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发布日期:2026-08-14 04:42 点击次数:127

珠海PVC管道管件粘接胶 度长文: 薛定谔的猫, 为什么能让物理学抓狂几十年?

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薛定谔的猫从来就不是只真正的猫珠海PVC管道管件粘接胶,它只是奥地利物理学薛定谔在1935年脑子里想出来的个玩意儿。

但是,如果你真的入了解了量子力学,了解了这只猫背后的诡异之处,就会发现:这只猫虽然不是真的,但它带来的问题,直到今天还在困扰着物理学。

说白了,这只猫就像根刺,扎在物理学的心脏上,拔不出来,也咽不下去。

接下来我会详细具体聊聊,这只猫到底有什么魔力,能让物理学们抓狂了快百年。

先从基本的说起。

什么是思想实验?

简单讲就是用脑子做的实验,不是在实验室里真刀真枪干的那种。你可能会说,用脑子做实验有什么意思?那可就大错特错了。

在物理学的发展史上,很多重大突破都是从思想实验开始的。

比如说伽利略的比萨斜塔实验,很多人都以为伽利略真的爬到斜塔上扔了两个铁球,其实并没有,那就是个思想实验。

伽利略就是在脑子里想了想:如果重的东西下落快,轻的下落慢,那把它们绑在起会怎么样?

想就发现矛盾了,于是就翻了亚里士多德统了两千多年的观点。

再比如因斯坦的追光实验。他十六岁的时候就在想:如果我能追上束光,那我会看到什么?会看到静止的光波吗?

就是这么个看似天真的问题,终引出了狭义相对论。

所以说,思想实验可不是瞎想,它是物理学的把刀,能剖开现实的迷雾,直达问题的本质。

而薛定谔的猫,就是物理学史上的思想实验之,没有之。

它的名气大到什么程度?这么说吧,哪怕你对物理窍不通,大概率也听说过"薛定谔的猫"这五个字。

这只猫已经出圈了,成了个文化符号。

但是,大多数人其实并不真正理解这只猫到底在说什么。

很多人以为薛定谔的猫就是在说"只猫既死又活",听起来很玄乎很科幻,但其实没那么简单。

要真正理解这只猫,你得先搞懂个概念:叠加态。

什么是叠加态?

说白了,就是个东西同时处于两种状态。

在我们生活的宏观世界里,这是不可能的。个东西要么在这,要么在那;要么是死的,要么是活的,不可能同时处于两种状态。

但是在量子世界里,切都不样了。

量子世界里的东西,比如说电子、光子这些微观粒子,它们没有确定的状态。个电子,它可能同时在A点和B点,同时向上转和向下转,同时干两件矛盾的事情。

这就是叠加态。

你肯定会觉得这太扯了,怎么可能呢?个东西怎么可能同时在两个地?

我只能说,不仅你觉得扯,当年的物理学们也觉得扯。

但是没办法,实验结果就是这样。

经典的就是双缝干涉实验。

这个实验有多牛?这么说吧,它被称为"物理学史上的实验",没有之。

实验很简单,就是让电子个个地通过两条狭缝,然后看后面屏幕上会出现什么。

如果电子是粒子,就像小弹珠那样,那屏幕上应该出现两条亮线,对吧?因为电子要么从左边的缝过去,要么从右边的缝过去,后在屏幕上就是两条线。

但结果不是。

结果是,屏幕上出现了明暗相间的干涉条纹。

干涉条纹是什么?那是波才有的特啊!就像两道水波碰到起,有的地波峰叠加变了,有的地波峰和波谷抵消了,就会出现明暗相间的条纹。

这说明什么?说明电子同时通过了两条缝,自己和自己发生了干涉!

个电子,同时从左边的缝过去,又从右边的缝过去,这不是扯吗?

但实验结果就是这样,你信不信。

的还在后面。

物理学们想,既然电子这么诡异,那我装个探测器在缝旁边,看看电子到底从哪条缝过去,总可以吧?

结果装探测器,干涉条纹消失了!屏幕上真的出现了两条亮线,电子老老实实变成了粒子,每次只从条缝过去。

你说邪门不邪门?

就好像电子知道有人在看它,有人看,它就乖乖的;没人看,它就到处乱跑。

这就是量子力学里核心的概念之:观测致坍缩。

什么意思呢?

就是说,在没有观测的时候,粒子处于叠加态,同时处于多种状态。

但是旦你去观测它,它就会瞬间"坍缩"成其中种确定的状态。

观测之前,它是模糊的、不确定的、叠加的;观测的那瞬间,它就确定了。

这听起来是不是很唯心?好像人的意识能决定客观世界样?

当年的物理学们也是这么想的,所以他们吵翻了天。

以玻尔为的哥本哈根学派说,就是这样的,量子世界的本质就是不确定的,叠加态是真实存在的,观测会致坍缩。

而以因斯坦为的另派说,扯淡,肯定是我们知道的还不够多,背后定有什么隐变量我们没发现,粒子的状态其实早就确定了,只是我们不知道而已。

因斯坦说了句很有名的话:上帝不掷骰子。

意思就是,世界的本质是确定的,不是随机的。

而玻尔回了句:别指挥上帝怎么做。

两大巨头吵了几十年,谁也说服不了谁。

而薛定谔,是站在因斯坦这边的。

薛定谔是谁?

他是量子力学的奠基人之,大名鼎鼎的薛定谔程就是他提出来的。

这个程在量子力学里的地位,就相当于牛顿三定律在经典力学里的地位,是基石中的基石。

按理说,提出了量子力学核心程的人,应该是量子力学的铁杆支持者吧?

恰恰相反。

薛定谔虽然提出了薛定谔程,但他本人对量子力学的哥本哈根诠释非常不满。

他觉得,什么叠加态,什么观测坍缩,太扯了,这根本不是物理,这是玄学。

于是,他就想出了那只的猫,用来讽刺哥本哈根学派。

他的意思很简单:你们不是说微观粒子有叠加态吗?行,那我把微观粒子和只猫绑在起,看你们怎么说。

实验设计是这样的:

个密封的箱子,里面放只猫。箱子里还有个放射原子,个粒子探测器,把锤子,瓶剧毒物质。

放射原子有50的概率会衰变,50的概率不会衰变。

如果原子衰变了,探测器就会探测到衰变放出的粒子,然后触发机关,让锤子掉下来,碎毒气瓶,毒气释放出来,猫就死了。

如果原子没有衰变,那什么都不会发生,猫就活着。

好了,现在问题来了。

按照哥本哈根诠释,在我们没有开箱子观测之前,这个放射原子处于"衰变"和"未衰变"的叠加态。

既然原子处于叠加态,那后面的系列连锁反应不也都处于叠加态吗?

探测器处于"探测到"和"没探测到"的叠加态,锤子处于"落下"和"没落下"的叠加态,毒气瓶处于"碎了"和"没碎"的叠加态。

那终的结果就是:猫处于"死了"和"活着"的叠加态。

只既死又活的猫。

薛定谔说,你们看,这多荒谬?只猫怎么可能既死又活?这明显违背常识嘛!所以你们的叠加态理论肯定有问题。

他本来是想用这个思想实验来讽刺哥本哈根学派珠海PVC管道管件粘接胶,证明量子力学的不完备。

结果没想到,这只猫炮而红,成了量子力学的代言人。

本来是用来反量子力学的,结果成了量子力学的吉祥物,你说搞笑不搞笑?

但是,问题并没有解决。

这只猫到底是死是活?它真的能处于既死又活的叠加态吗?

这个问题,直到今天还没有标准答案。

当然,物理学们也不是吃素的,他们提出了各种各样的解释,试图解决这个悖论。

其中有名的,就是多世界诠释,也就是我们常说的平行宇宙。

这个解释是1957年个叫休·艾弗雷特的科学提出来的。

他说,什么叠加态,什么坍缩,都是扯淡。根本没有什么坍缩,每次观测,宇宙就分裂次。

什么意思?

就是说,在你开箱子的那瞬间,宇宙分裂成了两个。

在个宇宙里,你看到猫是活的;在另个宇宙里,你看到猫是死的。

两个宇宙都是真实存在的,它们平行发展,互不干涉。

你以为你看到了唯的结果,其实只是你碰巧处于其中个宇宙而已。另个宇宙里的"你",看到的是相反的结果。

这个解释听起来是不是扯了?为了解释只猫,竟然把整个宇宙都搭进去了,还分裂了,至于吗?

但是你别说,这个理论还真有不少支持者。

为什么?因为它很简洁,不需要引入什么"观测致坍缩"这种奇怪的假设,也不需要解释什么是"观测",什么"观测"。

在多世界诠释里,没有坍缩,只有宇宙的不断分裂。

而且,这个理论和所有的实验结果都不矛盾,你没法证明它是错的。

当然,你也没法证明它是对的。

因为按照这个理论,不同的宇宙之间是没法联系的,你永远不可能去另个宇宙看看那里的猫是死是活。

所以,这就很尴尬了。

它既不能被证实,也不能被证伪,那它到底不科学?

这就涉及到科学的本质问题了,我们后面再说。

除了多世界诠释,还有退相干理论。

这个理论说,什么既死又活的猫,不存在的。猫的状态早就确定了,只是我们以为它还处于叠加态而已。

为什么?

因为宏观物体太大了,它不可能和环境隔。只要有个光子、个空气分子碰到了猫,那就相当于"观测"了猫,叠加态就坍缩了。

你想啊,箱子再密封,里面也有空气吧?空气分子会撞到猫身上吧?那每次碰撞都是次观测,猫的状态早就坍缩了,根本轮不到我们开箱子。

所以,在我们开箱子之前,猫的状态早就确定了,要么死了,要么活着,不存在什么既死又活的叠加态。

这个解释听起来是不是理多了?

但是,它也有问题。

它把"观测"的概念扩大了,不再是人的观测才观测,环境的相互作用也观测。

那问题来了,到底什么程度的相互作用才"观测"?个光子够不够?个电子够不够?为什么有的相互作用会致坍缩,有的就不会?

这个界限在哪里?

没人说得清。

而且,退相干理论其实并没有真正解决问题,它只是把问题往后了步。

原来的问题是:为什么观测会致坍缩?

现在的问题变成了:为什么和环境的相互作用会致退相干?

本质上还是回事。

除了这两种,还有很多其他的解释,什么隐变量理论、致历史、关系量子力学等等,大堆。

但是没有种能让所有人都信服。

这就是量子力学的现状:我们知道怎么用它,我们能用它造出芯片、造出激光、造出各种科技产品,它的计结果到令人发指。

但是,我们不知道它为什么是这样的。

我们知其然,但不知其所以然。

这就很尴尬了。

就像你有台好用的机器,你按这个按钮它就干这个,按那个按钮它就干那个,百试百灵。但是你不知道它内部是怎么工作的,你开盖子看,里面全是乱七八糟的线和齿轮,你根本看不懂。

量子力学就是这么台机器。

用,是真的好用;懂,泡沫板橡塑板专用胶是真的不懂。

说到这里,说点题外话,聊聊物理学的四大兽。

很多人都听说过这个说法,物理学有四大兽:芝诺的龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。

这四个玩意儿,分别对应着物理学的四个终问题。

芝诺的龟,讲的是时空是否限可分的问题,也就是芝诺悖论。

这个悖论很有名,说的是个人从A点走到B点,要先走完路程的半,再走完剩下的半,再走完剩下的半……

这样直分下去,永远也走不到终点。

这个问题困扰了人类两千多年,直到牛顿和莱布尼茨发明了微积分,才真正解决了。

所以芝诺的龟,是只死掉的兽。

拉普拉斯兽,讲的是决定论的问题。

拉普拉斯说,如果有个兽,它知道宇宙中所有粒子的位置和速度,那它就能根据牛顿定律,计出宇宙的过去和未来。

切都是注定的,没有什么真正的随机。

这就是拉普拉斯兽,代表着对的决定论。

但是这只兽也死掉了。

死它的,是量子力学和热力学。

量子力学的不确定原理告诉我们,你不可能同时准确知道个粒子的位置和速度。热力学的熵增定律告诉我们,时间是有向的,很多过程是不可逆的。

所以拉普拉斯兽,也死了。

麦克斯韦妖,讲的是热力学二定律的问题,也就是熵增定律。

麦克斯韦想象出了个妖怪,它能控制个盒子中间的小门,让速度快的分子去边,速度慢的分子去另边。这样来,边就会变热,另边就会变冷,而不需要消耗能量。

如果这只妖怪真的存在,那二类永动机就造出来了,热力学二定律就被翻了。

当然,这只妖怪后也被干掉了。

干掉它的是信息论。人们发现,这只妖怪要想分辨分子的速度,它就得获取信息,而获取信息是要消耗能量的,会产生熵。

所以整体来看,熵还是增加的,并没有违反热力学二定律。

所以麦克斯韦妖,也死了。

四只兽里,只有薛定谔的猫,至今还活着。

它就像个幽灵,飘荡在量子力学的上空,提醒着我们:我们其实并不真正理解这个世界。

说到这里,我想再聊聊个层次的问题。

那就是:我们看到的世界,是真实的世界吗?

很多人可能会说,当然是了,我亲眼看到的,还能有假?

但是,如果你了解了量子力学,了解了我们的感官和大脑是怎么工作的,你可能就不会这么确定了。

我们先来说说感官。

人类的眼睛,只能看到波长在380到760纳米之间的电磁波,也就是所谓的可见光。

而整个电磁波谱有多大呢?从波长几公里的线电波,到波长比原子核还小的伽马射线,可见光只占了不到万分之。

也就是说,我们看到的世界,只是真实世界的万分之都不到。

我们周围充满了我们看不见的东西:线电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线……它们就在我们身边,穿过我们的身体,但我们感觉不到。

你以为房间里是空的,其实里面充满了各种电磁波,只是你看不见而已。

听觉也是样。人类只能听到频率在20到20000赫兹之间的声音,低于20赫兹的次声波,于20000赫兹的声波,我们都听不到。

而很多动物就能听到,比如蝙蝠就能用声波定位,大象就能听到次声波交流。

所以,每个物种感知到的世界,都是不样的。

你看到的世界,和只狗看到的世界,和只蝙蝠看到的世界,不同。

那谁看到的才是"真实"的世界?

答案是:都不是。

每个物种看到的,都只是世界的个侧面,个切片,个投影。

没有谁能看到"真实"的世界,因为根本就不存在什么"真实"的世界,或者说,我们永远也触及不到那个真实。

我们的感官,本质上就是个信号接收器,而且是带宽非常有限的接收器。

有意思的是我们的大脑。

大脑不是被动地接收信号,它是主动地"编"故事。

科学们做过实验,我们的大脑每秒接收的信息量过1000万比特,但是我们能意识到的,只有大约40比特。

剩下的99.99的信息,都被大脑过滤掉了。

而且,大脑还会主动地填补空白,编造故事,让我们看到的世界显得连贯、完整、理。

比如说,我们的眼睛其实有个盲点,就是视经穿出视网膜的地,那里没有感光细胞,所以理论上我们的视野里应该有个黑洞。

但是你从来没感觉到过,对吧?因为大脑自动把那个黑洞给补上了,它根据周围的图像,脑补出了盲点那里应该有什么,然后呈现给你。

你看到的,是大脑"想"让你看到的,而不是真实存在的。

还有个很有名的实验,叫"看不见的大猩猩"。

就是让你看段,里有几个人在传球,让你数传球的次数。

看到半,有个穿着大猩猩服装的人从画面中间走过,还停下来捶了捶胸,然后走掉了。

结果呢?大约有半的人,根本没看到大猩猩。

他们的注意力都在数传球次数上,大脑就把大猩猩这个"关信息"给过滤掉了。

你看,明明就在眼前的东西,你都可能看不见。

所以说,我们的认知,其实是非常主观的。

我们看到的世界,是大脑经过筛选、加工、脑补之后呈现给我们的个"模型",而不是世界本身。

这个模型好用吗?好用,非常好用,它能帮我们生存下来,帮我们应对日常生活中的大多数问题。

但是,它就是真实的吗?

不定。

说到这里,你可能会问:那量子力学呢?量子力学描述的那个诡异的、不确定的、叠加的世界,是真实的吗?

还是说,那也只是我们的大脑构建出来的另个模型?

这个问题,就了。

其实,科学理论到底是什么?它是对世界"真实面貌"的描述,还是只是个好用的工具?

这在科学哲学里,是个争论了很久的问题。

派叫实在论,认为科学理论是在描述客观世界的真实面貌,我们的理论会越来越接近真理。

另派叫工具主义,认为科学理论只是个工具,只要它能预测实验结果,能帮我们解决问题,它就是好的理论。至于它是不是"真实"的,不重要。

量子力学,就是工具主义的个佳例子。

它好用吗?太好用了,好用到离谱。我们现在的整个信息时代,从电脑到手机,从互联网到人工智能,全都建立在量子力学的基础上。没有量子力学,就没有半体,就没有芯片,就没有这切。

但是,它"真实"吗?

没人知道。

我们知道它出来的结果和实验符得很好,好到小数点后十几位都能对上。但是我们不知道它为什么是这样的,不知道它背后的"真实"到底是什么。

甚至,有没有所谓的"真实",都不定。

这就很有意思了。

我们用个我们自己都不理解的理论,造出了整个现代文明。

这就像原始人捡到了把手枪,他们不知道手枪的原理,不知道它为什么能出子弹,但是他们发现,扣动扳机就能死猎物,就能败敌人,于是他们就用得很溜。

我们和那些原始人,其实也差不了多少。

当然,这么说可能有点太悲观了。

毕竟,我们还是在不断进步的。

从牛顿力学到相对论,从经典物理到量子力学,我们对世界的认识确实是越来越了。

但是,每次进步,都会带来多的问题。

每揭开层面纱,就会发现下面还有另层面纱。

而且,越往处走,问题就越诡异,越颠覆我们的常识。

这可能就是科学的宿命吧。

它永远也不会有终点,永远也不会有个终答案告诉我们"世界就是这样的"。

它只会不断地往前走,不断地翻旧的理论,建立新的理论,然后再翻,再建立。

它不追求对真理,它只追求"好用的模型"。

牛顿力学好用吗?在我们的日常生活中,太好用了,好用到我们几乎感觉不到它的存在。

但是到了速、大质量的情况下,它就不好用了,这时候我们就需要相对论。

相对论好用吗?在宏观、大尺度的情况下,非常好用。

但是到了微观尺度,它又不好用了,这时候我们就需要量子力学。

那量子力学就是终理论了吗?

肯定不是。

我们已经知道,量子力学和广义相对论是矛盾的,它们不可能都对,或者说,它们都只是某个刻理论的近似。

那个刻的理论是什么?是弦理论?是圈量子引力?还是别的什么?

没人知道。

但是我们知道,定有那么个理论,比现在的量子力学和相对论都刻,基本。

而等我们找到了那个理论,我们就到达终点了吗?

不会的。

那个理论的背后,定还有的问题。

这就是科学,永止境。

薛定谔的猫,这只既死又活的猫,这只困扰了物理学近百年的猫,这只至今还活着的猫。

它可能永远也不会有个标准答案。

但是没关系。

正是因为有这些没有答案的问题,科学才会直往前走,我们才会直保持好奇,直保持探索的欲望。

而好奇,才是人类宝贵的东西。

后说句。

如果你看完这篇文章,觉得懵了,不懂量子力学了,那恭喜你,你开始真正懂量子力学了。

因为量子力学的课就是:你以为你懂了?不,你不懂。

如果你觉得自己懂了,那你定是没懂。

这不是绕口令,这是真的。

连费曼都说过:我想我可以有把握地说,没有人真正理解量子力学。

连顶的物理学都这么说,我们普通人不懂,太正常了。

不懂没关系,保持好奇就好。

毕竟,这世界上酷的事情,就是知道自己不懂,然后还愿意继续去探索。相关词条:铝皮保温施工     隔热条设备     钢绞线    玻璃棉卷毡    保温护角专用胶

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