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薛定谔的猫有什么现实意义?

题主你好。薛定谔的猫是为了讽刺哥本哈根学派解释,本身没有什么现实意义。薛定谔为了说明宏观和微观之间没有哥本哈根学派所谓的那堵墙,而提出了这只猫。但是这个只猫自从来到了世界就没有过过一天省心的日子。因为按照哥本哈根学派的观点,它是非死即活,而且是生死叠加。按照量子力学的各种诠释,这只猫有可能各种的结局。总之,物理学家不是为了解救这只猫,而是为了解救量子力学。

关于量子力学是否适用于宏观现象,是量子力学诞生以来的很重要课题。按照早期量子力学学家的观点,尤其是以玻尔为首的量子力学家认为,宏观和微观存在一道不可跨越的墙,微观粒子可以同时处于各种允许的状态上,而宏观物体则不行。薛定谔受到爱因斯坦对量子力学质疑的启发,提出了一种全新的思路来质疑哥本哈根学派。假定有一个盒子,盒子放置一个铁锤,铁锤下方放置一瓶毒气,铁锤被一个机械臂吊在空中,机械臂上有一个开关触发器,一旦触发,机械臂就松开铁锤,那么铁锤下落砸碎毒气瓶。现在用一个放射性粒子发射源来控制开关,假定开关接受一个放射性粒子就会触发。并在盒子里放一只猫。现在盖上盒子,请问在经过放射性粒子半衰期这么长的时间以后,打开盒子,猫是死是活。这就是薛定谔的猫。薛定谔认为,按照哥本哈根学派的说法,那么这只猫要处于生死叠加的状态。这种状态,宏观是没有的(哥本哈根说的,也就是那堵墙造成的),可是薛定谔创造出来了这种状态。这就意味着哥本哈根学派的说法,自相矛盾。

不过薛定谔的实验存在三个值得研究的问题。

第一,哥本哈根学派所说的'测量'不一定是人的测量,盒子也可以测量。因此,在打开盒子之前,猫的状态可能已经塌缩了。当然这是退相干解释,它也是一种量子力学的诠释,自身问题不比哥本哈根学派的少。【退相干解释v.s.薛定谔】

第二,薛定谔的实验设计得复杂(注意这句话在这个问题上不可以省略),但是实验细节又过于理想化,就算一切真的可以像薛定谔说的那样,猫也不一定处于叠加态,因为量子力学有两种状态:一个是纯态,一个是混态,前者是叠加态,后者是非叠加态。对于单粒子,我们能说粒子处于纯态,但是对于多个粒子体系这件事情不好说。猫明显不是单粒子体系,它可以有两种选择——生或死,但这两种状态不叠加也是完全可以的,所以薛定谔想法值得商榷。【复杂系统v.s.薛定谔】

第三,薛定谔的实验有一个涉及动力学的地方。那就是现实允不允许一个粒子的信号不被宏观的热涨落和真空的量子涨落所掩盖,如果允许,那么薛定谔就是成功了;如果这件事情只能在特定条件下实验,那么薛定谔部分成功;如果不允许,那么薛定谔失败了。这一点需要补充别的实验证明。【涨落v.s.薛定谔】

薛定谔的猫说到底就是质疑哥本哈根学派说的那堵墙存不存在。对此,不用薛定谔的猫我们就能证明是不存在的。证据是低温超导现象。超导是一种宏观现象,但是大量实验证明,低温超导现象同时是一个宏观量子现象,这里涉及许多凝聚态的知识,比现在热的科普书里说的东西还要引人入胜。所以哥本哈根学派的观点,不攻自破。实验已经否定了那堵墙的存在。不仅如此,退相干解释也被实验否定,量子延迟实验说明了即使被观测,也可以不退相干。不过也用过度担心这些解释就都不对,实验否定它们的同时,又证明了它们都存在合理性。换言之,到今天为止,量子力学的各种解释都存在这样那样的被实验直接否定的部分,而又被实验证明了它们并非都不合理。没有一个解释是被实验检验为完全正确的,也没有被完全否定。所以像爱因斯坦那样去质疑量子力学的种种解释是有必要的,虽然他质疑的方法存在商榷的地方。因为我们总不能“一三五用哥本哈根学派,二四六用退相干,周天儿祈祷上帝”吧。

最后小编讨论一下,薛定谔的猫有没有现实意义。小编认为说这个实验没有现实意义,就等于完全不理解量子力学,也不理解凝聚态物理。这么说吧,薛定谔的猫的实质是微观粒子的量子效应如何过渡到宏观层面的物理效应,这是有巨大现实意义的。如果这种过渡我们无法彻底把握,那么我们的磁盘为什么会坏,我们都解释不了。因为磁盘的存储机制是靠电子导致的磁效应而实现的,这种磁效应归根结底是量子效应。磁盘的损坏说到底就是因为热涨落导致磁畴的磁矩慢慢趋于各向同性。薛定谔的猫是否要把涨落考虑进去是十分关键的一个问题。微观粒子所拥有的量子效应是否会被涨落打压或者加强,是薛定谔的猫要考虑的。此外,搞清楚薛定谔的猫对我们理解宏观世界如何形成的,有决定性的意义。物质的凝聚过程就是微观粒子效应向宏观粒子效应过渡的过程,粒子的量子效应在凝聚过程中到底扮演了什么角色。薛定谔的猫里放射性粒子的量子效应扮演了杀猫犯的角色。那固体变成液体,铁磁变成顺磁,这些过程中纳米级粒子的量子效应又在扮演什么角色?它们不会是吃瓜群众,它们都是一线当红演员!这些量子效应的现实意义直接决定人类是否活在这里聊量子力学。

我们不理解薛定谔的猫,关键是我们被薛定谔狭隘的想法所局限。不仅如此,我们也被玻尔和爱因斯坦那种脱离实验的争吵所蒙蔽。通过争论来解决问题,注定要犯一个无法逾越的错误。庄子在齐物论有这么一段话,我们要引以为戒

即使我与若辩矣,若胜我,我不若胜,若果是也?我果非也邪?我胜若,若不吾胜,我果是也?而果非也邪?其或是也?其或非也邪?其俱是也?其俱非也邪?我与若不能相知也.则人固受其黮闇,吾谁使正之?使同乎若者正之,既与若同矣,恶能正之?使同乎我者正之,既同乎我矣,恶能正之?使异乎我与若者正之,既异乎我与若矣,恶能正之?使同乎我与若者正之,既同乎我与若矣,恶能正之?然则我与若与人俱不能相知也,而待彼也邪?
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