深层解读“薛定谔的猫”,“既死又活”的猫该如何存在?

宇宙时空探索 2024-12-27 16:01:05

量子世界的叠加奥秘,由薛定谔之猫这一思维实验巧妙呈现,它由量子力学的巨擘薛定谔提出,本意在于用一只同时处在生死之间的猫讽刺哥本哈根解释——即不确定性原理和量子态叠加的悖论。

然而,薛定谔始料未及的是,这只假想的猫却“有意栽花花不开,无心插柳柳成荫”。它非但未能颠覆哥本哈根解释,反之,它在某种程度上反哺了该解释,促使玻尔等哥本哈根学派的大师级人物提出更多理论,充实了该解释的框架。

有关薛定谔之猫的实验过程,前人已多有阐述,在此不再赘述。今日,让我们以一种全新的思维模式来审视这一思维实验。

量子态叠加!

如果从量子力学的视角出发,我们其实认同薛定谔之猫的生死叠加状态,换言之,确实存在一只生死共存的猫。

你或许会质疑:你莫非在胡言乱语?现实世界中怎能有这样一只猫?它要么活着,要么死去,怎可能既死又活?

但你的这种质疑,其实正体现了你在以同样的逻辑质疑量子力学本身。量子力学中的许多奇特现象,在我们看来也是不可能的,但它们在现实中却真实存在。

这已经清楚表明了一个道理,我们不能用宏观世界的规律来度量量子世界,更不能以宏观世界的日常经验来界定量子世界。

我想说的是,量子力学中的“叠加态”在我们的经典世界中找不到直接的对应,现实中没有一个东西能处于真正的叠加状态。

更重要的是,叠加态对我们来说实际上毫无意义,除非我们对其进行测量。也就是说,只有测量才能赋予叠加态意义。但问题是,一旦我们进行测量,不管采用何种方式,叠加态就会瞬间塌缩为确定的状态,叠加的奥秘也就不复存在。若不测量,叠加态就只是空洞的概念。

这就引出了一个永无止境的哲学困境,仿佛是俄罗斯套娃的无穷嵌套,没有尽头。

这也表明,尽管物理学家们提出了叠加态的概念,我们实际上并不了解叠加态真正的面貌,而且恐怕永远也无人能够知晓,因为探求真相的每一步都离不开观测,而一旦观测,叠加态便不复存在。

其实无论是叠加态还是波函数的塌缩,都是物理学家们基于实验过程及其结果所作出的假设,用以解释实验中所见的种种不可思议现象,总得为之找到一个说法,不是吗?而宏观世界的法则对此无能为力,只能提出新的假设以诠释量子世界的神秘现象。

这些假设被视为公理,无需证明,也没有证明的可能。一个假设本无对错之分,正如你假设某人并非人类,对方指出你的假设错误,这并无实际意义,因为假设的本质只关乎信念的选择。

举个例子,许多人会假设“中国队赢得世界杯冠军”,即便有人说这个假设不成立,这并没有实际意义。当然,基于目前中国队的表现,这个假设可能站不住脚,但那又是另一回事,重点不在于此,我只是单纯地假设罢了。

此外,理论上,现实中也确实有可能存在处于叠加态的猫,即生死共存的猫,只不过这一现象的概率微乎其微,现实中几乎不可能见到这样的猫。

实际上,科学家们早已通过各种实验,试图在宏观世界中模拟“薛定谔之猫”这样的叠加态,但因受到环境因素和实验设备精度的限制,要真正构建出一只生死共存的猫几乎不可能。

然而,科学家们已经成功制造出几十甚至上百个粒子的纠缠态,或者说叠加态。但当他们尝试用更多的粒子,或者说宏观物体来构建叠加态时,却遇到了技术上的难题,而非理论的障碍。

我们都了解,微观粒子的叠加态不得与外界环境发生互动,否则波函数会塌缩,叠加态随即消失。但在现实环境中,科学家们很难将一个孤立系统与外界环境完全隔绝,参与叠加的粒子越多,与外界环境发生互动的概率就越大。

这也是现实中我们几乎不可能观察到物体处于叠加态的原因,因为任何物体总会不可避免地与其他物体发生互动。我们可以说,叠加态在现实中是不存在的。

这就如同宏观世界中的低熵状态,理论上它可能出现,但从统计学角度看,其出现的概率极低。

就如同你将一本书的每一页撕下,然后随意散落在地上,最终每页都会杂乱地散落,但从概率上来讲,这些页也有可能恰好按原顺序落下,形成一本完整的书。

然而,你清楚地知道,这种可能性微乎其微,以至于我们认为它在现实中是不可能发生的。

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