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薛定谔的猫是什么意思(从《生活大爆炸》中追寻科学那些事—薛定谔的猫)

时间:2024-10-15 09:00:36

如果说《生活大爆炸》中有一个物理学概念因剧成名被广为人知,那一定是“薛定谔的猫”。这个词在第一季第17集中出现,Penny询问Sheldon对自己与Leonard约会有什么意见。Sheldon试图用这个思维实验告诉她,对于观察者(也就是他自己)而言,你们约会之后的结果,只是一个事实。说白了就是,你们的死活与我无关。

虽然他用这个实验比喻Penny和Leonard的关系对自己的影响非常恰当,但也改变不了他就是为了单纯炫耀自己知识储备的初衷。毕竟,他的人设是一个情绪感知力为零的纯理性人。

薛定谔的猫(Schr[gf]f6[/gf]dinger's Cat),是奥地利著名物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schr[gf]f6[/gf]dinger)提出的一个思想实验:将一只猫装进装有少量镭和氰化物的封闭空间。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,就会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。

根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于“死猫”和“活猫”的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔的猫”。

埃尔温·薛定谔

但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。事实上,这个实验是试图用宏观尺度描述微观量子叠加的原理,薛定谔巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的形式和宏观的猫联系在一起,以此求证观测介入时量子的存在形式。

随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。漫威宇宙也借用了这一概念,衍生出多元宇宙的体系,例如《奇异博士》系列。

薛定谔属于物理学中大器晚成的一派,1926年他提出用波动方程描述微观粒子运动状态的理论,被称为“薛定谔方程”,奠定了波动力学的基础。那一年,他已经39岁。

尽管薛定谔为量子力学作出了基础性的贡献,但他本人的初衷却是恢复微观现象的经典解释。更令人称绝的是,他曾大方地承认自己的科学工作经常并非独创,而是敏锐地抓住一些人的创新性观念,加以系统地构建和发挥,从而构成第一流的理论。比如,波动力学来自德布罗意,《生命是什么》来自玻尔和德尔布吕克,而最著名的“薛定谔的猫”则来自爱因斯坦。

但这也无法抹灭他作为量子力学奠基人之一的成就。他因发展了原子理论,和狄拉克共获1933年诺贝尔物理学奖,又于1937年荣获马克斯·普朗克奖章。

薛定谔(右一)和狄拉克(左一)

所谓“遇事不决,量子力学”。量子力学作为20世纪最有突破的科学成就之一,也是最具争议的科学之一,薛定谔的猫很好的阐述了这一现状。人们不能接受量子力学是因为它的不确定性。

正如量子力学主要创始人海森堡提出的量子不确定性原理那样,人类无法预知一个微观粒子未来的状态。诚如爱因斯坦所说:上帝不玩骰子。但是量子力学让我们不得不相信,上帝似乎是玩骰子的。


除薛定谔的猫之外,注明的物理学四神兽还包括:麦克斯韦小妖,芝诺乌龟,拉普拉斯兽,有兴趣的看官可以关注更新。