不确定性原理和薛定谔的猫与“观察者效用”之间有什么联系吗?

对于量子力学的不确定性原理在大多人的印象中都是很难理解的,并且时常会和“观察者效应”等价起来。不确定性原理最早由海森堡提出,在微观量子领域我们要想同时知道一个量子的位置和速度是不可能的,量子领域最重要的两个字是“概率”,不能说一个粒子确定的在某个位置,只能说在某些位置的概率有多大。

海森堡最初提出不确定性原理的时候更多强调的就是观察者效用,因为我们在测量某些东西的时候会不可避免的扰动它,从而影响这个被测量物体的状态。因此不确定性原理又被称为测不准原理,这里更多的强调了外在的作用,这样看来这个不确定原理貌似没有那么高大上了,这不就是经典物理学中的实验结果别人为或者环境因素所影响吗?

如果不确定原理这样解释的话,那么爱因斯坦也不会和他们论战了。不确定性原理在后来的发展中被解释为量子的内在秉性,主要体现在两个方面那就是位置的不确定性和动量的不确定性都是粒子的内在秉性,并非是因为人类的观测所导致。可以理解成宏观经典物体与量子世界相互作用过程,与是否有观察者参与无关。

相对论虽然对经典物理学进行了修正,但本质上并没有跳出经典物理学的思想,坚持的还是因果律、实在性,量子力学中出现的不确定性原理已经偏离了原有轨道。我们要知道量子力学的奠基者也有爱因斯坦,但是哥本哈根派对于量子力学的诠释爱因斯坦无法理解和接受了。

那么两方就要摆下擂台论战了。

薛定谔的猫就是一个思维实验,过程简单来说就是密闭空间中有一套设备,元素衰变与否概率各二分之一,衰变就会致猫于死地,不衰变那就相安无事,但是这个结果在密闭小盒没有打开之前是没有人知道的。那么这个时候这个猫的状态按照量子力学的不确定性原理来说,猫就是既死又活的叠加态。主要目的是用来嘲讽量子力学不确定性原理的,因为一个粒子同时处于既左旋又右旋的叠加态让人理解不了。


但是这个思维实验也仅说明不确定性原理的适应范围只有微观世界,像猫这样的宏观动物,含有数不清的微观粒子结合到一起的,量子世界和宏观世界有着不同的性质。

归根结底不确定性原理主要指的是微观量子的内在秉性,是独特的性质,跟人类的观测行为没有必要的联系。


文/科学黑洞,图片来源网络侵删。