一,不确定原理和薛定谔的猫
不确定原理在高中的物理教科书就有讲过,也叫作测不准原理,具体如百度百科所述http://baike.baidu.com/link?url=VQLyEoDvN7Zii1pJuuTKAwymdj0GgzVtZ4S7Usx1rOsQz6BlZwgMvLRO47HQ0MrSMOJY_FwsAHgTi2kdCcWhe_
简单来说就是人类无法观测或预测单一原子电子的运动轨迹,然而从经典物理学上或哲学上考虑,物质必然遵守定律,这也是经过无数现象检验的。这样就产生了一个现象,物质在宏观上符合某定律,在微观上不完全符合某定律。
著名的思想实验薛定谔的猫就是如此,以半衰期为切入点来说明这个现象,通俗的说,一个粒子会释放射线,从宏观角度来说,粒子群释放射线的时间是可以预测的,而单个粒子来说,它随时可以释放射线(我猜测其符合正态分布),既然单个粒子随时释放射线,那群体上又如何可以遵守规律呢,所以提出了一个叠加态来解释这一矛盾的现象。
我举一个贴近生活的例子来说明这个问题,我们都知道抛硬币的结果是符合概率的,其理论值是二分之一,但实际上我们每次抛硬币的结果都是不可知的,即使利用复杂的物理学数学上的计算(把初始条件全部考虑进去,什么抛力大小,阻力,受力点等等全部计算在内)由于测不准原理,仍然是无法准确预测单次抛硬币的结果。
或者用另一个例子,我们抛10次硬币,理论上会有5次为正面,但实际上你去抛的话,几次正面都是有可能出现的,而刚好5次正面的概率仅有四分之一左右(10C5/2^10)。
例子只是便于理解,这个实验就好像在说,一个人抛硬币决定猫的生死,抛出去之后硬币在空中旋转叫做“叠加态”,落地的结果叫做“坍缩”,而在没有落地之前,这只猫的状态是半死半活的状态(这个思想实验目的就是如此,讲粒子上的事相关到宏观上来让人无法接受),然而这样的叠加态让人无法接受,人们不可能认为猫有半死不活的状态,猫只能是活着或者死去(半死不活的状态可以以平行宇宙来解释)。但是事实上确实会如此。
著名的双缝干涉实验
实验简介如视频http://www.bilibili.com/video/av2367374/
原始文献为Donati,O,Missiroli,G F,Pozzi,G (1973).An Experiment on Electron Interference.American Journal of Physics 41:639–644
这个实验出现的现象证明了叠加态的事实,猫在没观察之前确实是一种半死半活的状态。(如果观察则猫出现死或者活的状态,如果不去观察,猫就是半死半活的状态,观察等于信息泄露)
不确定原理在高中的物理教科书就有讲过,也叫作测不准原理,具体如百度百科所述http://baike.baidu.com/link?url=VQLyEoDvN7Zii1pJuuTKAwymdj0GgzVtZ4S7Usx1rOsQz6BlZwgMvLRO47HQ0MrSMOJY_FwsAHgTi2kdCcWhe_
简单来说就是人类无法观测或预测单一原子电子的运动轨迹,然而从经典物理学上或哲学上考虑,物质必然遵守定律,这也是经过无数现象检验的。这样就产生了一个现象,物质在宏观上符合某定律,在微观上不完全符合某定律。
著名的思想实验薛定谔的猫就是如此,以半衰期为切入点来说明这个现象,通俗的说,一个粒子会释放射线,从宏观角度来说,粒子群释放射线的时间是可以预测的,而单个粒子来说,它随时可以释放射线(我猜测其符合正态分布),既然单个粒子随时释放射线,那群体上又如何可以遵守规律呢,所以提出了一个叠加态来解释这一矛盾的现象。
我举一个贴近生活的例子来说明这个问题,我们都知道抛硬币的结果是符合概率的,其理论值是二分之一,但实际上我们每次抛硬币的结果都是不可知的,即使利用复杂的物理学数学上的计算(把初始条件全部考虑进去,什么抛力大小,阻力,受力点等等全部计算在内)由于测不准原理,仍然是无法准确预测单次抛硬币的结果。
或者用另一个例子,我们抛10次硬币,理论上会有5次为正面,但实际上你去抛的话,几次正面都是有可能出现的,而刚好5次正面的概率仅有四分之一左右(10C5/2^10)。
例子只是便于理解,这个实验就好像在说,一个人抛硬币决定猫的生死,抛出去之后硬币在空中旋转叫做“叠加态”,落地的结果叫做“坍缩”,而在没有落地之前,这只猫的状态是半死半活的状态(这个思想实验目的就是如此,讲粒子上的事相关到宏观上来让人无法接受),然而这样的叠加态让人无法接受,人们不可能认为猫有半死不活的状态,猫只能是活着或者死去(半死不活的状态可以以平行宇宙来解释)。但是事实上确实会如此。
著名的双缝干涉实验
实验简介如视频http://www.bilibili.com/video/av2367374/
原始文献为Donati,O,Missiroli,G F,Pozzi,G (1973).An Experiment on Electron Interference.American Journal of Physics 41:639–644
这个实验出现的现象证明了叠加态的事实,猫在没观察之前确实是一种半死半活的状态。(如果观察则猫出现死或者活的状态,如果不去观察,猫就是半死半活的状态,观察等于信息泄露)