大家好,我是哚猫猫。今天看到“薛定谔的猫”这个词语,勾起了我的好奇心。于是,在网上查了一下资料。
原来是一只倒霉的猫咪呀!一次实验,全世界都知道了它。你可能会问,为什么叫薛定谔的猫呢?薛定谔就是做实验的那个人,人们为了方便记忆,才用这个名字吧。
1935年,在奥地利这个国家,有一位著名的物理学家,他叫薛定谔。他提出一个思想实验,也就是大脑想象的实验,猫作为实验对象,叫薛定谔的猫。
一、你可能会问,薛定谔为什么做这个实验呢?
在物理学中,有两个世界的说法,微观世界与宏观世界。
就像我们喜欢吃的芝麻汤圆,面皮裹着芝麻。面皮里面东西,我们不吃,是看不到,也可以叫微观世界。汤圆外面,是我们生活的这个世界,也可以叫宏观世界。
薛定谔想要用生活中的猫做实验,解释微观世界的物质中那些活跃的量子,观测后,会以什么样的形态存在着。就像人咬一口汤圆,才会看到芝麻,那些黑色的小人儿是如何呆在里面的。
二、薛定谔的实验过程是什么样的呢?
在一个封闭的盒子里,放一只猫咪,加入少量的放射性物质。
放射性物质,人们看不到,感受不到,是一种会向外发射线的东西。就像太阳自身发热,人们感到温暖,但看不到是什么东西,让人暖和的。
在封闭的盒子里,装上一个电子开关装置,装置外面有钩子,勾住用线绑着的锤子,锤子下面是装有毒气体的瓶子。
这整套装置,是由放射性物质控制着。为什么这么说呢?
放射性物质,不是稳定的,会变模样。它会发生衰变,像食物变质,内部腐烂,内部发生了变化,才散发难闻气味。
一旦发生衰变,会发出阿尔法粒子,类似于维生素c泡腾片,遇水会迅速加热,化了。这种粒子一瞬间散发的能量,能触动电子开关。
这样放射性物质衰变就成了不定时的炸弹。
电子开关被触动了,装置上的钩子下滑,锤子不能被勾住,就掉了下来,砸碎了下面装有毒气体的瓶子,毒气出来,猫会中毒而亡。
三、实验就这么顺利地完成了吗?当然没有!
物理学家说,放射性物质衰变是需要一段时间的,是一天的上午完成,还是下午完成,目前还不清楚呢。换种说法,衰变完成,毒气才会放出来,那么,猫咪是上午中毒死亡,还是下午猫咪中毒死亡,也是不确定的。
我们不打开封闭的盒子,猫是死还是活,没有人知道。
这个时候,薛定谔说,在封闭的空间中,猫处于生死叠加状态,也就是死与活的两种状态一起发生了。只有打开盒子,看到猫,我们才能确定,它是死是活。
到此,宏观世界的实验完成了。猫是死是活是呢?观察是关键,只有人打开盒子一瞬间,见到猫咪,才能确定。
四、之前说,用宏观世界实验结果,理解微观世界的活动。那么微观世界“汤圆”内部是什么样子呢?
在物理学中,观察微观世界“汤圆”内部的粒子“芝麻”,它们的运动状态,称为量子力学。
在量子力学中,微观物质是以波的叠加状态混沌态存在着。你可以想成,一个弹簧,用手快速波动之后,明明是一根弹簧线,能看到好多弯曲线,在不同位置的来回移动。
观测后,这些微观物质是以粒子的样子存在。
薛定谔猫的实验,证明了微观世界的量子力学说是存在缺陷的,我们只有观测,才确定结果。
一切探索,都是进步。