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盒子里的猫
1935年,埃尔温·薛定谔提出了科学上最著名的思想实验之一,更是凸显了量子力学的奇异之处。
他说如果把一只猫关在一个装有放射性物质的盒子里,盒子里放着致命的毒药,放射性物质如果衰变并释放出粒子,毒药就会瞬间弥漫整个盒子,那么这只猫是死是活呢?
量子力学告诉我们,我们无法知道放射性原子衰变的确切时刻。因此当盒子密闭时,我们只能依靠概率对结果进行判断,以此决定猫是否还活着。我们必须把粒子描述为同时处于释放和不释放状态,即它存在于量子“叠加”态中。
既然猫的生死依赖于一个量子事件,它也必然同时是死的和活的。只有打开盒子看的瞬间才会“强迫”猫“选择”死或生。
这有点像事先不知道别人送你什么生日礼物,打开盒子才知道。两者真的有什么不同吗?这难道真的只是一场形而上学的辩论吗?
解决这一问题有个巧妙的方法,即假设这样的量子叠加只存在于原子尺度,并在一个被称为“退相干”的效应中“泄漏”出去,退相干效应发生于微小的、孤立的量子系统被迫与其周围环境接触时。所以一旦接触到像猫这样由数万亿个原子组成的宏观大型物体,这种叠加态就不复存在了,猫以及和猫一样的其他宏观事物永远不可能处于量子叠加状态。
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