薛定諤的貓

奧地利物理學(xué)家薛定諤認(rèn)為量子力學(xué)的特點(diǎn)在于不確定,于是提出了著名的思想實(shí)驗(yàn),用放射性物質(zhì)衰變的概率殺死一只貓。1915年,愛因斯坦在《普魯士科學(xué)院會(huì)議報(bào)告》上發(fā)表了廣義相對論,如今該理論已經(jīng)被多次觀測計(jì)劃證實(shí)。在廣義相對論中,引力來源于時(shí)空的幾何特點(diǎn),并預(yù)言了幾乎所有的宇宙現(xiàn)象。但是廣義相對論仍然存在一些至今未能解決的問題,無法與量子理論統(tǒng)一。
量子理論為現(xiàn)代物理學(xué)的基石之一,從微觀的角度解釋宇宙,其中奧地利物理學(xué)家薛定諤認(rèn)為量子力學(xué)的特點(diǎn)在于不確定,于是提出了著名的思想實(shí)驗(yàn),用放射性物質(zhì)衰變的概率殺死一只貓。量子力學(xué)的規(guī)律告訴我們處于疊加態(tài)的亞原子粒子在被觀測后波函數(shù)會(huì)發(fā)生坍縮,那么在觀測前這只貓一只處于“半死不活”的狀態(tài)。波函數(shù)理論導(dǎo)出了一個(gè)有趣的結(jié)論,連續(xù)分布的波函數(shù)具有坍縮效應(yīng),由于任何物質(zhì)都有粒子構(gòu)成,只要這個(gè)物體沒有被觀測,那么就處于波函數(shù)狀態(tài),這就像月亮在被人看到的時(shí)候?qū)儆诓ǖ臓顟B(tài),當(dāng)有人看到了月亮,于是波函數(shù)坍縮,月亮出現(xiàn)了。因此在薛定諤看來,大規(guī)模的疊加態(tài)使得這只貓?zhí)幱诨钪c死著的狀態(tài)。盡管量子論的誕生已經(jīng)過了一個(gè)世紀(jì),其輝煌鼎盛與繁榮也過了半個(gè)世紀(jì)。量子理論曾經(jīng)引起的困惑至今仍困惑著人們。正如科學(xué)家玻爾的名言:誰要是第一次聽到量子理論時(shí)沒有感到困惑,那他一定沒聽懂。
2010年,美國加州大學(xué)圣巴巴拉分??茖W(xué)家利用超低溫條件控制原子,讓60微米長的金屬條處于疊加態(tài)幾納秒的狀態(tài),如此精確的控制讓薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)再次引發(fā)了人們關(guān)注,實(shí)驗(yàn)結(jié)論認(rèn)為引力可能是一個(gè)阻礙因素。愛因斯坦曾經(jīng)預(yù)言,引力效應(yīng)會(huì)讓時(shí)間變慢,比如在黑洞周圍的行星上,一小時(shí)等于七年。事實(shí)上你也會(huì)受到引力效應(yīng)的影響,由于頭部和腳受到引力場環(huán)境不同,頭部會(huì)老得更快一些。哈佛大學(xué)科學(xué)家Igor Pikovski認(rèn)為量子退相干的發(fā)生受到引力的干擾,地球的引力場可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)毫秒級的誤差,于是科學(xué)家試圖將實(shí)驗(yàn)裝置轉(zhuǎn)移到月球上或者遠(yuǎn)離地球的環(huán)境中。目前該研究小組正在通過引力來解釋退相干問題,或許在愛因斯坦的引力干擾下導(dǎo)致薛定諤的貓思想實(shí)驗(yàn)處于又死又活的狀態(tài)。

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