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日常生活中的“薛定谔猫”

已有 2441 次阅读 2021-6-9 18:38 |系统分类:科研笔记

       进入二十一世纪,“量子”这个物理学名词突然在中华大地上流行开来,为越来越多的人所知晓。中国科学技术大学俨然成为这一波量子浪潮的弄潮儿,连旁边的咖啡店也来蹭量子的热度,名叫“量子咖啡”。在成为流行词汇的过程中,“量子”还披着一层神秘的外衣,其中一只名为薛定谔的猫是量子世界的明星,很是受人瞩目。

       在量子力学发展的初期,薛定谔提出了一个假想实验:把一只猫关在装有少量放射性元素镭和剧毒物氰化物的密闭容器内。若镭发生放射性衰变,会打碎保存氰化物的小瓶子,猫就会死掉;若镭不发生衰变,氰化物不会被释放出来,猫就活着。那么这只猫到底是死还是活呢?这个假想实验引发了很多争议和思考,是理解量子现象的长盛不衰的话题。

       大学时代,博主曾经也为薛定谔的猫是死是活而烦恼过。不过在一次与女儿的对话时对这个问题有了新的看法。一天晚饭过后,女儿想约同学出去玩,只是不知道同学是否有时间,正在犹豫。我就说,你打个电话问一下不就行了,猜什么猜。

       在女儿没有给同学打电话之前,她并不确切知道同学正在做什么,是否有空:同学有可能正在吃晚饭,有可能正在洗碗,有可能正在看电视,有可能正在学习,有可能外出不在家,等等。总之,同学在某个时刻只能处于一种状态,可我女儿不确切知道。为了确认同学当下的状态,她打了个电话。打一次电话,在量子力学中意味着一次测量,一次测量就有一次测量的结果:同学正闲着,可以一起出去玩。

       根据日常生活经验,我们知道这位同学在某个时刻总应该处于一个特定的状态;然而该同学究竟处于什么样的状态,对于我女儿来说不确切,只有通过电话之后才能确认。我猛然意识到,就其实就是生活中的薛定谔猫的问题。

       物理学不研究那些无法被探测的东西;这就好比两个人之间若没有任何联系是不可能成为朋友的。在探测之前,我们当然不知道被探测对象是个什么状态;探测之后,我们对探测对象有了了解,这时候我们和探测对象其实都或多或少发生了变化。这好比我们想深入了解一个人,两人不断接触,结果两个人成为了好朋友或者仇人。



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