物理兴趣小组之薛定谔的猫

发布时间:2018-05-16 19:07

我是一个作家,在座的各位都知道,现在能写几个字的人都自称为作家。

但我和这些人不一样,我写东西从不曾信口开河。只有通过了各种查证,确保内容准确无误后,我才会下笔,所以我写的总是比别人慢上许多。

虽然读者很少,有的人甚至还会贬低我的文章,但我的文人骄傲丝毫不减。我觉得现在的人太过肤浅,看不出我字里行间的深意与严谨。

作为一个文字工作者,我却对科学世界充满了向往与好奇。在我心里,文学艺术与科学研究自有相通之处,而且我十分愿意在自己的作品中加入科学元素。所以,前不久我加入了一个物理兴趣讨论小组,听里面的人讨论天体、引力波以及太阳黑子。

某天,在得知了我的作家身份后,群里面有一个叫做薛定谔的人找我私聊。他说他有一个大胆的想法想要与我分享。

我:你好,薛先生。

薛定谔:薛先生?不,我不姓薛。薛定谔是一位科学家的名字。

我:对不起,您知道的,我对这些不太了解……

薛定谔:所以说,你没有听过薛定谔的猫的实验吗?

我:是的。

薛定谔:你果真如此孤陋寡闻。

我心中有些不快,但自诩文化人的我不好就这样发作出来,表面上我甚至还得表现得恭恭敬敬的。于是我耐心地向这位“薛定谔”先生请教了起来。

薛定谔:掷一枚硬币,你觉得会有多少结果?

我:如果不考虑一些特殊的情况的话,比如恰好卡在地缝里或者是斜落在不平的地面之类,应该只有正面朝上或者是反面朝上这两种情况。

薛定谔:那么在硬币落地前你能否确定这个结果呢?

我:当然不能,但我能知道有一半的几率会是正面朝上,一半的几率是反面朝上。

薛定谔:错了,你有100%的几率会得到正面朝上的硬币,或者是有100%的几率得到反面朝上的硬币。

我:可是,这不可能!我们都知道,这是不能预测的,否则,怎么会有人会用投掷硬币的方法来作为公平的机会二分法?

薛定谔:这样的方法当然是无可非议的,但是这和我的说法并不违背。

我:我需要您的解释。

薛定谔:脱离数学计算的物理都是在耍流氓。要知道,一枚硬币在落地之前,通过它的投掷高度、投掷人手的力度、投掷的角度还有风的方向与流速等等因素,是完全可以计算出最终朝上的面。所以我们能够有100%的把握知道结果,但由于其他各因素的不可控或者难以控制的缘由,掷硬币也完全能成为一种公平的抉择方式。

我:我似乎能够理解了,可是,这和薛定谔的猫又有什么联系呢?

薛定谔:你知道放射性原子的衰变吗?

我:这个我知道,不稳定的原子核自发放出某种射线,从而转变成另一种元素的原子核就是衰变。


薛定谔:倘若某种放射性原子放出阿尔法粒子,从而可以起到控制开关的作用,那么这就是一个不可控的开关装置。

我:是的,假如不知道上一次放射的时间,哪怕知道放射周期,何时能够进行下一次放射是未知的。而且,如果是大量该原子聚集在一起,那么时时刻刻都有可能有放射现象的出现。

薛定谔:所以现在我们将一只猫放在一个密闭的盒子里,保证这里有足够的氧气,水以及食物……

我:也就是能够保证猫的正常存活对吗?

薛定谔:可以这样说,但是没有铲屎官。


我:原来您也是一个幽默的人。

薛定谔:总而言之,如果不出意外的话,这只猫可以在这个盒子里保持活着的状态。而现在,我们在盒子里面添加这个开关装置,这个装置将可以控制一个锤子,锤子能够受控敲碎一个装满了足够剂量的毒药。

我:所以,如果放射进行,开关打开,锤子锤破瓶子,毒药就能把猫毒死?

薛定谔:正确。

我:那么这个实验的意义在于什么呢?

薛定谔:我尽量用便于理解的说法来向你解释。

我:这正是我所需要的。

薛定谔:如果有这样一个装置在你的面前,不打开盒子,请判断猫的生死。

我:它可能是活的,也可能是死的。

薛定谔:不,在量子层面上,它既是死的,也是活的。

我:这怎么可能?死和活,只可能有一种出现啊!

薛定谔:的确,这就是量子力学解释下的“死-活”叠加态,是一种违背了我们生活逻辑的状态。

我:我不太明白。

薛定谔:还记得我们刚刚所提到的不可预测的放射衰变吗?

我:记得。

薛定谔:由于这样的不可预测性,猫的死活不能像硬币的正反面一样经过庞大的精确计算所得出,所以在盒子关上的时候,猫就会叠加上死和活两种状态,只有当我们再一次打开盒子的时候,这两种状态才会坍塌成为一种结果。

我:简单的说,就是打开盒子才能看见猫是死是活,否则它就既死也活喽?

薛定谔:不是看见,而是决定。当你打开盒子的时候,你就决定了这只猫的生死。

我:我现在是薛定谔的明白了。

薛定谔:看来你的确听懂了一些。不过,我们的话题扯远了,我本是来和你聊我的一个想法,但是现在时间也不早了,不如我们改天再聊。

我:好的,非常期待,和您聊天我实在是获益匪浅。

就这样,在接下来的日子里,我将要和这个奇怪的“薛定谔”先生进行了频繁的言语来往,而他要给我讲诉的是什么样的一个猜想,我对此充满了好奇。

好奇心会害死猫,薛定谔却不一定会。


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