果律的,现在的宇宙其实是未来的宇宙的“因”,也是过去的宇宙的“果”。
在这种情况下,假如有一只“神兽”能够获取到现在的宇宙中所有自然运动的力、以及所有自然构成的物件的全部信息,并且能够对其进行分析处理,那么它就可以知道宇宙的一切,从最小的粒子到最大的结构,无论是过去还是未来,全都清清楚楚、明明白白。
这只能够洞悉一切的“神兽”就被称为拉普拉斯妖,如果它真的存在,就意味着宇宙的一切都早已注定,不得不说,这是令人无法接受的。幸运的是,随后出现的“混沌理论”基本上否定了一个可预知的宇宙存在的可能性,而量子力学中描述的微观世界的不确定性,更是让拉普拉斯妖存在的可能性变得微乎其微。
芝诺龟“芝诺龟”是由古希腊数学家、哲学家芝诺提出,这只“神兽”的特异之处就是,虽然它的行动速度比你慢得多,但是如果你让它先跑的话,那你就永远追不上它。