谁会想到一个小箱子里的实验,居然会引发科学界这么大的风波呢?

谁会想到一个小箱子里的实验,居然会引发科学界这么大的风波呢?让我们先来聊聊这个名叫“薛定谔的猫”的传说。虽然它经常被说成是思想实验,但严格说来,它甚至算不上科学范畴的东西。说白了,这就是个哲学悖论,薛定谔搞出来就是为了给“哥本哈根学派”的理论找麻烦的。这个学派的头号代表波尔提出来了个奇怪的“叠加态”说法。按照他的意思,猫居然可以既死又活?这在现实世界里怎么可能发生?所以问题就出现了:猫到底是死是活?到底有没有那么一只“根本哈”(根本哈根)的猫? 咱们把实验场景设定一下:一个密不透风的箱子里放着放射性元素、毒气瓶、开关还有铁锤,当然还有那只倒霉的猫。要是放射性元素发生衰变,开关会被触发,铁锤落下去砸破毒气瓶,把猫毒死;要是不衰变呢,猫就活下来。这里有个关键点:按照量子力学的不确定性原理,放射性元素衰变的概率是50%。这可不是我们平常说的那种50%的概率。在量子世界里,衰变这件事和不衰变这件事其实是同时存在的,这就叫叠加态。所以那只猫也就跟着处于“生”和“死”的叠加态里。 关于量子世界的那些怪现象,“不确定性原理”是个绕不开的话题。哥本哈根学派认为,在没被观测之前,量子世界里的一切都不是真实存在的。这里的真实指的是咱们肉眼能看见的那种真东西。只有被观测了以后,物质才会突然变成实物。没观测之前呢?它们都是以概率波的形式飘荡着的。这种情况要是放到咱们的宏观世界来理解,简直会让人发疯。就像月亮一样——大家都知道不看月亮它也在那儿。但如果月亮在量子世界里就不一样了:你不看它的时候它根本就不存在。只有当你一扭头去看它的时候,它才会坍缩成个实体。 这就引出了一个很让人头疼的问题:什么是观测?非得是人肉眼看到才算数吗?波尔他们一开始确实是这么想的:只有人类的观察行为才会让概率波坍缩成实物。可是这么说有个大bug:人类出现之前难道宇宙就只是一团不确定的迷雾吗?显然不可能嘛! 现在主流观点变了:所谓的观测不仅仅指人类的行为。任何物质之间的相互作用都能算观测。所以在“薛定谔的猫”这个实验里啊,那只猫自己就是个观测者!甚至连那个密封的箱子也算是观测者——因为箱子自己在辐射能量呢!这就意味着哪怕我们不去打开箱子看一眼,那只猫也不可能一直处于“既死又活”的状态里。 可问题来了:既然这样为啥还说猫有可能处于那种状态呢?理论上当然可以做到啊!只要我们能彻底屏蔽掉所有外来干扰因素就行了!虽然在现实中这几乎是不可能完成的任务,但理论上是成立的。电子双缝干涉实验其实已经完美证明了这一点:一个电子在没被测量的时候是同时穿过两条狭缝的!等你想测它的时候它就变成一个确定的小点了。 虽然有了这两个实验撑腰,“决定论”的支持者还是不服气——比如爱因斯坦和薛定谔。他们可不愿意接受这种不确定性的说法。直到玻恩出现了!玻恩用概率波的概念诠释了薛定谔方程里波函数的意义。玻恩的这个想法也让哥本哈根学派更加理直气壮了。 其实这个薛定谔方程啊是微观粒子的核心定律之一——它就像牛顿第一定律在宏观世界里的地位一样重要。这个方程虽然复杂得要命——我们也没必要非把它弄懂不可——但求解它就能得到粒子的波函数状态。不过薛定谔本人一直没弄明白这波函数到底啥意思。最后玻恩出来给了个解释:这玩意儿其实就是概率波!玻恩也因为这个理论得了诺贝尔奖呢。 玻恩和波尔是一伙儿的——都是哥本哈根学派的大佬!他们的观点把不确定性原理给坐实了。可爱因斯坦还有薛定谔他们还是死不认账!双方为此争论了好几年——直到现在科学界普遍都接受了这个观点。“笑到最后的人”还是哥本哈根学派——起码到目前为止是这样的吧?