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物理界動物明星 - 薛丁格的貓

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前陣子台灣的政治新聞有一則有趣的新聞是關於總統參選人韓國瑜的追蹤器是否存在的問題,市府官員回答在『有』與『沒有』之間,讓台灣網友立即想到了『薛丁格的貓』,一個狀態是『死也是活』的貓,今天我們就來討論一個在量子力學中有趣又經典的問題『薛丁格的貓』吧!

說到量子力學,我們知道量子具有無法確定位置的特性,也就是量子力學說的測不準原理,這是源於量子具有『波』與『粒』的兩種特性,如果你不能接收,那麼恭喜你,你跟愛因斯坦與薛丁格是站在同一陣線的,愛因斯坦也是這輩子無法接受量子力學的這個特性,甚至發表過質疑量子力學不完備的文章,而薛丁格就是挺他的其中一位科學家,為了要給量子力學難堪,薛丁格提出了一個假想實驗,把一隻貓放進箱子內,而箱子設計一個有機率50%會發散發致死毒氣的裝置,那麼在這個情況下,只要不進行觀測,就是一隻既死又活的貓,薛丁格對此表示:這不就是很荒謬的事嗎?

薛丁格的貓,處於既死又活的疊加狀態 圖片來自維基百科

不過這一嗆反而令這隻貓進入了無限的生死循環討論,也讓這隻貓成為物理界中的明星神獸,甚至可以運用在各種領域中(看我開頭提到的政治也可以就知道此貓多厲害啦),而這既死又活的狀態就是所謂的『疊加狀態』,疊加裝態並不是亂說,而是經過嚴密的數學推導,因此我們在理解量子之前,就要先把直覺拋除,腦補一下先認同量子就是具備測不准性質,才能夠往下繼續研究與討論。

事實上微觀的量子力學是很難以我們宏觀的物理概念去理解的,而且我們也無法進行整個運動過程的觀察,因為在量子的狀態下,觀測本身就會產生就會是一種影響,引此我們只能知道,在量子的狀態下,當我們還沒觀測物體就是疊加的狀態,譬如電子就是同時存在自旋向下與自旋向上,而只有當我們進行觀測時,才能確定觀測當下的狀態,這裡回到薛丁格的貓來討論,在量子力學的說明下,只有在我們打開箱子觀測時,我們才能確定貓是死是活的狀態,當我們為觀測時,貓就處在一種既死又活的狀態。

當我們觀測時,就只會有死與活兩種狀態

最後我想介紹一種假說,是非常有趣的說法,在前面的量子電腦文章我有提到平行宇宙,其實有一種假說就是這樣說明的,當我們還沒打開箱子時,貓是屬於疊加狀態,是死也是活著,但是當我們打開箱子的那一刻,我們就創建了兩種平行宇宙的結果,一種是貓活著的現實,一種是貓死了的現實,而量子態就是連結平行宇宙的那個狀態,這也許能夠讓大家更好去理解,畢竟大家都看過漫威的復仇者聯盟,也說明為何量子領域能夠回到過去穿越時空,其實都可以看成一種平行宇宙的詮釋。

最後如果還搞不懂,別擔心,當你認為不懂的時候,你就開始進入量子力學了。

給讚!拜託 圖片來源:https://www.freepnglogos.com/


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