有人做过薛定谔的猫实验吗(薛定谔的猫是什么著名实验)
为什么少有人做“薛定谔的猫”这个实验,是有技术难度吗?
霍金说过,谁要是跟我提薛定谔的猫,我就去拿枪!题主还想做个实验,本猫的枪呢?
既然题主这么好学,在我找到枪之前,我先说一段关于这只物理世界最著名猫的前世今生吧。
薛定谔的猫的前世
量子力学的奠基人之一,本来是大名鼎鼎的爱因斯坦,1905年的光量子概念以及相对论一出,物理界自“两朵乌云”后的愁云惨雾本来大有机会烟消云散;斜刺里却杀出了以不确定(海森堡的不确定性原理)、大概吧(波恩的概率解释)、都凑合(玻尔的“互补原理”)形成量子力学核心解释。
把科学的区域性以及绝对性打得粉碎。曾将宇宙万物过去未来都算出精确结果的物理学界,突然连个电子的精确位置都算不下去了!简直斯文扫地。
爱因斯坦和薛定谔实在看不下去,决定下场死磕。爱因斯坦掷出了上帝的骰子,而薛定谔则放出了这只扰动科学界的猫。
爱因斯坦这茬我们略过,今天我们专注于薛定谔的猫。
薛定谔的猫长啥样
这是个老话题了,先上图:
我再给同学复习一次:现在有一个小盒子装有放射性源,设其半衰期为一个小时,即一小时后有一半概率放射出一个粒子,根据量子力学叠加原理,一小时后空间将处于有一个粒子(记为|1⟩),和没粒子(记为|0⟩)的叠加态|ψ⟩=12√(|0⟩+|1⟩)。盒子连接着一个机关,机关控制一个装有致命毒气的瓶子。
如果有粒子,盒子的机关会被打开,铁锤将落下,打破装有毒气的瓶子,毒气会将密封于笼子里的猫毒死,如果小盒子未放出粒子,则一切如常,猫将活下来。那么,一个小时后,这只猫究竟是活的还是死的?
按照哥本哈根的量子态叠加原理解释,在我们观察之前,猫处于半死不活的叠加态;这便是困扰物理学界超过80年的魔兽—— “薛定谔的猫”。
插句题外话,薛定谔可不是动物学家,人家的薛定谔方程在物理界是排前十的伟大,就是他的死对头量子派,也是给予极度认可的,照料上个图,大家瞻仰瞻仰:
薛定谔的猫今生
此猫一入尘世之间,世人皆惊愕莫名!现实生活中,猫要么死,要么活,从来没听说过生死不明状态的猫存在。其实,同学们不要被薛定谔迷住眼睛,猫不是重点,死和活两种确定的状态才是。
这里的关键词是可以区分的死或活两种状态,可以是猫,也可以是任何其他客观事物,推而广之,微观世界量子尺度的叠加态,能否直接引申到宏观世界中,和客观事物发生直接的作用,并且被观测记录到,这个才是薛定谔的猫实验的本质。
简单的表述——人们能否制作宏观可区分的量子态!
如何进行薛定谔的猫实验?
回答这个问题,其实就是回答题主的疑问,如何制作一个宏观可区分的量子态的实验。
按照目前的科学技术发展水平,中国的大牛们还是有办法的。
根据郭光灿院士的说法,《量子光学》中的相干态|α⟩,是最接近于经典的量子态。理想的激光就是相干态。
而且当其平均光子数很大时,相干态的量子效应便可忽略不计,可被视为经典电磁波。根据这个原理,采用相位差为π的两个相干态的叠加可以作为模拟“薛定谔的猫”的方案。
这类方案已被实验所验证,最先是在原子尺度上制备出“薛定谔的猫”,其后在宏观尺度上也取得了成功。
结语
人造的薛定谔的猫,其实就是人造的量子系统,往深了说,这就是量子计算机原理的基础。
如果在这方面,可以取得突破的话,未来世界,将会发生有一次重大的革命!
薛定谔的猫,原来你不是一只恐怖的妖兽,而是人类通向无限运算能力的钥匙啊。
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