如何用通俗语言或再实际的比喻,解释薛定谔的猫?
的有关信息介绍如下:
先直接摆最简单的说明:
一个盒子里的猫,被一个仪器控制着生死,这个仪器有一半的概率弄死它,你必须打开盒子,才能知道猫的生死。但是!这个一半概率,并不是说你打开看到是死的,那么你回到过去再打开一次,它就有一半概率存活,并不是!所谓的一半概率,是指如果你有很多一样的盒子,里面有一样的仪器和猫,你最后全部打开,生和死的数量一样多。
(大概喵星人都是通过盒子来到地球的,薛定谔才会想到用盒子里的猫来比喻)
这才是叠加态的内涵,一直很反感那些说既不是生又不是死的状态的解释,因为这等于废话。
要解释薛定谔的猫,其实大概意思是解释叠加态是个什么东西。
这里有个具体的假想实验,大家可以在脑海里跟着做一遍。
假如说,有一个机器,可以生产出一堆一模一样的指针A,这些个指针A是有方向的,例如朝上,朝下,这个很好理解吧。那么现在,我们有一大堆朝上的一模一样的指针A。
但是呢,凭借我们的眼睛,无法看出指针朝向哪里,而只有一台机器能看出来,这台机器内部也有一个指针B,也是朝上,我们用这台机器去测量A的方向。我们知道A朝上,如果机器正着放,那么A,B指针都朝上,机器就会给你一个结果1,如果机器反着放,那么机器就会给你一个结果-1。
到这一步,应该还挺好理解的吧,因为这就像经典物理世界的向量一样。
接下来的部分就有点反常识了,我们设想一下,如果这个机器内指针B跟A成90°(也就是机器倒了),会怎么样?
按照我们一般的想法,同向的时候是1,反向是-1,那么垂直时就应该是0啦,这样想完全没有问题,因为我们一般性会以为这个机器的工作原理是A在B方向上的投影跟B一样就是1,没投影就是0吧。
但是我们必须接受下面这个想法:量子世界是抽象的,是不可以用具象的东西替代的,这个指针A,B虽然有方向,但它们不是向量,好比生和死,它们是完全相反的两面,但它们的方向交错不可以转化为加减法问题,只能是1,或者-1,不能是别的,这点跟向量不一样。(如果你想知道这个指针在量子世界里具体是什么的话,这其实就是自旋,不过就算你不知道自旋是什么,也不影响后面的事)要注意,如果你想用某种你能想到的现实中有的东西,模型,去替代量子,然后去想象它们的状态,那么你得到的结论往往是不符合真实的量子世界的。所以我们只能越过这道坎,老老实实接受这个设定。
接下来我们要干什么,我们知道这台机器倒了,那么你会测到什么?
你还是会测到1,或者—1,总之,对于一个向上的指针A,你用倒了的机器测它,你要么得到1,要么得到—1,而且如果你可以时光倒流,你无数遍得回到过去去测它,你得到的答案永远跟第一次一样。
那么叠加态体现在哪里呢?还记不记得一开始我们说的,我们生产了一堆一样的指针A,如果我们用倒了的机器把它们全测一遍,会怎么样?
你可能已经想到了,有些测到1,有些测到—1,而将这些1和—1全部加起来,就是0。
那么你可能现在比较好奇,你想要皮一下,你说如果将机器斜着放45°会怎么样?答案就是你还是会测到一些指针是1,一些是—1,最后大家加起来,就是cos45°
所以总结一下就是,A,B成θ角,如果A,B是向量,那么你用机器去测一个A,你就会得到cosθ;如果A,B是量子,那么你用机器去测一堆的A,就会得到加起来总共等于cosθ的一些1和—1。
而且必须要指出的一点,对于其中的某个A,无论你反反复复测量如何如何,只要条件不变,你永远只能测出一个同样的结果。
你量体重的时候看到胖了,能不能闭上眼睛让自己变成波函数然后再看一遍让自己塌缩得到变轻的结果呢……也许梦里或者穿越到某个平行宇宙里可以,但在这个空间里不行。
补充一下:前面说我们不能把想象的模型代入到量子世界里,因为这通常会得到错误的结论。有人可能会觉得是不是我们太蠢了,或者有高智商科学家能够想出量子世界长什么样子什么的……
我只能说…这是不存在的,除了公式,算符以外,没有人可以想象出更具体的方法,来描述自旋之类的东西是什么,并不是那个粒子真的在旋转就称为自旋了。
不用去纠结为什么量子世界如此反常,非1即—1,上一个纠结这玩意的伟人是爱因斯坦,他还联合了两位大牛写出了EPR谬论,结果这个谬论还是被实验打了脸。

