S1EP17 薛定谔的猫

2008-10-05 19:02:24   来自: Samael (luoli来嘛... 陪叔叔喝两盅)
The Big Bang Theory / 生活大爆炸的评论   5 star rating5 star rating5 star rating5 star rating5 star rating


  什么是薛定谔猫?这要从头说起。薛定谔(E.Schr dinger ,1887—1961)是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,薛定谔猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬[2]。这些年来许多物理学家绞尽脑汁,试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验,这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月,《自然》报道了最新的实验结果。
  
  
  量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论,它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。例如,电子可以同时位于几个不同的地点,直到被观察测量(观测)时,才在某处出现。这种事如果发生在宏观世界的日常生活中,就好比:我在家中何处是不确定的,你看我一眼,我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能;在你看我之前,我像云雾般隐身在家中,穿墙透壁到处游荡。这种“魔术”别说常人认为荒谬,物理学家如薛定谔也想不通。于是薛定谔就编出了这个佯谬,以引起注意。果不其然!物理学家争论至今。
  
  
  薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验:将一只猫关在箱子里,箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶,以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素,衰变时放出射线触发检测器,驱动锤子击碎玻璃瓶,释放出毒气将猫毒死。铀未衰变前,毒气未放出,猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的,所以它处于叠加态。薛定谔挖苦说:在箱子未打开进行观测前,按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-锤子-毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了,要么活着,两者必居其一,不可能同时既死又活!难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说:“我去拿枪来把猫打死!”
  
  
  薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题:什么是量子力学的观测?观察或测量都与人的主观有关,而人在箱外,所以必须打开箱子才能决定猫的死活。谁都知道箱中猫的死活是由铀的衰变决定的——衰变前猫是活的,衰变后猫就死了,这与是否有人打开箱子进行观察毫不相干。所以毛病出在观测的主观性上,应该朝这个方向寻根究底。
  
  
  微观的观测与宏观的观测有所不同。宏观的观测对被观测对象没有什么影响。俗话说:“看一眼总行吧。”意思是对所看之物并无影响,用不着担心。微观的观测对被观测对象有影响,会引起变化。以观测电子为例,要用光照才能看见,光的最小单位光子的能量虽小但不是零,光子照到被观测的电子上,对电子的影响很大。所以,在微观世界中看一眼也会惹祸!
  
  
  量子力学认为,观测的结果使得被观测对象的状态改变了:一个确定态从原先不确定的叠加态中蹦了出来。再追究下去,观测无非是观测手段(如光子)与被观测对象(如电子)之间的一种相互作用,这种相互作用并不一定与观测者联系起来,后者可以用检测器之类的仪器代替。经过几十年的探索,物理学家终于认识到:在由叠加态到确定态的转变中,观测曾经扮演的角色应该以相互作用来代替,这样不仅更普遍而且更客观。具体到薛定谔猫佯谬,就能将人的主观因素完全排除——猫的死活不是由人开箱看猫一眼所决定的。
  
  
  但是,箱中猫的“死-活叠加态”究竟是怎么一回事呢
  
  物理学是实验科学,一切要由实验来判定。较早的一批关于“薛定谔猫”的实验[3,4]是将处于叠加态的单个原子或分子从周围环境中孤立起来,然后以可控制的方法使之相互作用,以观察其变化。结果发现,关键在于环境的相互作用,它导致原先的量子叠加态转变为经典的确定态。但是将这些实验对象当作薛定谔猫是一种极度的简化,单个原子或分子与薛定谔猫相去何止十万八千里。
  
  
  这次《自然》报道的实验[5]与上述那些实验不同。纽约州立大学石溪分校弗里德曼(J. R. Friedman)等人拿来做实验的“薛定谔猫”不是单个粒子,而是在接近绝对零度的超导体环形电路中由几十亿对电子构成的超导流。实验证明,这种由大量粒子构成的宏观量子系统也可以处于叠加态——相当于薛定谔猫的“死-活叠加态”。几十亿对电子构成的超导流当然还不能与几亿亿亿个原子构成的猫相比,但较之单个原子分子毕竟前进了一大步。所以有人惊呼:“薛定谔猫变胖了!”
  
  
  下一步是否拿一只真的猫来做实验呢?不可能!首先是无法将之与周围环境隔离——置于真空中的猫马上会死掉。其次,与接近绝对零度的超导流不同,常温下的猫根本不是宏观量子系统,何来叠加态?而且也没有必要做这样的实验,物理学家根据现有的实验结果,对薛定谔猫为什么不可能有“死-活叠加态”已能作出符合量子力学的解释。
  
  
  读者会说:“不就是一只假想的猫吗,让霍金开枪打死不就完了。”事情并非那么简单,否则许多物理学大师就不会那么孜孜以求了。薛定谔猫佯谬衍生出更深刻的问题:大量原子、分子所构成的生物与这些微观粒子遵从的量子力学规律之间的关系究竟是什么?这不仅是重要的理论问题,而且具有实际意义。例如,自我意识的机制至今仍然是未解之谜,有人认为可能与量子力学或者更深层次的微观规律有关。再如思维过程中的“顿悟”,会不会与前述之“一个确定态就从原先不确定的叠加态中蹦了出来”有关呢?可能有关的还有:生命的起源、物种的变异、光合作用的机制……如此等等。总之,生命的秘密和思维的奥妙不可能与量子力学的规律无关。这就难怪薛定谔后来转而对生命科学很感兴趣了。1946年他写出了著名的《生命是什么》一书,提出了一些很有创见的观点。遗憾的是,在他有生之年,那可怜的箱中之猫依然生死不明。

2008-10-05 22:47:45 上海堡垒|以眼泪淋花吧

  the cat is alive, let's go to dinner

2008-10-06 15:42:03 lark

  长见识了,the big band theory里有两次都讲到这个薛定谔的猫,第一次sheldon解释的时候好像大概知道怎么回事,今天看这个详细的介绍才明白。

2008-10-06 22:57:59 Samael

  看这个片要偏学院派的人才能够好玩,前几天坐我旁边一MM看着我看大爆炸笑到不行,她也看了一会然后呆呆的问我:真有那么好笑吗...

2008-10-07 00:04:44 上海堡垒|以眼泪淋花吧

  例如多普勒效应。。

2008-10-07 14:27:10 APE

  多普勒那集很经典

2008-10-09 23:21:29 已注销

  话说我的第一个网名就是 薛定谔的猫

2008-10-10 22:20:36 rebecca

  推荐推荐!!

2008-10-10 22:39:12 渐渐不见

  看不懂啊看不懂,不过,虽然对那些专业名词完全不了解,每次看到他们执着于那些外人看来不知所云的专业名词的时候还是觉得他们很可爱

2008-10-11 13:30:23 法布里加斯

  那谢尔顿举薛定谔猫的例子,讲佩妮和莱纳德之间的感情问题是什么意思呢?更具体点,谢尔顿说你们没谈之前,处于要么合适要么不合适的状态,佩妮说那就是要去试试咯,谢尔顿说NO,NO,NO,那么谢尔顿的本意是什么呢?呵呵,惭愧,这点没明白!!

2008-10-11 14:01:23 Samael

  很简单,penny和Leonard就是一个叠加态.只要没相处谁都不知道结果.但事实上我们看薛定谔的猫的解释,那其实只是人们的主观臆断(因为猫的死亡和我们合适打开盖子无关).所以sheldon的否定是说他们试不试无所谓的,反正结果一样.

2008-10-11 16:24:20 上海堡垒|以眼泪淋花吧

  不不不 其实我认为这个薛定谔的猫的例子用在这里非常之恰当
  
  就像lz所说的这段为例:以观测电子为例,要用光照才能看见,光的最小单位光子的能量虽小但不是零,光子照到被观测的电子上,对电子的影响很大。所以,在微观世界中看一眼也会惹祸! 在微观世界里观测都会对实验本身造成相当大的影响,那么在感情这个事件上,同样是这样,同样是敏感不稳定的综合体

2008-10-15 10:03:13 寻之

  不懂 那可以搞个透明的箱子 一直盯着看 直到猫死为止 这样不是从一开始就使看这个动作 叠加到整个体系中了么 那自然不会对结果造成看一眼改变整个体系的后果了吧?
   还有楼上 火枪@中秋的解释是想说明什么啊?如果照上面这么说 感情是敏感稳定的体系如同微观世界 那具体到剧中例子就是试一下也会改变体系的状态了? 那不正是penny所要的么 为什么sheldon还说no?我倒觉得 samal解释的还比较好懂。

2008-10-16 01:54:00 yosh1m1

  我举手 为什么一定要是薛定谔的猫
  可不可以是薛定谔的蟑螂
  或者薛定谔的蛇?
  我爱猫咪~

2008-10-16 15:53:36 Samael

  这样才能加深大家的印象嘛,蟑螂可恶,死不足惜啊~~

2008-10-22 10:27:45 Miss. C

  又看到了大学课本里的东西=。=

2008-11-09 00:04:40 Izual

  何止是老薛对生命科学感兴趣,二十世纪很多生物学重大进展都是学物理的搞出来的——
  Bohr做过《光与生命》的演讲;
  Bohr的门生Delbrück创建了噬菌体小组,标志着分子生物学的诞生;
  著名虐猫人士Schrödinger写过《生命是什么?》,从物理学角度剖析生命;
  Gamov继承Schrödinger的思想,提出三联体密码子的猜想;
  因为DNA双螺旋结构而获得诺贝尔奖的三个人,其中Crick和Wilkins都是从物理半路出家过去的,而Watson则是Delbrück的学生……
  就连著名的业余锁匠、业余鼓手、业余画家Feynman的传记里都提到,他写过生物学论文(虽然同样是业余性质)
  
  有一个叫田松的人写了一篇文章,说明薛定谔对生命科学的影响,文章写道:
  
  60年前,一位忧郁的,有诗人气质的物理学家写了一本小书,他在序中承认,对于所讲的内容,他并没有专门的深入的研究,只不过由于学科分化过于严重,每个专家都钻到越来越小的小圈子里,没有人能够把已有的知识综合起来,只好由他这个敢于做蠢人的二把刀跳出来做这件事了。这个二把刀叫薛定谔,这本小书叫做《生命是什么》,它扭转了20世纪生物学的方向。

2008-11-10 23:10:50 咖喱老人

  !!!!!
  是这样……

2008-11-10 23:12:03 Lasia

  膜拜围观..

2008-12-15 02:41:31 来找人 在哪

  唉,叹服中,本世纪最有技术和科学含量的情景喜剧,目前如此

2008-12-17 23:38:46 疑似火星来

  非常喜欢这部剧集~~~用心看很有意思~~!

2008-12-19 05:32:36 独角仙

  2008-10-15 10:03:13 寻之  不懂 那可以搞个透明的箱子 一直盯着看 直到猫死为止 这样不是从一开始就使看这个动作 叠加到整个体系中了么 那自然不会对结果造成看一眼改变整个体系的后果了吧?
     还有楼上 火枪@中秋的解释是想说明什么啊?如果照上面这么说 感情是敏感稳定的体系如同微观世界 那具体到剧中例子就是试一下也会改变体系的状态了? 那不正是penny所要的么 为什么sheldon还说no?我倒觉得 samal解释的还比较好懂。
  
  
  
  晕no no 的意思 并不是说结果一样,这是一个佯谬,并非得出一个结果的佯谬。这是说猫死不死与我们何时打开盒子并无直接的关联。这并非是说结果都一样。这是假定观测者与观测对象是孤立无联系的状态。
  
  我认为实际上谢尔顿在说,实际上作为一个观测仪器来说,他并不能决定这只猫何时死去。或者更直观的说这件事实际上与他无关。而在不同的对象听来则衍生了不同的具有指向性的含义。因为很明显对于猫来说,死活是很重要的。也就是说生或死的叠加状态二者必居其一。则Leonard与潘妮的爱情就如同那只猫咪。所以那只猫眯的死活对他们来说具有意义。可是这种不确定性在谢尔顿(即假定他是观测仪器)看来又是无法控制与被感知的。
  
  
  晕………………忽略我以上说的吧,我觉得自己太变态了。
  
  ………………真该杀了那只猫!!!

2008-12-19 18:10:31 消极分子一枚

  的确啊,未来就是等待被观察的薛定谔之猫,决定于现在怎么去观察。

2008-12-19 18:37:40 Samael

  不过一只不死不活的猫咪,活活把人家的爱情掐死在襁褓中了

2008-12-28 14:32:04 momo银

  我的神哪,有点晕

2009-01-01 10:21:35 mckey

  我还是喜欢那个真空的球的笑话

2009-01-31 23:27:45 洛璃空

  这个。。在魔法禁书目录里面看到了解释。。觉得比较容易理解。。
  
  而且我记得之前不知道看什么也看过薛定谔这个名字= =

2009-02-11 15:36:24 椰子啊椰子

  简单的说 就是毛的 要知道梨子的滋味就得亲自尝一下 哪有那么复杂啊
  
  就是你得把盒子打开才知道猫的死活

2009-03-04 14:10:44 猜火车

  留爪~

2009-03-04 16:01:19 cub88

  楼主是搞科研的吗?

2009-03-04 22:51:32 Samael

  不是,以前是IT业,现在是nerd~

2009-03-24 01:54:46 karen

  哈哈,我在看《量子物理》这本书的时候看到这猫的,当时就觉得很神奇,后来在生活大爆炸中看到,又觉得很亲切

2009-04-11 03:56:12 幻泡

  薛定谔的猫=我不想给意见,你们随缘吧~~~~~~~~~~~~~
  
  食饭的时候,Sheldon说出了这个,Leonard说“太聪明了”。然后,Leonard和Penny约会,之前还问了她听过薛定谔的猫吗?Penny说听过很多次,然之后Leonard意无反顾地吻了她,其实他自已也明白,要向前走才是胜利。
  
  我觉得Sheldon说出薛定谔的猫,无意中给了Leonard一个鼓励。

2009-04-14 13:43:22 勾勾

  光照是一种推进。可以这样理解,leonard和penny怎么样,和他们开始约会没有直接关系。但是不约会,永远不知道是怎么样。其实我更愿意把sheldon的意思理解成你们约不约会结果都一样,但其实他很nerd,应该不会想到这层,所以就更搞笑了!编剧素天才!!哈哈哈哈

2009-04-28 16:21:50 风之伤

  大赞楼主~最好写个系列,嗯,搞个量子力学八卦集~
  

2009-04-28 18:06:07 凸Lily King凸

  。。。。。白痴路过

2009-05-13 06:06:50 MJ

  恩。。。其实薛定谔的猫在Probability theory 中也有广泛的应用,可以看成是Brownian motion的一个扩展。

2009-05-19 09:58:49 陶可

  原来豆瓣不仅仅是文艺青年……还有这么多scientist……

2009-05-19 16:05:17 哥是个婊子

  豆瓣好强大 我要向各位童鞋们脱帽致敬!

2009-05-19 20:27:38 拜占庭的阴谋

  哦。。。楼主的头像。。。。。嘀比嘀比血腥小动物。。。。。

2009-05-20 20:29:50 幻泡

  豆瓣是强大!~

2009-05-26 01:46:05 Thinktiger

  受教了 谢谢

2009-05-26 19:04:25 fini

  思维中的顿悟和量子无规律到宏观确定态的突变 强悍强悍!!!

2009-07-05 16:41:51 JennyYang

  -0- 俺最近看这个扫盲

2009-07-08 22:15:54 江米条☮

  多普勒那个还好,知道怎回事,高中学过~
  
  薛定谔的猫,名字很常见,我一直以为只是网名或ID呢,没想到还有这么个典故。百度知道了下,终于明白怎么回事了。
  
  看TBBT有收获~

2009-07-09 15:09:01 苦命的娃儿@

  初中看科幻世界的时候就被普及了这个知识了

2009-07-09 15:13:00 苦命的娃儿@

  初中看科幻世界的时候就被普及了这个知识了

2009-07-20 00:53:50 拉卡尼休

  终于理解了。。

2009-07-26 10:29:17 mangojune

  我买了件薛定谔'S CAT的T。哈哈,好好学习下。。以便穿上的时候可以对他人解释

2009-07-27 16:08:10 Jarod

  著名虐猫人士....

2009-07-30 00:11:13 飞殿的音符

  我也想把那猫杀掉···折磨死我了···

2009-08-08 15:00:46 陆离

  受教了~
  想知道LS的薛定谔的猫的T恤在哪买的?

2009-08-12 17:59:51 gogo530

  完全晕了。。。

2009-08-13 14:05:30 拉卡尼休

  2009-08-08 15:00:46 七鸩  受教了~
    想知道LS的薛定谔的猫的T恤在哪买的?
  
  
  http://search1.taobao.com/browse/30/n-g,guydambqgy3tc-g,guydambqgy3tclbvgaydambugm3a-----------------------------------0-----------------------g,2gtlnkg2zq-------2-------b--40--commend-0-all-30.htm?ssid=r18-s1

2009-08-17 13:02:01 大饼

  量子力学就是一种将测量影响引入到自身体系中的一种预言理论,其实这也是量子力学区别于其他经典力学的一个根本特点,经典力学由于测量影响与自身宏观量相比实在微小所以忽略了测量影响。在量子力学里,测量不仅是被动接受,更是主动变革的一个过程。

2009-09-10 15:01:32 潜哞哞

  60年前,一位忧郁的,有诗人气质的物理学家写了一本小书,他在序中承认,对于所讲的内容,他并没有专门的深入的研究,只不过由于学科分化过于严重,每个专家都钻到越来越小的小圈子里,没有人能够把已有的知识综合起来,只好由他这个敢于做蠢人的二把刀跳出来做这件事了。这个二把刀叫薛定谔,这本小书叫做《生命是什么》,它扭转了20世纪生物学的方向。
  
  ————————

2009-09-12 17:40:57

  猫的死活不是由人开箱看猫一眼所决定的。
  这句话蕴含着深刻的哲理啊

2009-09-27 03:06:32 weic

  大学学过物理的都应该能明白吧。

2009-09-28 23:46:34 June

  很有意思的一集~前不久在看加来道雄的《爱因斯坦的宇宙》这本书里看到了薛定谔的猫这个概念。当时不是很理解,现在用这么有意思的方式温故了一下,居然很理解了呢,呵呵……

2009-09-29 19:30:36 墨茉

  哈哈哈哈哈~~~~!
  爱sheldon!

2009-10-12 22:49:47 囧之女神daisy

  用平行宇宙理论能解释薛定谔猫···但是似乎又陷入了更要命的状况

2009-10-19 12:17:27 LoveMayo

  好哲学好深奥

2009-10-24 16:41:41 星河夜渡

  似懂非懂ing。。。

2009-10-27 14:12:38 蝈蝈的冬瓜

  理科盲路过⊙_⊙

2009-11-06 20:47:09 笨小孩

  确实是必须是个杂家而且兴趣偏自然科学才行,正好适合我


>The Big Bang Theory

生活大爆炸 The Big Bang Theory
官方网站: http://www.cbs.com/primetime/big_bang_theory/
制片国家/地区: USA
编剧: Chuck Lorre, Bill Prady
影名: The Big Bang Theory
导演: Chuck Lorre, Bill Prady, Lee Aronsohn
集数: 17
上映日期: 2007.09
简体中文名: 生活大爆炸
imdb编号: tt0898266
语言: English
主演: Johnny Galecki, Jim Parsons, Kaley Cuoco, Simon Helberg, Kunal Nayyar
又名: 天才理论传, 生活大爆炸, 天才也性感

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