作业帮关于薛定谔的猫"物质以波函数的形式存在,表现出的是一种概率,在被观测时波函数发生坍塌,人们看到的事实,由不确定的概率,变
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：语文作业 时间：2024/04/19 09:51:06
关于薛定谔的猫
"物质以波函数的形式存在,表现出的是一种概率,在被观测时波函数发生坍塌,人们看到的事实,由不确定的概率,变成了确定的事实."
这是我本人的理解,不是学物理的,只是对这些东西好奇,理解错的东西请别见笑.
疑问:
1,从前看别的科普读物时,有这样一个问题"一块石头,如果没人看它时,它时还还是一块石头?"这问题和薛定谔的猫表述的差不多是一种实质.就是"观测"影响了物质,由概率变为事实.
那这个问题能被证明吗?换句话说,怎么证明箱子没打开前,猎是非死非活状态?
没人观测石头,没人知道它还是不是石头了.那怎么样证明这个命题是对的?
到目前,这条定理是对宇宙规律的一个猜想,还是能通过数学的方法被证明出来?
如果它是对的,那它的内在机理是什么?
2.关于非死非活的猫.在箱子被打开时(也就是说猫被观测的那一瞬间),波函数坍塌,变成了一种确定的事实.可是所谓"观测",是怎样的观测?是有意识的东西来观测,那人可以算观测,猩猩呢?老鼠呢?蚂蚁呢?细菌呢?怎么的生命才算是有意识,才能影响到由不确定到确定的过程?意识和非意识有明确的界限吗?假如没有(介于有意识和无意识之间),那就有可能有一样"东西",打开箱子观测猫时,猫就不知道波函数是否该坍塌.不知道我说明白了没有>?
这问题好象得和很多科学有关,真空的本质目前我们还没彻底搞明白吧,为何有那些无时无刻湮灭又化为能量的粒子.意识的本质呢?是由物质的进化?还是独立于物质之外的东西?或者意识就是物质的一部分,所以意识才能影响物质?
呵呵,都是我的猜想.
因为是外行人,只能尽力表达成这样了.
想听听您对此话题的想法.
"物质以波函数的形式存在,表现出的是一种概率,在被观测时波函数发生坍塌,人们看到的事实,由不确定的概率,变成了确定的事实."
这是我本人的理解,不是学物理的,只是对这些东西好奇,理解错的东西请别见笑.
疑问:
1,从前看别的科普读物时,有这样一个问题"一块石头,如果没人看它时,它时还还是一块石头?"这问题和薛定谔的猫表述的差不多是一种实质.就是"观测"影响了物质,由概率变为事实.
那这个问题能被证明吗?换句话说,怎么证明箱子没打开前,猎是非死非活状态?
没人观测石头,没人知道它还是不是石头了.那怎么样证明这个命题是对的?
到目前,这条定理是对宇宙规律的一个猜想,还是能通过数学的方法被证明出来?
如果它是对的,那它的内在机理是什么?
2.关于非死非活的猫.在箱子被打开时(也就是说猫被观测的那一瞬间),波函数坍塌,变成了一种确定的事实.可是所谓"观测",是怎样的观测?是有意识的东西来观测,那人可以算观测,猩猩呢?老鼠呢?蚂蚁呢?细菌呢?怎么的生命才算是有意识,才能影响到由不确定到确定的过程?意识和非意识有明确的界限吗?假如没有(介于有意识和无意识之间),那就有可能有一样"东西",打开箱子观测猫时,猫就不知道波函数是否该坍塌.不知道我说明白了没有>?
这问题好象得和很多科学有关,真空的本质目前我们还没彻底搞明白吧,为何有那些无时无刻湮灭又化为能量的粒子.意识的本质呢?是由物质的进化?还是独立于物质之外的东西?或者意识就是物质的一部分,所以意识才能影响物质?
呵呵,都是我的猜想.
因为是外行人,只能尽力表达成这样了.
想听听您对此话题的想法.
对薛定谔猫的解说有多种版本,谁对谁错,尚在争论中.其中哥本哈根学派的所谓的正统诠释说：在未观测之前,猫处于既死又活的叠加状态——猫既是活的又不是活的.我个人认为这种解说至少是很粗糙的.
量子力学核心原理之一的态叠加原理说：体系可以处于多个本征态的线性叠加态之中.这里的“体系”若指微观体系,比如电子等粒子,则绝大多数科学家都认同态叠加原理的正确性；若指宏观体系,比如那又死又活的猫,则争论就很大了.因为日常经验中没有“对同一条件下的体系进行多次的同样的观测却可能得到多种结果”的情况发生过（抛色子等情况不属于“同一条件下”,因为每次抛的条件都略有不同）,所以,人的经验中不存在叠加态,经验中只存在本征态.但是,显然人的经验是很有限的,微观世界那些貌似矛盾的叠加态是真实存在的.
暂放死活猫,先来看看微观体系的态叠加与矛盾律的关系.比如,一个电子同时既在北京又在伦敦的情形,这在日常经验看来是奇怪而不可能的,但在真实的微观世界里,这却是真的可能的!这与矛盾律矛盾吗?似乎矛盾,因为“同时既在北京又在伦敦”就等同于“既在北京又不在北京”和“既在伦敦又不在伦敦”的结合,而后两者都是违反矛盾律的.但真的矛盾吗?我看关键是矛盾律中指的是“同一对象……”,而那个既在北京又在伦敦的单一电子真的是同一个电子吗?
由量子力学与狭义相对论及场论相结合而发展起来的量子场论认为：真空不空,那是充满了各种场或粒子的基态的热闹非凡的地方.真实的电子是电子场的激发态,电子场的基态则是无数的虚电子（它突然诞生,又很快消失,仪器不能直接探测到它,故称其“虚”）.一个真实的在北京的电子,可以在不确定原理（量子力学的又一核心原理,又称测不准原理）允许的时间内向真空交出自己的能量,从而由激发态返回基态——虚电子的状态；与此同时,远在伦敦的某个虚电子可以向真空借出能量,使自己变成真实的电子.如果这个新诞生的真实电子再及时借助神秘的远超光速的非局域量子效应（这一效应已有实验证实其真实性）“通知”北京的真空不必返还原本那里的那个真实电子交出的能量,那么从表观效果上看,电子似乎瞬间就从北京跳到了伦敦!当然也可能“通知”没发出或没传到,那么,北京的真空就会及时向虚电子还回能量,使得真实电子再次在北京出现；而伦敦的真实电子也及时向真空还回能量而重返虚电子状态.这样就像什么也没发生过一样.
上段所述,事实上涉及两个对象——两地的不断互换中的虚实电子,还涉及这两者间的无限高速的神秘通讯,这已不是矛盾律中限定的同一对象,所以不违反矛盾律.既然貌似有两个电子,为何又称其为一个电子呢?因为神秘通讯确保了一个电子若在北京被探测到,那伦敦那个对应电子就必须处于基态的虚电子状态而不会被伦敦的仪器发现,反之亦然.正是在这个意义上,它俩还真的只是一个实电子!
回过头来看看猫.关于死活,先多说几句：这两种宏观状态其实分别对应着极多的各个微观状态的不同的组合,而且两者间并无明显的界限.现已公认,心脏停跳不是死亡的标志,脑死才是；而脑死又涉及到多种脑功能的一并丧失.可以设想,这些脑功能不是突然一齐都消失的,很可能最开始是某个神经元或神经突触中的某些分子不能再完成原应有的功能,然后该神经失效,再扩展到更多的神经……总之,生死之间的距离其实是很靠近的,相应的微观状态的不同组合之间的差异也可以是不大的.
猫体内的每个电子、质子等基本粒子都可以处于“虚实频繁互换因而状态也不断变化”的叠加态中.每个粒子的每个状态都可与其他所有粒子的所有状态进行几近无穷的组合.这些微观组态中的一部分对应于死,另一部分对应活；这两大阵营中的绝大部分组态是彼此大不相同的（对应于我们通常对生死大别的认识）,而有一小部分则是差别不大的（对应于刚刚要死的状态）.猫的生死叠加态其实是无数微观组态间的叠加态.这真的是可能的吗?
有相当一部分人认为这是不可能的.因为所谓的观测无非就是观测仪器与研究对象在一定程度上的相互作用而已,而这种相互作用会使叠加态坍缩到某个本征态；猫体内众多粒子间不缺乏相互作用,而这种相互作用“积聚”到某种程度后也就相当于某种观测,从而使猫自动地从“死活”态中坍缩出来.至于要积聚到何种程度以及如何积聚尚不得而知,但我比较倾向于这种观点.
在量子力学的框架内,世界必然有一部分是在原则上也不可知的.比如,那个既在北京又在伦敦的电子,对于某次的观测,我们不能确切地预知它到底是在北京的仪器上出现,还是被伦敦的仪器俘获,我们知道的仅有相关的概率而已.
然而,量子力学是终极原理吗?在19世纪末的大多数科学家自以为已掌握了宇宙的奥义却被相对论与量子论的暴风雨狠狠修理了之后,谁还有那么大的自信打那个终极原理的保票呢?
至于你说的意识,我看它不过是物质的结构达到一定的复杂程度后表现出来的一种形式而已,其实质就是物质的某一高级属性.因此,我坚信将来计算机也会有意识.意识绝不是人类独有的.而且,意识的问题可以与量子问题毫不相干（当然也可以有关）——在经典物理的框架内就有可能彻底厘清意识,尤其是混沌理论出现后,这种可能性极大地加强了.
量子力学核心原理之一的态叠加原理说：体系可以处于多个本征态的线性叠加态之中.这里的“体系”若指微观体系,比如电子等粒子,则绝大多数科学家都认同态叠加原理的正确性；若指宏观体系,比如那又死又活的猫,则争论就很大了.因为日常经验中没有“对同一条件下的体系进行多次的同样的观测却可能得到多种结果”的情况发生过（抛色子等情况不属于“同一条件下”,因为每次抛的条件都略有不同）,所以,人的经验中不存在叠加态,经验中只存在本征态.但是,显然人的经验是很有限的,微观世界那些貌似矛盾的叠加态是真实存在的.
暂放死活猫,先来看看微观体系的态叠加与矛盾律的关系.比如,一个电子同时既在北京又在伦敦的情形,这在日常经验看来是奇怪而不可能的,但在真实的微观世界里,这却是真的可能的!这与矛盾律矛盾吗?似乎矛盾,因为“同时既在北京又在伦敦”就等同于“既在北京又不在北京”和“既在伦敦又不在伦敦”的结合,而后两者都是违反矛盾律的.但真的矛盾吗?我看关键是矛盾律中指的是“同一对象……”,而那个既在北京又在伦敦的单一电子真的是同一个电子吗?
由量子力学与狭义相对论及场论相结合而发展起来的量子场论认为：真空不空,那是充满了各种场或粒子的基态的热闹非凡的地方.真实的电子是电子场的激发态,电子场的基态则是无数的虚电子（它突然诞生,又很快消失,仪器不能直接探测到它,故称其“虚”）.一个真实的在北京的电子,可以在不确定原理（量子力学的又一核心原理,又称测不准原理）允许的时间内向真空交出自己的能量,从而由激发态返回基态——虚电子的状态；与此同时,远在伦敦的某个虚电子可以向真空借出能量,使自己变成真实的电子.如果这个新诞生的真实电子再及时借助神秘的远超光速的非局域量子效应（这一效应已有实验证实其真实性）“通知”北京的真空不必返还原本那里的那个真实电子交出的能量,那么从表观效果上看,电子似乎瞬间就从北京跳到了伦敦!当然也可能“通知”没发出或没传到,那么,北京的真空就会及时向虚电子还回能量,使得真实电子再次在北京出现；而伦敦的真实电子也及时向真空还回能量而重返虚电子状态.这样就像什么也没发生过一样.
上段所述,事实上涉及两个对象——两地的不断互换中的虚实电子,还涉及这两者间的无限高速的神秘通讯,这已不是矛盾律中限定的同一对象,所以不违反矛盾律.既然貌似有两个电子,为何又称其为一个电子呢?因为神秘通讯确保了一个电子若在北京被探测到,那伦敦那个对应电子就必须处于基态的虚电子状态而不会被伦敦的仪器发现,反之亦然.正是在这个意义上,它俩还真的只是一个实电子!
回过头来看看猫.关于死活,先多说几句：这两种宏观状态其实分别对应着极多的各个微观状态的不同的组合,而且两者间并无明显的界限.现已公认,心脏停跳不是死亡的标志,脑死才是；而脑死又涉及到多种脑功能的一并丧失.可以设想,这些脑功能不是突然一齐都消失的,很可能最开始是某个神经元或神经突触中的某些分子不能再完成原应有的功能,然后该神经失效,再扩展到更多的神经……总之,生死之间的距离其实是很靠近的,相应的微观状态的不同组合之间的差异也可以是不大的.
猫体内的每个电子、质子等基本粒子都可以处于“虚实频繁互换因而状态也不断变化”的叠加态中.每个粒子的每个状态都可与其他所有粒子的所有状态进行几近无穷的组合.这些微观组态中的一部分对应于死,另一部分对应活；这两大阵营中的绝大部分组态是彼此大不相同的（对应于我们通常对生死大别的认识）,而有一小部分则是差别不大的（对应于刚刚要死的状态）.猫的生死叠加态其实是无数微观组态间的叠加态.这真的是可能的吗?
有相当一部分人认为这是不可能的.因为所谓的观测无非就是观测仪器与研究对象在一定程度上的相互作用而已,而这种相互作用会使叠加态坍缩到某个本征态；猫体内众多粒子间不缺乏相互作用,而这种相互作用“积聚”到某种程度后也就相当于某种观测,从而使猫自动地从“死活”态中坍缩出来.至于要积聚到何种程度以及如何积聚尚不得而知,但我比较倾向于这种观点.
在量子力学的框架内,世界必然有一部分是在原则上也不可知的.比如,那个既在北京又在伦敦的电子,对于某次的观测,我们不能确切地预知它到底是在北京的仪器上出现,还是被伦敦的仪器俘获,我们知道的仅有相关的概率而已.
然而,量子力学是终极原理吗?在19世纪末的大多数科学家自以为已掌握了宇宙的奥义却被相对论与量子论的暴风雨狠狠修理了之后,谁还有那么大的自信打那个终极原理的保票呢?
至于你说的意识,我看它不过是物质的结构达到一定的复杂程度后表现出来的一种形式而已,其实质就是物质的某一高级属性.因此,我坚信将来计算机也会有意识.意识绝不是人类独有的.而且,意识的问题可以与量子问题毫不相干（当然也可以有关）——在经典物理的框架内就有可能彻底厘清意识,尤其是混沌理论出现后,这种可能性极大地加强了.