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我们的旅途先从哪里开始呢?
就先从那只猫开始吧,那只著名的「薛定谔的猫」。
所谓薛定谔的猫(Schr?dinger』sCat)是当年奥地利著名物理学家薛定谔,为了说明量子的叠加态问题所举的一个思想实验例子。
该思想实验设想是将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。
镭粒子的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。
根据量子力学理论,如果我们不进行观察的话,我们只能知道在任何时候放射性的镭都处于衰变和没有衰变两种状态的叠加可能之中,所以,通过关联的机关影响,猫就理应处于死猫和活猫的不确定状态,是一种所谓死和活的叠加状态中。
薛定谔的思想实验:叠加态的猫
你看,量子世界的概念一旦延伸到现实的宏观世界后,是不是就立刻变得匪夷所思起来。
什么叫猫的死活叠加状态?
到底猫此时是死还是活呢?
在日常经验中我们会感觉,虽然我们没看,但是猫一定是有一个确定状态的,怎么能说它又死又活呢?在我们经历的日常生活中哪有这种事情?
其实,在日常生活中还真有这种事情。
如果你玩过网络游戏的话,你就可能碰到过一个类似的现象。
举个例子,假如你正在玩一款名字就叫做「量子世界」的RPG游戏,你的角色正打算去游戏中的恶龙谷地图猎杀一条巨龙BOSS。而恶龙谷有50%的概率有巨龙BOSS存在,在你的角色进入恶龙谷之前,请问这条巨龙BOSS存在吗?
你肯定要说,那得看随机刷怪程序运行的结果啊,如果运行结果是有,巨龙BOSS就存在。
没刷出来的BOSS=叠加态的BOSS
可是,游戏的开发工程师他们设计的游戏逻辑是:
只有当你的角色进入到恶龙谷地图的时候,游戏才会执行随机刷怪的脚本程序进行概率计算,再根据随机结果决定是否生成这只巨龙。
那么,在你的角色进入恶龙谷之前,请问巨龙BOSS存在吗?
可能有,也可能没有吧。
在刷怪脚本执行前,大概巨龙BOSS还处于一种有无的叠加态,我们无法确定。只有当你的角色进入到地图的一瞬间,随着脚本的执行,叠加态才会坍缩出一个具体的结果来。
你看,我们是不是见过了又死又活的怪?
对啊,如果这个世界跟我们玩的电子游戏一样,也是虚拟出来的,那么量子现象就好解释了!
不信?我们再来一个。
我们从初中就都知道光具有波粒二象性,那么光到底是波还是粒子呢?
量子物理告诉我们,这取决于你的观测方式。
如果你用检测粒子的手段去检测,那么它就会表现的像一个粒子;而如果你不去观测,那么最后它呈现就像一种波一样。
展示光的这种最神奇特性的实验,就是网上流传甚广的所谓细思极恐的杨氏双缝干涉实验。
实验方法很简单,就是让一束光通过硬木板上的两条平行的细缝隙,我们就可以在木板后面的幕布上看到明暗相间的条纹。
这个实验证明了光是一种波,因为光波在通过两条平行的缝隙后发生了自我干涉,波峰与波峰相遇的地方亮度就会增强,波峰与波谷相遇,亮度就会减弱,于是就出现了明暗相间的干涉条纹。
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