薛定谔之猫读后感2000字(薛定谔的猫告诉了我们什么)

发布时间: 2023-04-06 13:34:41 来源: 励志妙语 栏目: 读后感 点击: 104

薛定谔猫的科学议论薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的...

薛定谔之猫读后感2000字(薛定谔的猫告诉了我们什么)

薛定谔猫的科学议论

薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的问题。这个实验虽然简单,却比EPR要辛辣许多,这一次扎得哥本哈根派够疼的。他们不得不退一步以咽下这杯苦酒:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是既不死也不活的。
量子派后来有一个被哄传得很广的论调说
“当我们不观察时,月亮是不存在的”。这稍稍偏离了本意,准确来说,因为月亮也是由不确定的粒子组成的,所以如果我们转过头不去看月亮,那一大堆粒子就开始按照波函数弥散开去。于是乎,月亮的边缘开始显得模糊而不确定,它逐渐“融化”,变成概率波扩散到周围的空间里去。当然这么大一个月亮完全融化成空间中的概率是需要很长很长时间的,不过问题的实质是:要是不观察月亮,它就从确定的状态变成无数不确定的叠加。不观察它时,一个确定的,客观的月亮是不存在的。只要一回头,一轮明月便又高悬空中,似乎什么事也没发生过一样。其实,量子力学定律将月亮这种巨大质量的物体的波函数限制在微观区域中,故即使月亮弥散开去,弥散的程度也不是人眼能看出来的。
测不准原理解释:测量一个粒子的位置和速度,其办法是将光照到这粒子上,一部分光波被此粒子散射开,由此指明它的位置。人们不可能将粒子的位置确定到到光的两个波峰之间距离更小的程度,故必须用短波长的光来测量,至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子,并改变粒子的速度,而且位置测量得越准确所需的波长就越短,单独量子的能量就越大,粒子的速度就被扰动得越厉害。你对粒子的位置测量得越准确,对速度的测量就越不准确。(月亮不观测时不是不存在,量子态在观测时由于观测力的相互作用而使波函数坍塌为确定值,微观粒子整体呈现规律性,宏观尺度下观测力几乎对其不影响。)(参考资料:史蒂芬.霍金所著《时间简史》)
不能不承认,这听起来很有强烈的主观唯心论的味道,它其实和我们通常理解的那种哲学理论有一定区别,不过讲到这里,许多人大概都会自然而然地想起贝克莱(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。这句话要是稍微改一改讲成“存在就是被测量”,那就和哥本哈根派的意思差不离了。贝克莱在哲学史上的地位无疑是重要的,人们通常乐于批判他,我们的哥本哈根派是否比他走得更远呢?好歹贝克莱还认为事物是连续客观地存在的,因为总有“上帝”在不停地看着一切。而量子论?“陛下,我不需要上帝这个假设”。
与贝克莱互相辉映的东方代表大概要算王阳明。他在《传习录·下》中也说过一句有名的话:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来……”如果王阳明懂量子论,他多半会说:“你未观测此花时,此花并未实在地存在,按波函数而归于寂;你来观测此花时,则此花波函数发生坍缩,它的颜色一时变成明白的实在……”测量即是理,测量外无理。
薛定谔的猫和量子自杀
究竟是必然还是偶然决定了宇宙的命运?或者说:上帝玩色子吗?这个是量子力学和相对论最大的争议。量子力学主张:世界是由不确定的、随机的事件决定,这个不确定(后者叫波动)其实就是辩证法主张的矛盾运作;而相对论则认为:世界应该是由固定的、机械的规律统治,任何看似偶然的事件背后,其实都有必然在支撑。
关于薛定谔的猫,包括爱因斯坦在内的许多非主流科学家是持怀疑态度的,他们认为:这个原因是由“平行宇宙”(MWI)造成的,即: 当我们向盒子里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的。唯一的区别在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。在量子的多世界中,我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上,没有隐变量,上帝不会掷骰子,一切都是真实的。这个观点还有更骇人听闻的假设:量子自杀。
量子自杀的提出
在量子力学里,量子自杀是想法实验,这令人毛骨悚然和啼笑皆非的实验在80年代末由Hans Moravec,Bruno Marchal等人提出,而又在1998年为宇宙学家Max Tegmark针对 哥本哈根 “波函数坍缩”中的“意识怪兽”,在那篇广为人知的宣传 MWI 的论文中所发展和重提。Max Tegmark认为宇宙有多个, 量子的不确定性被分配到各个 宇宙去,只要从主观视角来看,不但一个人永远无法完成 自杀 ,事实上他一旦开始存在,就永远不会消失!总存在着一些量子效应,使得一个人不会衰老,而按照MWI,这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界!
量子自杀实验
在一套设备里,利用原子衰变来控制扣动一把枪的扳机,我们就可以观测当一个人被打死了(如果衰变-->开枪)或者没有(没有衰变)。他迟早被打死,因为随着原子衰变概率的增加,枪的扳机迟早会扣动。但对当事人本身的角度来说完全不是这样。因为对他唯一有意义的就是“那些他活着的世界”。永远都会有一个他活在某个世界!如果平行宇宙理论是正确的,那么对于某人来说,他无论如何试图去自杀都不会死!要是他拿刀抹脖子,那么因为组成刀的是一群符合 波动方程 的 粒子 ,所以总有一个非常非常小的可能性,以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子,从而保持该人不死!当然这个概率极小极小,但按照MWI,一切可能发生的都实际发生了,所以这个现象总会发生在某个宇宙!其实不管换什么方式自杀都一样,跳楼也好,卧轨也好,上吊也好,总存在那么一些宇宙,让他还活着。从该人自身的视角来看,他怎么死都死不掉!当然在其他无穷个宇宙里,他的亲朋好友却要为他哀悼了。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版。大家知道在猫实验里,如果原子衰变,猫就被毒死,反之则存活。对此,哥本哈根派的解释是:在我们没有观测它之前,猫是“又死又活”的,而观测后猫的波函数发生坍缩,猫要么死要么活。MWI则声称:每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫,只不过它们存在于两个平行的世界中。
宇宙分裂
这样一来,薛定谔的猫也不必再为死活问题困扰。只不过是宇宙分裂成了两个,一个有活猫,一个有死猫罢了。对于那个活猫的宇宙,猫是一直活着的,不存在死活叠加的问题。对于死猫的宇宙,猫在分裂的那一刻就实实在在地死了,不要等人们打开箱子才“坍缩”,从而盖棺定论。
从宇宙诞生以来,已经进行过无数次这样的分裂,它的数量以几何级数增长,很快趋于无穷。我们现在处于的这个宇宙只不过是其中的一个,在它之外,还有非常多的其他的宇宙。有些和我们很接近,那是在家谱树上最近刚刚分离出来的,而那些从遥远的古代就同我们分道扬镳的宇宙则可能非常不同。也许在某个宇宙中,小行星并未撞击地球,恐龙仍是世界主宰。在某个宇宙中,埃及艳后克娄帕特拉的鼻子稍短了一点,没有教恺撒和安东尼怦然心动。那些反对历史决定论的“鼻子派历史学家”一定会对后来的发展大感兴趣,看看是不是真的存在历史蝴蝶效应。在某个宇宙中,格鲁希没有在滑铁卢迟到,而希特勒没有在敦刻尔克前下达停止进攻的命令。而在更多的宇宙里,因为物理常数的不适合,根本就没有生命和行星的存在。
似乎这个结论是可以将整个量子力学和相对论联系起来,或者说,是用相对论取代了量子力学。但是,请注意:平行宇宙的保留了矛盾的对立性(同一个宇宙的猫不会有生死叠加)却肢解了矛盾的统一性(使得矛盾双方位于两个不同的宇宙),辩证法的根本规律似乎要被否定了?
且慢!仔细考虑一下:每一个电子的跳跃,每一个光子的衍射,我在键盘上敲打的每一个字符,都可以创造一个宇宙?那么,自大爆炸以来,究竟有多少个宇宙被创造出来了?宇宙的数量每秒钟都在以骇人听闻的速度增长?这个理论似乎是要为了解释一个小小的电子的衍射而兴师动众的创造一个庞大的宇宙呀!也没有任何证据能够证明这个理论,我们从来没有发现我们拥有能够创造宇宙的能力。
其实,我在前文早就说了,薛定谔的猫状态已经被实验证实了,是能够观测到的。薛定谔当年犯了一个错误:纯观测对于实验的结果其实应该是没有影响的。如果我们不打开这个箱子,而是用红外摄像机记录箱子里面的情况,我们在电视屏幕上看到的小猫可能真的就想我们用食指做的实验那样,存在一个令人做恶梦的“叠加状态”!这也解释了为什么科学家能够实现自旋方向完全相反的宏观量子叠加态。
弦论
看来,唯物辩证法被推翻的的忧虑暂时是可以放下了,也许在不久的将来,随着以量子力学为基础的大一统理论确立(最可能的是弦论),辩证法也会被提高到一个史无前例的高峰。而建立在辩证法之上的理论,也就有了稳固的根基,而这正是我们研究哲学和物理的根本目的。

你们都看过《薛定谔之猫》吗?

《薛定谔之猫》内容简介日本陆军大将特高课土肥原一郎领导两名物理学家和一名生物学家,在伪满国远山深处建立了一个秘密部队“九日研究所”,用来进行“合体人”研究试验,实验品则是当时的中国战俘。 就在试验秘密进行之时,远山战俘营突然发生中国战俘越狱逃亡事件!以雷子为首的八名战俘成功逃出日军战俘营,进入了战俘营旁巨大的原始森林山脉。战俘怀着喜悦和对未知前途的忐忑,在森林中不断深入,可迎接他们的却是一系列诡异的遭遇:没有活物的环境;异常漫长的白昼与黑夜;沉满腐尸的水潭;潜伏在身边的吸血怪物;以及一个不应该出现在原始森林中,却又确实存在的神秘机构…… 战俘营伪军军官邵德带领几个日军士官和一个排的伪军紧随其后进入这片森林,所遭遇到的各种奇怪现象也接踵而来:士兵接二连三地离奇死亡并凭空消失;神出鬼没食人肉的鬼娃娃……更为骇人的发现是——上千个战俘被浸泡在玻璃容器里! 在追捕过程中,邵德发现整个战俘逃亡事件与三年前同样发生在战俘营的另一起事件竟惊人般的雷同!并近乎绝望地察觉到自己和这一切有着千丝万缕的联系。甚至自己与正被追捕的战俘雷子,和三年前同样逃出战俘营的战俘曹正等人正在慢慢重合…

薛定谔的猫之意义所在

无论一个理论有多么深奥、多么精妙,但是如果它没有一点意义所在,那就不能称其为高深(虽然科学常常不能追求急功近利式的意义,但是,如果我们积极寻求它的意义所在,一定对科学的发展有一定的作用)。那么,我迫切地想知道,薛定谔的猫有什么意义?关于所有方面的意义,最好是关于物理学——量子学方面的重大意义。
One can even set up quite ridiculous cases. A cat is penned up in a steel chamber, along with the following device (which must be secured against direct interference by the cat): in a Geiger counter there is a tiny bit of radioactive substance, so small, that perhaps in the course of the hour one of the atoms decays, but also, with equal probability, perhaps none; if it happens, the counter tube discharges and through a relay releases a hammer which shatters a small flask of hydrocyanic acid. If one has left this entire system to itself for an hour, one would say that the cat still lives if meanwhile no atom has decayed. The psi-function of the entire system would express this by having in it the living and dead cat (pardon the expression) mixed or smeared out in equal parts.
It is typical of these cases that an indeterminacy originally restricted to the atomic domain becomes transformed into macroscopic indeterminacy, which can then be resolved by direct observation. That prevents us from so naively accepting as valid a "blurred model" for representing reality. In itself it would not embody anything unclear or contradictory. There is a difference between a shaky or out-of-focus photograph and a snapshot of clouds and fog banks.
– [1]
An illustration of both states, a dead and living cat. According to quantum theory, after an hour the cat is in a quantum superposition of coexisting alive and dead states. Yet when we look in the box we expect to only see one of the states, not a mixture of them.
The experiment must be shielded from the environment to prevent quantum decoherence from inducing wavefunction collapse.
A Parody of the Schrödinger cat using lolcat style of humor.The above text is a translation of two paragraphs from within a much larger original article, which appeared in the German magazine Naturwissenschaften ("Natural Sciences") in 1935.[2] It was intended as a discussion of the EPR article published by Einstein, Podolsky and Rosen in the same year. Apart from introducing the cat, Schrödinger also coined the term "entanglement" (German: Verschränkung) in his article.
Schrödinger's famous Gedankenexperiment poses the question: when does a quantum system stop existing as a mixture of states and become one or the other? (More technically, when does the actual quantum state stop being a linear combination of states, each of which resemble different classical states, and instead begin to have a unique classical description?) If the cat survives, it remembers only being alive. But explanations of the EPR experiments that are consistent with standard microscopic quantum mechanics require that macroscopic objects, such as cats and notebooks, do not always have unique classical descriptions. The purpose of the thought experiment is to illustrate this apparent paradox: our intuition says that no observer can be in a mixture of states, yet it seems cats can be such a mixture. Are cats required to be observers, or does their existence in a single well-defined classical state require another external observer? Each alternative seemed absurd to Albert Einstein, who was impressed by the ability of the thought experiment to highlight these issues; in a letter to Schrödinger dated 1950 he wrote:
You are the only contemporary physicist, besides Laue, who sees that one cannot get around the assumption of reality--if only one is honest. Most of them simply do not see what sort of risky game they are playing with reality--reality as something independent of what is experimentally established. Their interpretation is, however, refuted most elegantly by your system of radioactive atom + amplifier + charge of gun powder + cat in a box, in which the psi-function of the system contains both the cat alive and blown to bits. Nobody really doubts that the presence or absence of the cat is something independent of the act of observation.
But perhaps it was inevitable that Einstein would be impressed with Schrödinger's cat—Einstein had previously suggested to Schrödinger a similar paradox involving an unstable keg of gunpowder, instead of a cat. Schrödinger had taken the next step of applying quantum mechanics to an entity that may or may not be conscious, to further illustrate the putative incompleteness of quantum mechanics.
薛定谔的猫是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性而提出的一个思想实验。实验内容如下:
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包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。
现在的问题是:这个系统从什么时候开始不再处于两种不同状态的叠加态而成为其中的一种?在打开盒子观察以前,这只猫是死了还是活着抑或半死半活?这个实验的原意是想说明,如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话,量子力学本身是不完备的。
这个思想实验的意义是,将量子理论从微观领域带到了宏观领域,而导出和一般常识相冲突的结果。根据哥本哈根学派的解释,当观察者未打开盒子之前,猫处于一种“半死半活”的状态,该状态可以用一个波函数来描述,而波函数可由薛定谔方程解出。一旦观察者打开盒子观察,波函数会坍塌(Collapse),猫呈现在观察者面前的只会是“生”或“死”的状态之一。这导致了对世界客观性和人意识的作用的讨论。
根据多世界理论,当观察者打开盒子的一刻,世界会分裂成多个世界,而观察者只能进入众多的世界其中的一个,而观察结果就因此只有一个,猫是“生”或“死”。而在其他世界里猫的状态会由薛定谔方程决定。其生存的概率越大,猫幸存下来而处于其中的世界的数目就越多。
本文标题: 薛定谔之猫读后感2000字(薛定谔的猫告诉了我们什么)
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