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愛麗絲中的柴郡貓與量子物理

簡介量子疊加態出現在宏觀世界會引起邏輯的紊亂,正如薛定諤那既死又活的貓

愛麗絲的貓叫什麼?

偶爾看到一位店主收集了好多版本的愛麗絲,忍不住又買了幾本。葛翠林改編的這一本里終於提到了柴郡貓,不錯。

翻了一下對作者劉易斯·卡羅爾的評價,還真有人把他稱為“量子物理的先驅”的。從學術的角度來說,這稍有些誇張。卡羅爾去世的時候才1898年,量子力學至少要等到1900年才萌芽呢。那麼愛麗絲一書究竟與量子物理與何關聯呢?我們來簡單地說一下。

量子力學裡有一個很詭異的現象,叫做態的疊加,有一個很神奇的實驗傳神地展示了這一點,叫做雙縫干涉實驗。實驗裝置大體上跟老的映象管電視機差不多,就是把一束電子打到一個顯示屏上,但在中間加了一個帶兩條縫的擋板。如果合上一條縫,電子簡單地從另一條縫中穿過。而兩條縫都開啟時,屏上的像告訴我們電子事實上同時從兩條縫中通過了。似乎電子像孫悟空一樣分身了,分別穿過兩條縫之後又合二為一。

如果這樣的現象只存在於微觀世界,我們暫時還不必太憂慮。但是微觀和宏觀世界是沒有絕對的界限的。於是,在愛因斯坦的啟發下,薛定諤設想了這樣一個裝置,能將微觀的疊加態傳導到宏觀。首先,放射性原子核的衰變是機率性的,在一定時間內可能衰變了,也可能沒有。如果在一個箱子裡放入少量放射性原子,一段時間內將會處在已衰變和未衰變的疊加中。用衰變產物做觸發開關,開啟氫氰酸容器,可將箱子裡的貓致死。於是,原子核衰變與否決定了貓的死活。在開啟箱子檢查之前,貓處於既死又活,或者不死不活的狀態。這就是著名的“薛定諤的貓”。

薛定諤的貓大約在1935年構想出來,而愛麗絲中的柴郡貓則早在1865年就橫空出世了。柴郡貓可以隨心所欲地或隱或現,就好像她的一部分身體在此處,而另一部分在遙遠的彼處。這不就是雙縫實驗中分身的電子麼?

量子疊加態出現在宏觀世界會引起邏輯的紊亂,正如薛定諤那既死又活的貓。在愛麗絲一書中,當柴郡貓只現出一個頭時,國王王后下令將她砍頭,讓劊子手左右為難:沒有身體的頭,把它從什麼地方砍下呢?~~

愛麗絲中的柴郡貓與量子物理

愛麗絲中的柴郡貓與量子物理

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愛麗絲中的柴郡貓與量子物理

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