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【极限脱出世界观大科(tǔ)普(cáo)】薛定谔之猫

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申明,本帖仅作科普,想了解学术性观点请自行查找相关论文。


IP属地:安徽1楼2014-09-05 15:01回复
    在讲薛定谔之猫之前我想先粗略地把西方自然科学史说一遍,这样有助于更准确地理解这个实验的意义所在,我这么说是因为网上盛传地很多关于它的理解都是不准确甚至有想当然的谬误存在的。


    IP属地:安徽2楼2014-09-05 15:01
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      西方的自然科学可以说与哲学是同时产生的,因为人们已知最早的哲学家泰勒斯以及他之后的前苏格拉底哲学家都是属于研究自然科学的哲学流派, 这些哲学家将大量的时间用在思考自然的变化与万物的构成,而他们的成就是惊人的,这其中最值得一提的是生于公元前约490年的留基伯,因为他在那个没有电子显微镜的时代提出了一个在近代被证明正确的理论——原子论,他认为事件万物是由一种不可见微粒——他称之为原子的粒子构成。这是他科学理论上的成就,而他在另一方面所取得对后世的影响力还远远大于它,就是他阐明了因果论,这奠定了一种几乎影响了后代所有经典物理学继承人的宇宙观——机械论,简单地说就是宇宙的运转犹如一个庞大的机械,每个事件犹如一个齿轮,一个最小的齿轮转动会引起其他齿轮一起转动,而它们的转动是遵循力学规律的。这一宇宙观的实质是认为万物的变化,包括过去未来,都是确定无疑,不存在或然的,宇宙未来一切的走向早在它诞生之初便已确定,就像一个构造精密的机械,当你转动第一个齿轮时,整个机械将会怎样运转已经是确认无误的一样。


      IP属地:安徽3楼2014-09-05 15:01
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        西方的古代的自然科学之路在此之后出现了止步,是因为苏格拉底学派的出现,包括他的弟子柏拉图以及柏拉图的弟子亚里士多德,由于他们并不热衷与研究外物而喜欢研究人,而他们在统治人类思想上得到了一种过高的权威性,加上教会绝对的统治力,以至于人类的自然科学成就在漫长的中世纪几乎是滞步不前的,直到文艺复兴时期由哥白尼,伽利略等人向教会的权威发起挑战,掀起了思想界前苏格拉底学派的回归,后来牛顿建立经典力学体系,机械论被当时经典物理学家以及其他的科学家信奉,直至爱因斯坦提出狭义相对论,物理学由经典力学跨入了一个全新的领域——量子力学。爱因斯坦正是量子力学的奠基者之一。


        IP属地:安徽4楼2014-09-05 15:02
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          但后来量子力学内部出现了两个意见完全不同的学派,一方是由爱因斯坦为代表的经典力学继承派,另一方则是玻尔为代表的哥本哈根学派。哥本哈根学派诠释认为万物的本质变化存在不可被预知的随机性,这一观点表面上似乎打破了机械论,而如果变化真的不是按照一种人类克可知的规律运行而是完全不确定的,这无疑是对所有渴求探索宇宙真理的人最致命的打击,爱因斯坦对量子学后续的发展很是不满,他说过一句著名的话抨击这种诠释:上帝不会靠掷骰子做决定。波尔则苦笑着解释,当我们需要极其精确地观测极其细微的事物时,我们很难做一个纯粹的观察者,因为对于极其细微的事物本身,极其细微的其他事物都会对它巨大的产生影响,我们很难只做观众而不做演员。波尔的观点实际上并不违背机械论,他只是发现当我们接触到最小的齿轮时,会发现我们根本无法掌控它,因为它小到即使我们衣角动动都是使它转几十圈。


          IP属地:安徽5楼2014-09-05 15:02
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            把这个一个学派两个分支之间的小打小闹推上舞台成为整个物理学界噩梦的,是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔的一篇论文,在这片论文里,他提出了一个理想的假想试验: 把一只猫放进一个不透明的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。 如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。但是,在打开盒子之前呢?按照哥本哈根学派的解释,一个粒子在被观测到之前,其状态是一种含糊不清的混合状态,所以,在我们打开盒子看之前,放射性原子核是处于“衰变/不衰变”的叠加状态,那么盒子里的猫,也就处于一种“生/死”叠加状态!薛定谔利用巧妙的连锁反应,硬生生地在微观粒子的叠加态与宏观事物猫的生死确立了一种因果关系,结果得到了一个荒诞的结论。这使人们终于意识到哥本哈根学派诠释与经典物理学派甚至与人类通常经验矛盾的严重性。
            关于薛定谔之猫这个实验中需要注意的问题有很多。


            IP属地:安徽6楼2014-09-05 15:02
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              首先是量子的叠加态,哥本哈根学派认为粒子在被观测到之前,其微观粒子之状态是不确定的,它可以同时处于多个不同的位置。
              再者是量子观测,量子观测与宏观观测不同在于,观测本身对观测结果也会造成影响,最简单的肉眼观测需要光源反射,而光子本身就会对微观粒子造成影响,所以简单地理解就是,量子观测引起了一系列连锁反应,使本身处于叠加态的粒子转化为固定态。
              薛定谔之猫利用了一种连锁反应,让一个放射性原子的衰变决定一只猫的生死,从而把微观粒子状态的不确定性转化为一只猫生死的不确定性。但能把一个放射性原子的衰变的能量扩大到足以杀死一直宏观世界的猫,如果真的存在这种连锁反应装置,它的作用恐怕不会限于研究粒子叠加态。
              关于“生/死”叠加状态,它仅仅是一个专用名词,从未存在过,也没有证据证明它是存在的,甚至薛定谔本人恐怕都不相信它真的存在,即使薛定谔的理想实验真的可以进行,猫也不可能在真空中生存,所以即使放射性原子核没有衰变,猫也必然是死的。相反,历史上大部分对薛定谔之猫的解释的前提都是基于“生/死”叠加状态并不存在而提出的。
              很多人认为薛定谔之猫是平行世界的代名词,但实际上薛定谔提出这个实验的初衷与平行世界没有任何关系,平行世界仅仅是另一位量子物理学家休·埃弗雷特对于薛定谔之猫一个比较有信服力的解释。


              IP属地:安徽7楼2014-09-05 15:03
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                回过头反观《极限脱出》世界观中的“薛定谔之猫”以及“生/死”叠加状态。首先最大的槽点就是狗血地把“生/死”叠加状态设定成真实存在的,而且存在方式更加狗血:我要死了,你做出某个决定可以救我,所以你在做出那个决定的一刻(或者完成这个决定的这段时间),我是“生/死”叠加状态。除了卧槽我还能说什么,薛定谔是把粒子的不确定性放大到宏观世界,人家说“生/死”叠加状态至少有粒子叠加态这个说法做依据,你的叠加态粒子呢?你的叫哪门子叠加态?善人一出好多人都以为999里仓式茜莫名起妙发烧头痛有了官方解释,是因为处于生/死”叠加状态,我是该说编剧脑洞太大还是脑洞太小?就算生/死”叠加状态真的存在,编剧你这么想当然地让生/死”叠加=生命垂危真的好吗?如果薛定谔盒子里的猫在打开盒子之前就是在一直发烧头痛,我不知道多少物理学家会气得发烧头痛


                IP属地:安徽8楼2014-09-05 15:03
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                  想想当年自己还真是蛮幼稚的。。。这玩意本来就是蛮悬的一个东西,观测一个量子会发生波函数坍缩,本来无数种结果无数种可能性坍缩到一个结果上了,然而把这种理论应用到游戏里好像的确有点牵强


                  IP属地:浙江来自Android客户端10楼2016-04-01 20:02
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