薛丁格的貓

哲人日已遠 典型在夙昔


薛丁格於1935年設想了一個叫做「薛丁格貓」(Schrodinger's cat)的實驗,這是一個富有想像力的實驗。

把一隻貓關在一個鋼盒裡,盒中裝有如下量子設備:

在計數器中有很小很小的一塊輻射物質,在 1小時內,可能會有原子核衰變,但也可能會衰變,兩者的機率各為50%。

假如輻射物質(R)的原子核發生衰變的話,蓋革計數器(G)就會放電,此電信號經放大器(A)放大後啟動某個機關(S)拋出一錘,擊碎一個裝有劇毒物質氫氰酸的小瓶(C),從而毒死盒內的貓。

假如讓這整個系統獨立存在1小時的話,我們理所當然的會這樣說,若沒有原子核衰變,貓就是活的;只要有原子核衰變,貓就是死的。

也就是說,那隻貓非死即活。

但按照量子力學的說法,會出現不死不活的貓這種不可思議的狀態。

怎麼說呢?

此時,盒內整個系統處於兩種量子狀態的疊加之中;

這兩種狀態,一種是活貓與原子核穩定狀態,另一種是死貓與原子核衰變狀態,活貓狀態與死貓狀態一混合,就出現了不死不活的貓這種不可思議的狀態。

一隻既不是死的又不是活的貓是什麼意思呢?

如果你沒打開箱子,你無法得知貓是活還是死 ~ ~ 貓的狀態是不死不活

一旦打開箱子,你就只能看到一個狀態:非死即活

2013/8/12


貓是死是活,決定於放射性原子核會不會衰變?

薛丁格為何把貓的生死和會衰變的放射性原子核擺在一起?

薛丁格於1887年誕生在奧地利的維也納, 1906年進入維也納大學研修理論物理學,於1910年獲得了博士學位,所做的博士論文是研究在潮濕空氣中絕緣體表面的電傳導。在短暫服役後,薛丁格在維也納被任命為實驗物理的助理,研究放射線,證實了放射線衰變的統計性本質。他後來說他的實驗工作對於他的理論研究來說是無價的資產。

他的學術生涯因第一次世界大戰爆發而短暫中斷(1914~1918),但他還是在色彩理論方面做出了實質的貢獻,並於1917年發表第一篇量子論的論文。

 

1921年,薛丁格在蘇黎世大學任職理論物理講座教授,就在那裡做出了他最重要的成就。他當時的論文專門研究固體的比熱、熱力學和原子光譜的問題;此外,他還致力於色彩的生理研究。

他於1926年上半年因不滿意波耳(Bohr)原子理論中的量子化方式,他相信原子光譜應該由某一種本徵值問題來決定,因而做出了重大發現——薛丁格波動方程式。

1933年,他和狄拉克(Dirac)一起分享諾貝爾物理獎。

 

由於薛丁格曾對放射線衰變的統計本質做過研究,因此1935年的這個把貓和放射性原子擺在一起的黑箱實驗,就變得其來有自囉!

他對生命的研究也展現在他的著名的系列演講集《生命是什麼》之中(1944年出版),這對後來生命科學的發展扮演極為重要的關鍵角色。

 

 

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最近更新時間: 05/27/2014 3:27 PM

邱韻如