薛定谔的猫PPT精选文档
薛定谔的猫原理
薛定谔的猫原理薛定谔的猫原理是量子物理中的一个著名思想实验，由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔于1935年提出。
这一思想实验旨在探讨微观世界中的量子叠加态和观察者的角色，引发了人们对于量子力学本质的深刻思考和讨论。
在薛定谔的猫思想实验中，一个猫被放置在一个密封的箱子中，内部放置了一个放射性原子和一个检测放射性原子衰变的装置。
根据量子力学的叠加原理，放射性原子会处于叠加态，即同时处于衰变和不衰变的状态。
而根据量子力学的观察者效应，只有当观察者打开箱子并进行观测时，放射性原子的状态才会坍缩为一个确定的状态，从而决定猫的生死。
在这一思想实验中，猫的生死状态与放射性原子的状态相联系，即当放射性原子处于叠加态时，猫也处于生死未定的状态。
这一思想实验引发了许多哲学家和物理学家对于观察者的角色和量子世界的本质的思考和争论。
薛定谔的猫思想实验挑战了人们对于客观现实和主观观察之间关系的传统理解。
传统的经典物理学认为，客观现实是独立存在的，而观察者的角色仅仅是获取客观真理的手段。
然而，在量子力学中，观察者的角色变得至关重要，观察者的行为会直接影响量子系统的状态，甚至决定客观现实的呈现。
薛定谔的猫思想实验引发了许多深刻的哲学问题，如何理解观察者的角色、客观现实的本质、量子力学的解释等。
这些问题不仅挑战了人们对于自然界的认识，也引发了对于科学哲学的深刻思考。
总之，薛定谔的猫原理是量子物理中一个重要的思想实验，它挑战了人们对于客观现实和观察者角色的传统理解，引发了许多深刻的哲学问题。
通过对薛定谔的猫原理的思考和探讨，我们可以更深入地理解量子世界的奥秘，以及人类认识自然界的局限和可能性。
薛定谔的猫定理
薛定谔的猫是什么定理？
薛定谔的猫不是指一个定律,而是薛定谔本人对于量子力学的解释所产生的疑问所设计的一个假想实验。
薛定谔的猫就是指将一只猫放在一个盒子里，盒子中有着带毒气且容易碎的小瓶子，那么在没打开盖子之前，这只猫有两只可能性各占据一半，指的是事情的确定性和不确定性。
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
这个理论实验的内容是，把一只猫放进一个封闭的不透明盒子，在这个封闭的盒子里，薛定谔放进了一个放射性原子，一个可以检测原子衰变的装置，和一个毒气释放装置。
这个原子在一个小时内有几率发生衰变，如果发生衰变就会被检测装置所检测到，进而激活毒气释放装置，施放毒气杀死猫。
“薛定谔的猫”这个实验的目的，是要反驳哥本哈根学派，关于量子系统的叠加态会因由和外部世界的相互作用，或被外部世界测量时而变成一种固定态的理论，参照实验来说，即猫是在被外部世界所观察之后，它的生死才处于一种固定态。
但按照客观来说，这个猫，不管你外部观察与否，它的生死早就固定了。
这就反驳了哥本哈根学派对量子系统的叠加态的理论，到达了实验目的。
扩展资料：
薛定谔的猫在生活中可以比喻事情的确定性和不确定性，即事情的两面性和未知结果的叠加性。
例如我要去做某件事，可能成功也可能失败，在没有确定结果前，是
- 1 -
既成功又失败的状态。
就像薛定谔的猫一样。
只要是涉及到不确定的事情，其实都是可以用薛定谔的猫来比喻的。
- 2 -。
薛定谔的猫：改变物理学的50个实验
有对方做出选择了，才会坍塌成一个状态。
非常推荐小朋友，青少年，成年人，老年人都读一读的书。
好有趣生動的一本書，可以把那麼枯燥的科學，述說得讓普羅大眾都可以窺期堂奧，都是功德無量。
物理学，算是一门研究物体原理的科学。
有关吗？
1919爱因斯坦的理
论能被证实吗？
0
2
0
4
0
6
1923—
1927粒子
会波动吗？
1927—
1929宇宙
为什么会膨
胀？
1933引力
如何构建银
河系？
0
1
1922粒子
会旋转吗？031927一切都是不确定的？
0
5
1932反物
质真的存在
吗？
1935薛定谔
的猫是死还
是活？
1939怎样利
用核物理知
识造出原子
薛定谔的猫：改变物理学的50个实
验
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内容摘要
荣获第十三届“文津图书奖”科普类推荐图书。50个突破性实验，纵览物理学2500年发展脉络，搭建物理学
薛定谔的猫简单理解
薛定谔的猫简单理解“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
这里必须要认识量子行为的一个现象——观测。
微观物质有不同的存在形式，即粒子和波。
通常，微观物质以波的叠加混沌态存在；一旦观测后，它们立刻选择成为粒子。
实验是这样的，在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。
之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。
在量子的世界里，当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的波态，即猫生死叠加。
猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时，物质以粒子形式表现后才能确定。
这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。
思想实验告诉我们：除非进行观测，否则一切都不是确定的，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。
爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由波尔及其同事创立的理论结果。
量子力学告诉我们，存在一个中间态，猫既不死也不活，直到进行观察看看发生了什么。
爱因斯坦认为，量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述，这是一种唯象理论，它本身不是终极真理。
他说过一句名言：“上帝不会掷骰子。
”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说，认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。
爱因斯坦花了数年时间企图设计一个实验来检验这种内在真实性是否确在起作用，但没有完成这种设计就去世了。
在实验中，无论是多少概率存活或者死亡，相对于观测者来说，在未观测之前，都存在不确定性，即其存在叠加态。
但将参考系建立在实验对象猫身上，其结果已经确定，是客观存在的，并非以外界观测者是否观测而决定其真实的结果。
量子力学发展史
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在接下来的几个月中，海森伯与玻尔深入、 持续地讨论，把酝酿阶段推向了高潮。由于 用矩阵力学的数学形式描述云室中电子的迹 径没有可能，海森伯试图利用薛定谔波动方 程去表示，尝试的结果表明，这种方法也是 不可能的。在初始位置时，电子可用波包来 表示。波包向前运动，可获得有些像穿过云 室的电子径迹的东西，但是波包要越变越大， 这与实验不相符。
量子力学发展史
n 测不准原理表明：同时严格确定 两个共轭变量（例如，位置和速 度）的数值是不可能的，它们的 数值的准确度有个下限。这是一 条自然定律。它说明，在原子层 次上，同时得到一个粒子的位置 和速度的严格准确的测量在原则 上是不可能的。
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量子力学发展史
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围绕测不准原理是否成立等量子力学 的基本问题，爱因斯坦同以玻尔为首 的哥本哈根学派进行了激烈的辩论。 在辩论中，测不准原理经受住了考验。
n 非连续性创新的突显，让人在商业和管理上也遭 遇到“测不准原理”。在测不准原理统治的领域， 再发达、再敏感的“数字神经系统”都是无能为 力的。而且，对机器的过分迷信，必将使决策者 堕入不测的陷阱。
量子力学发展史
不被量子力学 所震撼的人,根本 不懂得量子力学 ！
——克拉克
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量子力学发展史
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➢测不准原理 的经典表达式
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量子力学发展史
• 原子中电子的运动，由于其质量非常小，运动 速度又极快，且具有波粒二象性。因此人们对于电 子以及其他微观粒子的运动速度和空间位置两个相 关物理量的测量也有一定的精确度极限。 •如果以 △p表示粒子位置的测量误差，以 △x表示粒 子动量的测量误差，则同时测定二者时，精确度极 限为：
薛定谔的猫公基常识
薛定谔的猫公基常识
薛定谔的猫是由薛定谔提出的思想实验，用来解释量子力学的一个问题。
在这个实验中，一个猫处于盒子内，而盒子内又有一瓶毒气和一个放射性物质的样本，样本有50%的概率会发生衰变，如果发生衰变，毒气会释放出来，猫就会死亡。
而根据量子力学的原理，直到我们打开盒子观察之前，猫同时处于死亡和存活两种状态，这种状态被称为叠加态。
只有在观察之后，猫的状态才会被确定下来。
这个实验的结论是，当我们观察一个量子系统时，观察的过程会对系统产生影响，而观察前的状态只存在于可能性的范围内。
这个结论违背了我们平常对物理现象的认知，因为在我们的日常生活中，所有事物都有一个确定的状态。
这个实验的意义在于，它展示了量子力学的奇妙之处，而且引领了许多后续的研究和实验。
但值得注意的是，这个实验是一个纯粹的思想实验，并不是真正的实验。
从量子测量的最新进展看薛定谔猫佯谬 共27页PPT资料
二、什么是薛定谔的猫
下图刻画了所谓的薛定谔猫假想实验 ,薛定谔 设想:将一只猫关在一个盒子里 ,盒子里还置 有一个放射源、 一个毒气瓶以及一套受检测 器控制的、 由锤子构成的传动装置.放射源以 每秒 1/ 2 的几率放射一个粒子,这个粒子触发 检测器 ,驱动锤子击碎毒气瓶将猫毒死.而如 果没有粒子释放出来 ,则猫仍然活着.放射源 何时放射粒子是不确定的，按量
子力学解释是处于 0 和 1 的叠加态 ,那么在 未打开盒子进行观测前 ,按量子力学解释这 只猫也应处于死猫和活猫的叠加态。
三、薛定谔猫引发的哲学讨论
由 “薛定谔猫佯谬” 可以延伸出两个科学 问题: 1)量子力学是否适用于宏观世界 ? 2)在量子测量中,量子叠加态如何向统计混 合态过渡 ? 与之相应,也可以延伸出两个哲学问题: 1)量子态是否是一种真实的客观存在; 2)如果是 ,它能否被客观地认识.
薛定谔（Erwin Schrdinger, 1887～1961）, 奥地利理论物理学家。薛定谔最杰出的贡 献是在1925年底至1926年初提出了薛定谔 方程。他还证明了波动力学和矩阵力学在 数学上是等价的，是量子力 学的两种形式。为此，薛 定谔荣获1933年的诺贝尔 物理学奖。以后，他致力 于研究有关波动力学的应 用和统计诠释，以及广义 相对论和统一场论问题。
地完成了量子叠加态退相干过程的动力学观 察 ,揭示了量子测量中量子系统相干性的消 失 ,经典性的出现确实与人类观察者的 “主 观介入” 不相干.
这个实验的理论意义可以归纳为以下几点：
（1）试验通过验证多粒子体系也可以出于量子叠 加态，表明了“薛定谔猫”态可以客观存在，物 质世界的本性是量子的。
然而 ,在薛定谔时代 ,由于争论的这些关键 性问题在当时无法用实验检验 ,只是停留在 思辨性的层面上 ,因此 ,难免就使许多人产 生了理解上的偏差 ,从而引起了追随科学前 沿的不同哲学流派的争论
薛定谔的猫的例子
薛定谔的猫的例子
摘要：
1.薛定谔的猫简介
2.薛定谔的猫的思考意义
3.薛定谔的猫与量子力学的关系
4.薛定谔的猫的现实应用
正文：
薛定谔的猫是一个著名的量子力学思想实验，由奥地利物理学家薛定谔在1935 年提出。
这个实验旨在解释量子力学中的超定态现象，以及探讨量子力学与经典物理学的差异。
下面我们就来详细了解一下薛定谔的猫的例子。
薛定谔的猫实验设想一个封闭的盒子，里面有一只猫、一瓶放射性物质、一个探测器和一个可以控制的装置。
当装置被打开时，放射性物质可能会发生衰变，导致探测器探测到放射性粒子，然后装置就会释放毒气杀死盒子里的猫。
根据量子力学的原理，放射性物质在未被探测前处于衰变与未衰变的叠加态，而探测器在未检测到放射性粒子前也处于触发与未触发的叠加态。
因此，在盒子未被打开之前，猫就处于一种既死又活的状态。
这个例子引发了一个有趣的思考：在量子力学中，物体可以处于不同状态的叠加，而在经典物理学中，物体只能处于一个确定的状态。
这种思想上的差异使得人们开始探讨量子力学与经典物理学的关系，以及如何将两者统一起来。
薛定谔的猫实验在现实中也有很多应用，例如量子计算、量子通信和量子
隐形传态等。
这些应用都是基于量子力学中的叠加态和纠缠态原理，它们使得量子信息处理速度更快、安全性更高、传输距离更远。
总的来说，薛定谔的猫是一个非常有趣且具有启发性的思想实验。
它不仅帮助我们理解了量子力学的原理，还为现实世界中的量子技术应用提供了理论基础。
薛定谔的猫最简单的解释
薛定谔的猫最简单的解释
薛定谔的猫是一个著名的量子力学思想实验，由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔在1935年提出，用来讨论和挑战量子力学中的叠加态概念以及观测对系统状态的影响。
最简单的解释是这样的：
设想一个封闭的箱子中有一只猫，箱内同时包含一个放射性原子核和一套精密装置。
原子核在某个时间段内有50%的概率发生衰变，50%的概率不发生衰变。
如果原子核衰变，装置会被触发并释放出毒气杀死猫；反之，若原子核未衰变，则猫安全无恙。
根据量子力学，在我们打开箱子观察之前，原子核处于衰变与未衰变两种状态的叠加态，即既有可能衰变了，也有可能没衰变。
相应地，按照量子理论的推演，猫也应该处于一种叠加态，即既是死的又是活的，直到有人进行观察测量。
然而，在现实生活中，猫不可能同时处于生死两种状态。
薛定谔设计这个思想实验是为了质疑或强调量子力学在宏观世界尺度上的荒谬性，并探讨量子状态从微观到宏观过渡时如何“坍缩”为确定的状态。
通过这个实验，薛定谔引导人们思考观察者、测量行为与客观物理实在之间的关系，以及量子力学如何描述和预测现实世界的现象。
量子力学第二章PPT课件
17
( r,t )d ( r,t ) 2d 1
满足此条件的波函数 rr,t 称为归一化波函数。
又因
(rv,t) 2 d C2
(rv,t)
2
d
1
其中 于是
1
C
(rv,t) 2 d
称为归一化常数
(r,t) (r,t) 2
(r,t) 2 (r,t) 2 d
归一化消除了波函数常数因子的一种不确定性。 18
第二章 波函数及薛定谔方程
§1 波函数及其统计解释 §2 态叠加原理 §3 薛定谔方程 §4 定态 §5 一维定态问题
1
学习要求
1.理解微观粒子运动状态的描述 及其统计解释。
波函数
2.通过对实验的分析,理解态叠加原理。
3.掌握微观粒子运动的动力学方程
数随时间演化的规律
薛定谔方程。
波函
4.掌握定态及其性质。
归一化常数 A 1/ 2 h
归一化的平面波：
1/ 2 e 1/ 2
i(
Px
x
Et
)
Px
22
归一化：
2
Px (x,t) dx (Px Px)
同理，三维平面波： v(rv,t)
1
i ( PvrvEt )
eh
P
(2 h)3/2
归一化：
v P
(rv,
t
)
2
d
vv
3(P P)
3 3ei(2x h) / h , 6 (4 2i)ei2x / h.
2.已知下列两个波函数
1
(
x)
A
sin
n 2a
(
x
a)
0
| x | a | x | a
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现在，“多世界理论”演化出 的“时空穿梭”已经成为很 多科幻作品中的主题。但这 个理论完全是严格遵循数学 方程演化得来的结果，其前 提认为所有“宇宙”都包容在 同一个“时空”中，而这个“时空”是多维度的，霍金所 提出的进行“时空旅行”的“虫洞”目前只存在于理论层 面，还没有任何物理证据证明其真实存在。
“哥本哈根学派”认为，物质 在被观测之前，是处于一种不
确定的叠加态的
为了反驳这种观点，证实量子力 学在宏观层面是不完整的，1935 年德国物理学家薛定谔设计出物 理学史上最著名的动物：薛定谔 的猫。
薛定谔假想实验
假设把一只猫放进一个封 闭的盒子里，然后把这个 盒子连接到一个包含一个 放射性原子核和一个装有 有毒气体的容器的实验装 置。设想这个放射性原子 核在一个小时内有50％的 可能性发生衰变。如果发 生衰变，它将会发射出一 个粒子，而发射出的这个 粒子将会触发这个实验装 置，打开装有毒气的容器， 从而杀死这只猫。
加州大学圣芭芭拉分校的量子物理学家将 一个人类头发丝宽度的微型“划桨”放入 到一个真空罐中，随后他们拨动“划桨” ，它同时出现了振动和静止两种量子状态 （quantum state）。
从本质上说，那就意味着物体可以同时存 在两种状态（或者说存在两个宇宙）。
可以轻松回到时间过去
了解时间对于物理学来说，是其中一个最大的开 放性问题，历史之中哲学家们一直以来也备感困 惑。时间是什么？为什么它有方向？这个概念被 定义为"时间之矢"(arrow of time)，通常直指 时间的不对称性，虽然宇宙中大多数的定律是绝 对地对称。
❖ 如今，很多实验物理学 家还在验证这一理论在 80年前所做的基本假设 。物理学家们依然还在 为这个理论头疼不已。 著名物理学家费曼就曾 说：“我敢肯定，现在 没有一个人能够懂得量 子力学。”尽管已经走 过百年历史，它还有无 数的谜尚待解开。
谢谢观看！
制作人 ☆张旭岗★
❖ 究竟是必然还是偶然决 定了宇宙的命运？这个 是量子力学和相对论最 大的争议。量子力学主 张：世界是由不确定的 、随机的事件决定，这 个不确定（后者叫波动 ）其实就是辩证法主张 的矛盾运作；而相对论 则认为：世界应该是由 固定的、机械的规律统 治，任何看似偶然的事 件背后，其实都有必然 在支撑。
薛定谔的猫？
薛定谔的猫？
开什么玩笑
看下面
❖ “薛定谔之猫”又名“薛定谔的猫”，是关于 量子理论的一个理想实验，由德国物理学家薛 定谔在1935年提出。
量子物理学告诉我们，物 质在被测量之前是不确定 的。“不确定性”是量子 世界的基本法则。“观测 ”是在不确定的量子世界 和确定的现实之间转化的 关键。在经典极限情况下 ，通过合理的近似，量子 理论可以自动过渡到经典 世界的物理理论。但如何 描述这两个世界的交界面 ，成了量子论过不去的一 个坎。
弯曲的时空
❖ 一只猫同时又是死的又是活的？它处在不死不活 的叠加态？这未免和常识太过冲突，同时在生物 学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一 只活猫，那么要是它能说话，它会不会描述那种 死／活叠加的奇异感受？恐怕不太可能。量子论 无法解释现实世界，这成了量子论无数个困惑之 谜中最神秘的一点。
❖ 关于薛定谔之猫，包括爱因斯坦在内的许多非主 流科学家是持怀疑态度的，他们认为：这个原因 是由“平行宇宙”（MWI）造成的，即： 当我 们向盒子里看时，整个世界分裂成它自己的两个 版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的 。唯一的区别在于其中一个版本中，原子衰变了 ，猫死了；而在另一个版本中，原子没有衰变， 猫还活着。在量子的多世界中，我们通过参与而 选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上， 没有隐变量，上帝不会掷骰子，一切都是真实的 。
❖多世界诠释（平行世界）” 的优点是：薛定谔方 程始终成立，波函数从不坍缩，由此它简化了基 本理论。它的问题是：设想过于离奇，付出的代 价是这些平行的世界全都是同样真实的。这就难 怪有人说：“在科学史上，多世界诠释无疑是目 前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。”
平行宇宙
平行宇宙（parallel universes）是指多元宇宙 中所包含的各个宇宙。多元宇宙是一个理论上的 无限可能存在的宇宙集合，包括了一切存在和可 能存在的事物：所有的空间、时间、物质、能量 以及描述它们的物理法则和物理常数。
ห้องสมุดไป่ตู้
猫真的会处于“既是 活的，又是死的”状 态吗？
当猫被锁在箱子里时，因为我们 没有观察，所以那个原子处在衰 变／不衰变的叠加状态。因为原 子的状态不确定，所以猫的状态 也不确定，只有当我们打开箱子 察看，事情才最终定论：要么猫 躺在箱子里死掉了，要么它活蹦 乱跳地“喵呜”直叫。问题是， 当我们没有打开箱子之前，这只 猫处在什么状态？似乎唯一的可 能就是，它和我们的原子一样处 在叠加态，这只猫当时陷于一种 死／活的混合状态。