薛定谔的猫解说.ppt

薛定谔的猫 薛定谔 奥地利物理学家。概率波动力学的创始人。1887年8月12日生于维也纳，1961 年1 月4日卒于奥地利的阿尔卑巴赫山村。1906 年入维也纳大学物理系学习。1910年获博士学位。毕业后，在维也纳大学第二物理研究所工作，直到1920年以前主要在维也纳大学任教，1921～1927年在苏黎世大学任教，开头几年，他主要研究有关热学的统计理论问题，写出了有关气体和反应动力学、振动、点阵振动（及其对内能的贡献）的热力学以及统计等方面的论文。他还研究过色觉理论，他对有关红绿色盲和蓝黄色盲频率之间的关系的解释为生理学家们所接受。 量子力学 量子力学（Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一，而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用 在量子力学中，不确定性指测量物理量的不确定性，由于在一定条件下，一些力学量只能处在它的本征态上，所表现出来的值是分立的，因此在不同的时间测量，就有可能得到不同的值，就会出现不确定值，也就是说，当你测量它时，可能得到这个值，可能得到那个值，得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态上测量它，才能得到确切的值。 哥本哈根学派的解释在定量方面首先表述为海森伯的不确定关系。这类由作用量量子h表述的数学关系，在1927年9月玻尔提出的互补原理中从哲学得到了概和总结，用来解释量子现象的基本特征——波粒二象性。所谓互补原理也就是波动性和粒子性的互相补充。 猫的诞生 薛定谔对量子力学的“哥本哈根解释”经常提出质疑. 1935 年。薛定谔对量子力学哥本哈根学派提出了又一次挑战。他设想一种理想实验： “一只猫关在一个钢盒内，盒中有下述极残忍的装置（必须保证此装置不受猫的直接干扰）：在盖革计数器中有一小块辐射物质，它非常小，或许在1 小时内只有一个原子衰变。在相同的几率下或许没有一个原子衰变。如果发生衰变，计数管便放电，并通过继电器释放一锤，击碎 一个小的氢氰酸瓶。如果人们使这整个系统自己存在1 个小时， 那么人们会说，如果在期间没有原子衰变，这猫就是活的。而第一次原子衰变必定会毒杀了猫.” 猫的照片 我们心中的猫 我们看猫 那么，在这个箱子里的猫究竟是死的还是活的呢？按照以玻尔为代表的哥本哈根学派的解释，放射性原子的衰变可以用波函数来描述。在没有打开箱子时，放射性原子进入了衰变与不衰变的迭加态，这时猫就成了一只处于迭加态的猫，即一只又死又活、半死半活的猫。只有当实验者打开箱子的时候，波函数突然“坍缩”，我们才能知道猫的确定态：死，或者活。 然而,猫却不这样认为 多宇宙解释 当你掷骰子，它看起会随机得到一个特定的结果。然而量子力学指出，那一瞬间你实际上掷出了每一个状态，骰子在不同的宇宙 多宇宙解释中的猫 多宇宙认为猫并未叠加，而是“分裂”成了两只，一死一活，必定有一只活猫！只不过它们存在于两个平行的世界中。  多宇宙理论中的问题——量子永生 现在假如有一位勇于为科学献身的仁人义士，他自告奋勇地去代替那只倒霉的猫。根据多宇宙，必定有一个你看到瓶子碎掉,另一个你在另一个世界里看到瓶子仍然完整。但问题是，看到瓶碎的那位随即就死掉了，什么感觉都没有了，这个世界对“你”来说就已经没有意义了。对你来说，唯一有意义的世界就是你活着的那个世界。  所以，从人择原理的角度上来讲，对你唯一有意义的“存在”就是那些你活着的世界。你永远只会看到瓶子完好无损而继续活着！因为多宇宙和哥本哈根不同，永远都会有一个你活在某个世界！ 如果多宇宙理论是正确的，那么我们得到的推论是：一旦一个“意识”开始存在，从它自身的角度来看，它就必定永生！ 寻找新的解释 既然量子论是正确的，那么叠加性必然是一种普遍现象。可是，为什么火星有着一条确定的轨道，而不是从轨道上向外散开去呢？  自然，答案在哥本哈根派的锦囊中是唾手可得：火星之所以不散开去，是因为有人在“观察”它，或者说有人在看着它。每看一次，它的波函数就坍缩了。但无论费米还是盖尔曼，都觉得这个答案太无聊和愚蠢，必定有一种更好的解释。  新的解释——量子退相干 现在除非存在某种机制，破坏猫的内部状态或死猫和活猫（波包内部或波包之间）的相干叠加，“薛定谔猫佯谬”和宏观物体空间局域化问题在逻辑和常识上才能得到自恰的解决。 目前，可以用量子纠缠诱导量子退相干的观点，对薛定谔猫徉谬和宏观物体的空间定域化问题给出可能的物理解答。 量子退相干 定性地说，一方面，组成宏观物体的内部微观粒子的个体无规运动，以及宏观物体所处的环境的随机运动，会与宏观物体的集体自由度