薛定谔的猫 既死又活的薛定谔的猫 你有没有可能读懂量子力学
文/陈根
物理学发展过程中出现过四大猛兽:薛定谔的猫、芝诺龟、拉普拉斯兽和麦克斯韦妖。在这四大猛兽中，量子力学中最著名的思想实验也许就是薛定谔的猫了。
假如有一只猫被关在一个装有有毒气体的箱子里，而决定有毒气体是否释放的开关则是一个放射性原子。在这个实验里，如果放射性原子发生衰变，那么毒气就会释放，这个猫就会被毒死。但是这个原子是否会衰变是不可知的，我们想要知道这只猫是否死亡，只能打开箱子来看。但是在我们没有打开箱子观看时，这只猫是处于生与死的叠加态的，也就是既死又活的状态。
薛定谔的猫有力地从宏观尺度解释了微观世界的量子叠加原理，即将微观的不确定性转化为宏观的不确定性，从而巧妙地将观测后的微观物质的存在形式，无论是粒子还是波，与宏观的猫联系起来，从而验证观测介入时量子的存在形式。
后来量子力学理论的核心就是薛定谔方程，薛定谔方程可以类比经典力学中的牛顿第二定律。但二者的不同之处在于薛定谔方程是建立在薛定谔的猫这个着名的思想实验上的。【薛定谔的猫 既死又活的薛定谔的猫 你有没有可能读懂量子力学】
解释不通 穿越时空
量子物理学的创始人尼尔斯·玻尔曾说过:“如果有人对量子力学不感到困惑，他就不会理解它。”
确然如此，但我们总还有途径能窥探到量子力学的奥秘。无疑，量子力学和相对论作为20世纪最重要的两大科学成就，将对我们的未来起着重大作用。
1900年，普朗克首次提出了能量的不连续性，拉开了量子力学的大门。那么，量子到底是什么？
把一个长一米、宽一米的物体，放大十倍，再放大十倍，然后放大一千倍，再放大一千倍，最后再放大一百亿倍，你就进入了量子的世界。
在量子世界中，所有物质都可以简化为61种基本粒子，其中最重的基本粒子质量不超过3.1× 10-25 kg。
和宏观世界不同，量子世界里很多物理量是不连续的，比如质量、电荷，甚至是能量，都有一个最小的单元。这些单元不可分割，任何数值只能取它们的整数倍。这就好比你可以从口袋里掏出5毛或者1分钱，但你永远也掏不出来半分钱。所谓量子，就是指这些不可分割的最小单元。
普朗克提出辐射量子假说，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。普朗克提出辐射量子假说，假设电磁场与物质之间的能量交换是以不连续的方式实现的，能量的大小与辐射频率成正比，这个正比常数称为普朗克常数，从而得到黑体辐射能量分布的公式，成功地解释了黑体辐射现象。
1905年，爱因斯坦引进光量子的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，成功地解释了光电效应。其后，他又提出固体的振动能量也是量子化的理论，解释了低温下固体比热问题。
1913年，玻尔基于卢瑟福的核原子模型建立了原子的量子理论。根据这一理论，原子中的电子只能在离散的轨道上运动，原子具有确定的能量，称为“稳态”。此外，原子只能从一种稳态吸收或辐射能量到另一种稳态。虽然这一理论有许多成功之处，但在进一步解释实验现象时仍有许多不足之处。
1924年，在爱因斯坦光量子概念的启发下，德布罗意提出了物质波假说，最终将光所具有的波粒二象性赋予了所有物质粒子，从而指出了自然界中的所有物质都具有波粒二象性，或称“量子特性”。德布罗意的物质波概念为人们发现量子的规律提供了最重要的理论基础。
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