如何向文科生浅显易懂的讲解薛定谔的猫?

比如我,没有理论物理学的基础,一直搞不懂薛定谔的猫有什么好玩的,但是老见人提他。想了解这到底有什么奥妙?

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73个答案
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pomo酱137科幻控,新番党

2012-03-21 20:07

首先,你要记得,叠加态不是宏观物体一般情况下可能达到的状态,它靠概率描述但并不是“有一定几率发生”这回事。

实际上“观察”这一行为,无论是什么形式的,本质上是跟被观察物的互动,你看到一个桌子,是因为打到桌子上的光子又飞到你的眼睛里,让你了解到桌子的存在,同理,你跟世界发生了各种形式的互动,以声波、电磁波、引力波的形式,然后知道世界的存在。

打个比方,你在山谷里喊一嗓子,能听到回音,即使闭着眼睛你也能知道自己在一个空旷但远处有障碍物的地方,这相当于你用声波来观察周围的地形(蝙蝠表示自己更专业),但如果你想观察的是空气中的某粒灰尘,你一嗓子吼出来,那灰尘就飞了,你自然什么也观察不到(用声音...)。

然后你就可以理解,为什么观察会导致微观物体发生改变了,因为他们太小了,小到我们采取任何行动都会影响到它们(其实严格点应该这么说,微观世界的规则与我们完全不同,不知你还记不记得中学时学的电子云,那不是电子转得太快形成的残像,而是说它以一种概率云的形态弥散在原子核周围。其实叠加态什么的才是事物的本来形态,我们这种宏观物体都是“坍缩”过的产物)。

最后我们终于可以说说这只猫了,薛定谔先生觉得微观世界的规律不同让人不爽,于是设计了这个微观影响宏观的思想实验:一个封闭的箱子,外界无论任何探测手段都无法穿透,而内部有一只猫,一个即将衰变的什么原子(忘了),以及一个检测其衰变的机器,
机器一旦检测到衰变,就会释放出毒气毒死猫,而在无人观察(其实际意义是说,没有任何其他事物或力量能影响这个箱子)的状态下,原子处于一种衰变与未衰变的叠加态——它即不是衰变也不是没衰变,更不是既衰变又没衰变或者是有一定几率衰变——它的状态是一种宏观世界一般无法拥有的状态。因为原子是否衰变决定了猫的生死,所以在这个箱子里,猫的生死跟原子的衰变同步,变成叠加态了。

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一张很直观的图

没看图的时候,黑白都有。因此薛定谔的猫既alive又dead。

当你观测的时候:
1. 只看白色:活着(alive)
2. 只看黑色:死了(dead)

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如果要打比方,彩票不是最好的类比。我觉得可以比成“扔硬币”。

考虑一下这个问题:你下一次扔硬币是正面还是背面?两种都有可能,但这和刮彩票是不同的:彩票在刮开前,虽然我们不知道结果,但这个结果是确实存在的,只不过被一层涂料挡住了我们看不到而已。但是“你下一次扔硬币”的结果,不仅我们不知道,而且事实上在提问的时候并不存在——只有你实际扔了之后,这个结果才产生,同时被我们观察到。

薛定谔的猫就好比你下一次扔硬币的结果。它是死是活,这个结果并不存在,(这是最重要的一点!别人家的猫就算关在箱子里,它要么活要么死,只是我们不知道而已,但这两种状态必居其一。但薛家的猫则是独特的,它即不生也不死,因为它是一只理论上的、想象中的猫。)你的观察会导致这个结果的产生,就好比你实际扔了硬币看看结果一样。

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小耿神经生物学硕士

2012-03-22 15:50

薛定谔的猫实验,试图解决的是微观粒子的“观测”问题。

简单说:当我们研究电子等粒子的时候,发现:我们没有办法观测它们了!因为,所谓观测,如果是指“看到”,那就意味着要有光线照射到物体上,再反射回我们的眼睛。但是对于电子等粒子,光线打在它们上面就会对它们产生巨大的影响,这种观测不是我们想要的。视觉以外的其它方法也是一样。

所以,我们必须承认:所谓观测,其实是一种相互作用。你要观测的东西(比如电子的运动状态),不能脱离观测者单独存在。箱子里的猫是死是活,它的状态必须观测了才知道。所以才会说猫处在一种不死不活的模糊状态。

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jamaicarum统计与测量专业博士生

2012-03-25 04:01

之所以常被提,个人觉得第一:薛定谔的名字起得好。“钱德拉塞卡的猫”就远没这么好记。二,猫比较可爱,要是薛定谔的蚯蚓,估计也木有人会这么感兴趣鸟……

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去看The big bang theory S1E17
相当一部分人是从这里知道的 我也是

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冰煌笑雪歪楼专家,有点文艺的理科生

2012-03-20 11:48

跟他说,那只猫是个半仙,处于刚刚修炼成功但还没飞仙的状态,这时我们有一个能促使猫立即飞仙的放射源。而放射源质量不好,有时候好使有时候不好使。现在把猫跟放射源关在完全隔绝的盒子里,如果不打开盒子看,就不知道这猫有没有飞仙。

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薛定谔的猫这个问题是薛定谔提出来用于反驳哥本哈根学派的量子学观点即观测导致波函数坍缩的。其实本来讨论的是量子理论也就是电子层面的微观问题,但薛定谔的这个假设通过放射性物质(微观)衰变引发毒气觉得猫的生存还是死亡,把这一问题引向了宏观层面,一个电子在某一时刻既在这里有在那里的看法,变成了猫在某一时刻既死又活。采用的是科学理论研究上常用的提出假设,推论求证的思路。另外值得一提的是薛定谔的猫采用的是理论物理研究里面的常用方法,思维实验。

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雪之女王就是喜欢猛禽科幻控、恐怖片惊悚片控、慢跑中

2012-03-20 11:35

有兴趣可以看看《量子物理史话》这本书,浅显易懂,适合文科生了解一些物理趣事。

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参见 生活大爆炸 第一季 最后一集 谢耳朵对佩妮的解释

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叶卫的天空普罗米修斯的灵魂

2012-04-18 09:50

纳谜燕子的描述很巧妙也很形象,不过如果把女友比喻作那猫的话,那么女友的妈就是决定你和你女友能否结合的命运的那个原子。许多描述把这个给忘了。
其实薛定谔的猫并不是用来说明观察会改变世界这个定理的,恰恰相反,薛定谔想用它来质疑这个名为哥本哈根解释的定理的。因为猫的命运在你打开那个箱子去观察前可能已经被你无法观察到和没法测量的原子的核变化所决定了。就像在你知道或观察到你和你女友的命运之前可能已经由于你不知道的也无法观察和测量到的某种变化因素而导致她妈妈的决定所定格了。
薛定谔的猫是个宏观的可以让我们观察到的现象,它所反映的恰恰是那个我们无法观察到也无法影响到的原子核变现象。薛定谔的猫提醒我们不要把能观测到的现象当作是由我们来主导的,宇宙的千变万化有其独立的法则。

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“薛定谔的猫”理论难点关键不是在于没有打开盒子,盒内状态未知。因为这样的常识一般人都能理解。
但是“观测者影响观测对象的状态”却是不好理解的。这种情况只能在微观条件下才有较大的发生比例。

想出一个适合于文科的例子了,好比一个妹子失恋了,你去找了解她失恋的经历,于是要与她交谈。你是观测者,观测的对象时失恋的妹子。

谈来谈去,妹子发现你这人蛮会谈话,语态和睦,言辞感人,于是动心了,立马又向你表白了。观测对象由失恋的妹子变成了单相思的妹子了,作为观测者的你,也因此给陷进去了。

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达达尼安文学哲学量子力学跨界中学生

2012-04-01 21:00
支持者: scythe7 MKing2

不要提到“函数”二字!没错就是“波函数”的“函数”二字!会迅速引起反感并降低注意力!
亲身经历!

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支持者: jnette Johnnyon..

这是一个我实际经历过的问题。这样解释吧,设定一个场景如下:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
有一只猫,你不开门它就是睡着着的,开门就是醒的。那未开门时候这猫是睡的还是醒的?
睡的
你确定?
确定啦你都说啦
我要是骗你呢?那只猫没开门时候其实已经醒了呢?
那就打开门咯
打开门就被吵醒了。
额,那没开门时候到底是醒的还是睡着的?

诺,没开门的时候,它既可以是睡着的也可以是醒着的。这就是薛定谔的猫了。

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onefansofworld数学 还有典型

2012-03-24 22:10
支持者: 独孤飞鸿Lucemon

做之前 就是薛定谔的猫

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支持者: scythe7

我曾经看过一本哲学类书籍,里面有句话让我印象深刻
“谁也不能证明明天的太阳是否能照常升起,只有到明天来了,你才知道太阳是不是升起了”

我觉得这句话很能代表薛定谔关于这个实验的要理

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泰德子人机手谈小组管理员

2012-03-20 11:39

高中基础好的话,可以懂.我是高一学生,靠自己看书(靠谱的书

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可以去看 万物简史,大设计。

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支持者: 仰望星空wei

死而不死的猫 不打开箱子就无法确定生死

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一句话,观察会改变状态。

1L的比喻挺贴切的,彩票即买即刮的和统一开奖,概率计算真是不一样的;一个是观测以后导致变成条件概率,先买后买中奖概率不同;一个无法观测,利用期望的可加性导致先买后买概率相同。

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wyt物理爱好者

2012-03-21 12:39

哥本哈根学派,观察导致波函数塌缩。。。

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M_nightmare挣扎吧,在失眠与噩梦的深渊

2012-03-21 21:15

我是文科生+艺术生,但是我看理论懂了啊。。。我觉得这问题前提有问题。。。哼~好吧

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夜游神四号营养与食品安全硕士

2012-03-21 21:41

推荐文科生看博尔赫斯的《小径分叉的花园》

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Uroborosקוונטי אלכימאי

2012-03-21 22:30

据说当年薛定谔提出这个薛定谔猫佯谬就是为了来黑量子力学的。。。他总想证明量子理论的不合理性。。。虽然薛定谔方程是他捣鼓出来的,但是他总是感觉自己弄错了什么。。。

El psy congroo...
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到底是用刮彩票 还是抛硬币比喻好点呢?! 刮彩票是主观上不能确定中还是不中 但客观上存在了中或是不中 中的一个 抛硬币则是 主观客观都不能确定是正面还是反面

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而且理论上即便她决定不爱你,但是你不知道,你仍然还有机会让时光倒流想办法改变其决定
如果塌缩了就不行了。

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看了下上面的回答,这个不就是跟五维空间相吻合吗?

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muteoak童话,正在发生。

2012-03-23 13:30

当年是看一个科幻小说知道的,后来就经常看到啦,话说量子物理也挺有意思的。

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这大概是文科生最喜欢提起的物理问题之一.....

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不是说所谓的叠加态按照现在最新的理论体系很可能是错误的么?

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文科艺术生的理解↓
简单来说就是去年夏天有一阵说宋少将的那位大人挂了 但是官方却没有给出答案 在官方没有消息之前 那位大人就会处于一个可能挂了也可能没挂的形态...

其实我能知道薛定谔的猫完全是因为玩了海猫鸣泣之时- -

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我倒是很想成为那只猫看看怎么样

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2011年底,科学家们发现了迄今为止最大的处于叠加态的宏观量子系统:朝鲜人。一旦被观测到,他们就会瞬间坍缩到“抽搐哭”,“吐白沫哭”,“锤地哭”等不同的态上。#假新闻#

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表示很郁闷 薛丁二 太二了 寝室哥们完全感兴趣的是女神。。。

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十五年前玩HGAME《ES方程式》弄懂什么是薛定谔猫的文科生飘过

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不必向他们解释,这是最好的方法
反正解释了也没什么回报,没有回报的事就不用做了,省点力气和时间来玩游戏吧

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薛定谔猫在宏观上是违背人类正常思维的,这是每个人都有的感受。所以文科生和普通人完全不理解是正常的。

奥妙在于,科学家验证了量子世界中的薛定谔定律的存在,和它存在的重要意义。我们现实世界中很多前沿科技都应用到了量子力学,所以就算是普通人也没有理由否定量子力学的存在,也无法否定薛定谔猫的存在。

这就是一种思维冲突和碰撞,这种思维碰撞有助于我们思考更加深层的现实基底。

这就好比我们给文科生讲,时空是3维空间和1维时间的4维体系。但是我们生存的现实基底,有可能是更多个维组成的。解释的方法是,只有这4个维是相对平坦的,而其他的维度都卷曲到不能够被人类观察的尺度内。
文科生之所以无法很好的理解这些话是因为,他们的思维根本就对这些逻辑信号无法产生神经回路以触发相应的记忆(知识)。导致他们认为这是毫无意义的。

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薛定谔的毒气罐计算机科学与技术在读

2012-04-01 20:43

解释如下:


(此回复有百分之五十的可能出现)



懂了吧?

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我觉得这就是一个打开盒子的问题。 打开了就知道结果了。 不打开就永远不知道结果。

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叠加的不是猫而是粒子,你不打开盒子粒子就会处于叠加状态,而猫没有变化。你不打开盒子就会一直这样。当然,最后猫还是会死--饿死。

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睁开眼睛前是摸不清状况的,一旦开了眼,就产生那个偏见,偏见害死猫啊

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简单解释、、、我们这一个宇宙是不可知的。就算到达技术的顶峰,我们也不会得知薛定谔猫的死活。不可知论的范畴吧。

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rossolimo影像医学与核医学博士

2013-08-12 16:06

在没有理解多重版本历史诠释的人的眼里,薛定谔的猫必是极度晦涩的,其实连很多宣传艾弗莱特的人对多重历史也有理解偏差,不光是历史的去路有分叉,来路一样有分叉。

是缘分让观察者从虚无的背景中浮现,同时造就了垂直关系的意识和物质。

妙 不 可 言

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答案来自网上:http://www.zhihu.com/question/20135153/answer/15851227

「薛定谔的猫」,这是当代科学对物质世界研究到了量子层次时,所遇到的一个与人类牢固的思维方式,或者说是与经典科技理论相矛盾的一个描述。
量子理论认为,物质最小的化学单位是原子。原子又是由原子核和电子组成,电子在核外一定的轨道上在“偶现”(偶现这个词是我个人提出的,我认为这样描述比较形象)。而问题就出在电子的这个“偶现”上,这就是「薛定谔的猫」的问题的起因。
人们一直以来都认为,任何物质及物质现象都是有其运动规律的。但电子并没有象我们想象的那样,是按照某种方式在核外轨道上在“转动”或者“移动”,而是不知何时在这个轨道的某一点出现,另一时又在这个轨道的另一点莫名其妙的到来(以人们当前确定的没有被外力作用的情况下),而中间没有任何移动的轨迹可寻,即呈现出“偶现”的状况。电子“偶现”在某一个地方的这种不确定性,量子理论中称为“不确定原理”。就是说,我们观察时,电子就在某个地方出现了,再观察时,它又在另一个地方出现了,这个现象不是“客观”的,是由我们的“观察”才呈现的。这里面没有出现的规律,只有出现的概率。对这种“偶现”的现象、这种违反了我们目前科技认识的“无因之果”,爱因斯坦终其一生都无法相信,他说:上帝永远不会掷骰子!其它科学家对此也莫衷一是;生在那个年代的科学家薛定谔也是如此。对此,薛定谔为了形象的比喻和“调侃”这个话题,提出一个模型,这就是人类量子史上著名的思想理论实验:「薛定谔的猫」。
薛定谔提出,将一只猫放进一个盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含有一个放射性原子和一个装有有毒气体的容器。设想这个放射性原子核的衰变是不确定的,即在一个小时内有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。就是说,对于猫的死活状态是什么样的,不观察时,我们并不确定,而只能是在一个小时后的观察时,才知道是“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。


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SHGKG苦逼在校大学生一枚

2013-08-12 18:37

薛定谔的猫,主要就是一种状态,即介于生和死之间。由于没有打开盒子,不知道里面的情况。但是一旦打开后,就确定了。

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是不是又一个二律背反额,1、猫是死是活的概率是一样的,所以你得看见猫你才能知道它是死是活。2、你看见猫会对猫的死活造成影响,所以你不能看见猫。文科生浅见,求轻喷。

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