重點是,它使您考慮了這個問題。儘管我們所有人都可以同意氫原子不是觀察者,而人類是觀察者,但是貓的情況還不清楚。這種思想實驗的目的是揭露哥本哈根解釋中的問題-這樣做非常成功。
這實際上不是一個謎,答案很簡單:真實的量子物理學等同於許多世界的量子物理學。確實沒有其他解釋。
是的,我知道還有許多其他解釋。但是我的語言很具體。例如,哥本哈根什麼都沒解釋。它只是說:“這似乎正在發生,沒有任何解釋。”
事實證明,其他解釋也可以做到這一點。例如,波姆(Bohm)“解釋”了實際上沒有疊加的東西(通過將疊加的所有數學放入“先導波”中-在數學上等價於疊加,但未稱為疊加),但甚至沒有嘗試解決量子物理學中的任何重大問題,例如您的問題(稱為觀測問題)或如何將量子物理學與局部平方相乘。或者換種說法,博姆“解釋”了一些不需要解釋的東西(實際上是真實的疊加),甚至沒有試圖解釋/解決量子物理學中的任何問題。
對於量子力學的每一個“解釋”都是如此,除了一個:很多世界。
許多世界不僅僅是另一種解釋。這是為什麼量子力學的行為如此直觀地與我們背道而馳的真實解釋。它只是通過認真對待該理論並拒絕對此作出妥協來做到這一點。從字面上看,它根本沒有增加理論。它只是說:“好吧,如果我們認真對待這一理論,那意味著什麼?”這與所有其他“解釋”完全相反,所有這些“解釋”都為該理論添加了額外的內容,這些東西沒有任何目的,只是不將原始理論作為其邏輯結論。這就是為什麼我說許多世界量子物理學是量子物理學。其他所有的都是量子物理學,外加一些多餘的東西,這些東西無緣無故地使理論複雜化。
那麼許多世界量子物理學如何解釋薛定inger的貓?當發生同時殺死和不殺死貓的量子事件時,現實就會疊加,然後在一個世界中有一隻死貓,在另一個世界中有一隻活貓。當您走過去並打開盒子時,您便會疊加。您在一個世界中的一個版本看到死貓,而您的一個版本中看到一個活貓。
“觀測”在許多世界量子物理學中沒有任何作用,只是在某種意義上,它解釋了為什麼觀測似乎導致波函數崩潰-也就是說,您成為整體超級位置的一部分。實際上,它根本不會崩潰。
如果您想進一步探索這個答案,而不是我在這裡可以解釋,請看看大衛·德意志(David Deutsch)(量子計算理論的創建者)的書。他的兩本書《無盡的開始》和《現實的構造》都對此進行了更為詳盡的解釋。
還可以在Wikipedia上查找 Elitzur–Vaidman炸彈測試儀實驗,並花一些時間思考有多少世界可以解釋正在發生的事情,並查看是否還有其他解釋試圖這樣做。它比薛定inger的貓怪,而且很難解釋。例如,即使根本沒有觀察到,波動函數也會“塌陷”! (因為觀察炸彈爆炸是在另一個世界中進行的。在您看不到炸彈爆炸的世界中,有50%的情況從未發生過觀察。)
薛定inger用假想的貓來說明他認為僅當有“觀察者”進行測量時才發生波函數崩潰的想法是荒謬的。他提出的觀點是常識性的概念,即當粒子與任何大物體相互作用時,無論它是否是測量裝置,波函數都會崩潰。
對於構成“觀察者”的事物,觀察只不過是在微觀尺度上產生定量結果的某種相互作用。當您觀察發射光譜時,您的眼睛會看到已被棱鏡分開的光。換句話說,由於原子在玻璃內的分佈,光子與電場的相互作用。不管是否有人在觀察,光子與玻璃中原子之間的相互作用都會發生-光譜儀的棱鏡充當您在問題中提到的“大物體”。要以布魯斯的答案為基礎,根據薛定ding方程計算的結果如下:
系統的初始量子態(將貓放入盒子後)是
$$ | \ text {cat alive}⟩| \ text {您看不到那隻貓}⟩$$ span>
由於 Geiger計數器測量放射性原子是否衰變,並殺死貓或使其倖免,該量子態會統一演化成
$$ \ frac {| \ text {cat alive}⟩+ | \ text {cat dead}⟩} {\ sqrt {2}} | \ text {您不看不到那隻貓}⟩$$ span>
當然等同於
$$ \ frac {| \ text {cat alive}⟩| \ text {您看不到貓}⟩+ | \ text {cat dead}⟩| \文字{您看不到貓}⟩} {\ sqrt {2}} $$ span>
當您打開盒子時,該量子態再次統一地演化(即沒有任何類型的“ 崩潰”)進入
$$ \ frac {| \ text {cat alive}⟩| \ text {您看到一隻活貓}⟩+ | \ text {cat dead}⟩| \ text {您會看到一隻死貓}⟩} {\ sqrt {2}} $$ span>
該量子態稱為糾纏態,因為它不能分解為分別描述您和貓的兩個量子態的乘積,即
$$(\ alpha_1 | \ text {cat alive}⟩+ \ alpha_2 | \ text {cat dead}⟩)(\ beta_1 | \ text {您看到一隻活貓}⟩+ \ beta_2 | \ text {您看到一隻死貓}⟩)$$ span>
其中 $ | \ alpha_1 | ^ 2 + | \ alpha_2 | ^ 2 = | \ beta_1 | ^ 2 + | \ beta_2 | ^ 2 = 1 $ span>。這就是我們說你被貓迷住了的意思。
貓是否“因為有意識的觀察者而使波函數崩潰”是鯡魚的兩個原因:
首先,可以按照 garyp的建議重複整個思想實驗,利用蓋革(Geiger)計數器將墨水潑灑在一張紙上。框中是否有任何“意識”無關緊要。
第二,如果我們認真對待薛定ding方程,則沒有崩潰。一直以來只有單一的進化。
實驗的原始版本沒有使用貓,而是一小桶火藥:
愛因斯坦提出了一個火藥桶的前景 爆炸狀態和未爆炸狀態的疊加,薛定ding上升 與他的貓在一起的賭注,他的生死與量子事件有關 例如原子的放射性衰變。如玻爾所說,如果國家 原子的不確定性(疊加)直到我們看到為止,然後 所以一定是貓的狀態。 (請參閱 https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/10/beyond-weird-decoherence-quantum-weirdness-schrodingers-cat/573448/)
因此在最初的表述中,貓是觀察者,而小桶的火藥是觀察者。因此,任何大型物體都可以用作“觀察者”。
但是請假設您是觀察者,而毒藥只是代表將來導致您死亡的某些事件。這基本上意味著您(從外部觀察者的角度來看)處於“生與死的疊加”。從您的角度來看,這種花哨的措辭只是說您最終死亡的可能性是有限的。
然後問題就反過來了:這個宇宙中是否存在一個觀察者,對於他來說,你的生活和命運只是一個量子疊加,因為他/她/它沒有測量(沒有打開盒子) ),但是嗎?在經典環境中,我認為答案是否定的,因為交互以無限的速度傳播。在相對論的環境中,光錐外的觀察者不可能與您的存在發生相互作用,因此可能會認為您的命運仍處於量子疊加狀態。
馬爾科姆樓層,
此思想實驗並非基於貓不是觀察者的假設。您可以用人類代替貓,其結論保持不變。關鍵是,每個觀察者根據可獲得的信息對實驗使用不同的描述。盒子內的觀察者(如果有的話)知道測量的結果(例如旋轉測量-讓我們在這裡更換毒藥瓶),因此,從其角度來看,沒有任何重疊。外部觀察者不知道測量結果如何,因此他使用了(spin up +內部觀察者檢測到旋轉)和(spin down +內部觀察者檢測到旋轉)的疊加。據我所知,這是該實驗的標準解釋。
以我個人的觀點,即使是外部觀察者,原則上也知道盒子內部的測量結果。沒有可以完全隔離其內部的盒子。引力,電場或磁場不能被任何材料阻擋。因此,我認為這兩個觀察者同時發生“崩潰”。我認為由於這個原因不可能進行微觀疊加(活/死貓)。
是的,但是沒有其他人會從它的觀察中學到什麼知識。 實際上,如果它觀察到“在一小時之內腐爛”,那麼一旦打開包裝盒並找到死貓,您也會這樣做。另一方面,如果它觀察到“無衰減”,那麼您也要這樣做。 無論如何:貓不需要分享它的觀察結果來加深您對系統的了解。
認真對待一隻貓在兩種狀態下的疊加,然後一隻觀察自己的生命,另一隻觀察自己的死亡。好吧,當然不會,但是舉一個不那麼激烈的例子,說明毒藥只是累了貓而不是殺死貓。
請注意,在此回答中,我沒有發表任何關於“處於兩種狀態的貓”命題有效性的聲明。
忽略所有的物理學(是的,我知道),貓純粹是一種吸引思想實驗的聽眾的裝置。
它不是真正的貓,而是一種顯示狀態的方法,貓是一種普通的寵物,所使用的狀態,無論是死的還是活著的,都會引起情感上的反應,同時也可以被識別作為一個主題,而且狀態很容易確定。
因此,我們實際上並沒有將貓視為活生生的思想,而是將其視為問題核心不穩定原子狀態的次要指標。
從根本上講,每個相互作用都是一個觀察-當光子撞擊單個原子時,就已經觀察到了。
只有當貓知道放射性原理並且對實驗裝置有深入了解時,它才是觀察者。請注意,它也應該還活著。死貓不能成為觀察者。沒有物理學知識,它只是一個無知的受害者,不再像盒子本身或真空一樣成為觀察者。一旦您接受了荒誕,您就可以得出結論。薛定inger在這裡提出了非常好的觀點。
請注意,在整體解釋中,不需要觀察者。不好意思,我同意。
這就是為什麼有些人喜歡多世界的解釋。
您處於4個平行宇宙之一中:
(也許您在打開盒子之前死於心髒病!)
有人可能說,要成為觀察者,您必須在實驗結束時還活著。因此,在並行的Universe 1和2中,您曾經是“觀察者”,而在Universe 1和4中,貓是“觀察者”!