薛定谔的猫什么意思(你就像薛定谔的猫什么意思)

“薛定谔的猫”是量子力学中非常著名的实验。这个实验原本的目的是为了论证量子力学的不可靠性，但最后却叛逃了，成为证明量子力学正确性的重要实验。但“薛定谔的猫”这个实验在现实中，也就是宏观世界中，永远无法实现。这到底是为什么？

1924年，德布罗意在其博士论文《量子论研究》中初步提出了相波即物质波的概念。在这篇论文中，他使用了两个最引人注目的公式:E=hv和E=mc2。

Broglie综合了这两个公式，然后做了一个假设。他认为光量子的静止质量不为零，而电子等物理粒子具有周期性的频率过程。

因此，在论文中，他得出了一个突破性的结论:任何物理粒子都伴随着一种波动。

这种波被德布罗意称为相波。

相位波相位波

在这篇博士论文中，德布罗意首次正式提出了“波粒二象性”。他指出，波粒二象性不仅仅是针对光子，而是针对所有微观粒子，包括电子、质子和中子。他将光子动量与波长的关系p=h/λ推广到所有微观粒子，指出质量为M、速度为V的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克常数H与粒子动量mv之比，即λ= h/(mv)。这个关系式后来被称为德布罗意公式。而且根据这个假设，电子也会有干涉、衍射等波动。

1921年，美国著名科学家戴维森和他的助手康斯曼偶然发现，镍靶发射出的少数“二次电子”与轰击镍靶的一次电子具有相同的能量。很明显，金属反射时发生了弹性碰撞。他们特别注意到“二次电子”的角分布有两个最大值，它们不是平滑的曲线。

这个实验证明，如果电子具有挥发性，那么电子束在通过障碍物时应该会像光一样发生衍射。

电子衍射实验示意图电子衍射实验示意图

几乎与此同时，著名物理学家、电子发现者J·J·汤姆逊的儿子P.G .汤姆逊也用高速电子穿过多晶金属箔，获得了类似X射线在多晶上产生的衍射图样，证明了电子的挥发性。它为德布罗意波提供了另一个坚实的基础。他们一起获得了1937年的诺贝尔奖。

海森堡在提出波粒二象性之后，紧接着就是他的测不准原理:位置知道的越精确，动量知道的越不精确，反之亦然。

爱因斯坦认为，测不准原理表明，波函数并没有给出一个粒子量子行为的完整描述；波函数只预言了一个粒子系统的概率量子行为。哥本哈根学派的领袖玻尔认为，波函数已经给出了一个粒子的量子行为的描述，由波函数得到的概率分布是基础。一个质点只能有一个确定的位置或动量，而不能两者都有。

玻尔认为人类在现实世界中无法得到确定的结果。他声称自己只是通过这种测量来推测下一次测量中各种结果的分布概率，拒绝对事物在两次测量之间的行为做出具体描述。

这也是爱因斯坦相对论无法接受的。相对论虽然推翻了牛顿的绝对时间观空，但仍然保持了严格的因果性和决定论。

作为爱因斯坦的盟友，薛定谔也无法认同玻尔的观点，于是提出了“薛定谔的猫”实验。

把一只猫放在一个密封的容器里，里面有少量的镭和氰化物。镭有衰变的可能性。如果镭衰变，它会触发机制打破装有氰化物的瓶子，猫就会死去。如果镭不衰变，猫就会活下来。根据量子力学理论，由于放射性镭处于衰变和非衰变的叠加状态，猫应该处于死猫和活猫的叠加状态。这只又死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

爱因斯坦听说薛定谔的猫实验后非常高兴。他给薛定谔回信说:“你的猫实验说明我们的观点完全一致，同时包含生死的波函数ψ不能用来描述真实情况。”

在现实世界中，猫怎么可能处于生死两种状态？薛定谔认为这是对玻尔非常好的反驳，但是他忽略了一个问题。微观世界不同于现实世界。

对世界的宏观认知不能应用到微观世界。量子力学的一个中心原理是，粒子可以以叠加态存在，同时具有两种相反的特性，也就是我们所说的波粒二象性。

虽然我们在日常生活中经常面临“非A即B”的选择，但在微观世界中，我们可以接受“A和B都有”。

爱因斯坦的名言；“上帝不掷骰子”，但薛定谔的猫是最好的论证:上帝似乎在掷骰子。

因为量子叠加的正确性，“薛定谔的猫”实验永远无法在宏观世界中复制，因为宏观物质不可能处于“生死与共”的状态，微观世界和宏观世界的拥有者有着不同的运行规则。

不过微观世界版的“薛定谔的猫”是可以实验成功的。这是什么意思？就是把微观世界的“猫”换成粒子。研究人员每隔几微米将铍离子“固定”在一个电磁场阱中，然后使用激光将铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。为了让尽可能多的粒子尽可能长时间地实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面让电磁场阱从离子振动中吸收尽可能多的热量。最后，他们使6个铍离子在50微秒内顺时针和逆时针旋转，实现了两个相反量子态的等量叠加纠缠，即“薛定谔猫”态。