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薛丁格的貓
2009/06/14 09:12:00瀏覽4206|回應0|推薦2

雖然講的是量子力學, 不過我覺的: 日常生活中也充滿了很多「機率決定論」的例子...

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量子力學中有許多奇怪、詭異,難以用常識理解的東西,雖然到目前為止,量子力學的方法十分成功,威力強大,但關於如何詮釋量子力學,直到現在科學家們仍然意見分歧。難怪大師費曼會說:「沒有人懂量子力學!」這句話到現在仍然適用。

量子力學有二大流派,ㄧ派是薛丁格為首的「波動力學」,另ㄧ派則是海森堡與波耳所代表的「矩陣力學」。這二派的起始概念不同,方法不同,但卻都能充分解釋實驗的結果,後來經過證實,這二個理論在數學上其實是等價的。

薛丁格是從古典力學的波動方程式出發,創造出代表粒子行為的運動方程式,薛丁格在發展他的理論的時候,是將波動函數看成「代表實際波的實體」,但是波耳等人後來卻將薛丁格的波動方程式解釋為「機率波」,並成為量子力學的主流觀點。這種「機率波」的解釋不能獲得薛丁格(以及愛因斯坦)的認同,為了反駁並突顯這種解釋方式的荒謬,薛丁格於是提出「薛丁格的貓」這個在物理上十分有名的假想實驗。

這個實驗是這樣的,準備ㄧ個密閉看不見裡面的大箱子,在箱子中置入一放射性的物質(像是鐳之類的),以及可以檢測輻射的儀器(蓋格計),假設此放射性物質每經過一個小時衰變的機率是1/2,若儀器檢測到輻射線,則鐵鎚就會擊破裝有氰化鉀的瓶子,那麼毒氣就會在ㄧ瞬間殺死那隻可憐的薛小貓。

薛丁格想問波耳那些科學家,在ㄧ個小時後,在打開箱子之前那一瞬間,貓的狀態為何?

如果根據波耳的解釋,這隻薛小貓應該處於「活著跟死了這二種態的疊加」,就是一種「既不是生,也不是死」、「又生又死」的狀態中,只有在打開箱子瞬間,「活著」和「死了」這二種狀態,才會發生「波包的縮併」,決定貓是死了還是活著!就算是上帝,在不打開箱子之前也無法得知薛小貓的生死。

這是什麼鬼啊?怎麼會有「既生又死」的貓呢?為什麼貓沒有辦法決定自己的生死,ㄧ定要由人類觀察才能決定呢?如果是另外一隻貓來觀測呢?如果是一隻螞蟻嗎?如果這量子規則在量子世界裡面是確實正確的,那到底到什麼尺度的時候才會出現問題呢?如果狀態的確定必須要有一個觀測者,那整個世界是否也需要一位「更高階的觀測者(上帝、外星人?)」才能決定我們的狀態呢?這些問題到現在都無解………

薛丁格是量子力學的大師,也是早期量子力學重要的奠基者,他所發展的「波動力學」至今仍是量子力學中的重要工具,可是薛丁格卻失去對「薛丁格波動方程式」主流詮釋的地位,他也始終無法接受波耳等人的觀點,所以他就和愛因斯坦一樣,後來都將研究重心轉往其他方面,至死都拒絕接受這「上帝玩骰子」的世界。

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引用
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