
作者:Alex Santoso
译者:Camelion
审校:Alex Yuan
图1 在真诚地追求常识的进程中,你会经常地忍受不定期地被忽视的感受。
可行打赌的是,当听到“薛定谔”这种词时,你立马料到的确信是薛定谔的猫。但你有无有真的理解这种著名悖论背后的这种男人呢?
小编这边给你提供的相关薛定谔的故事一律是纯净版。确保,无物理!
一 、薛定谔是怎样想出振动方程的?
瑞士物理学家弗里克斯·布洛赫讲述了振动力学诞生的故事:一天,诺贝尔奖得到者皮特·德拜说:“薛定谔,你此刻事业的方向不对啊,没在要点上。要不你回去探讨探讨,回头给咱们讲讲德布罗意的事业怎样样?听说此刻很多人在搞这种啊。”
图2 布洛赫(左)、德拜(中)、薛定谔(右)。三位皆是诺贝尔奖得到者 。
因而薛定谔就干了。他回去查查论文,接下来就做了个汇报,讲了讲法国那个哥们路易斯·德布罗意的假设,即物质也有波的特性。汇报完后,德拜却不认同这种汇报的内容,感觉这样的想法“很傻很天真”。他指明:“要料理波的特性,你起码得有个振动方程才行啊。”
薛定谔就把这话放心上了。很快他离开妻子,到瑞士阿尔卑斯山去度两个半星期的小假——只带了德布罗意的论文,维也纳的一种情人(详细是谁此刻仍是个谜)以及两颗珍珠。情人还不错了解,带珍珠干嘛?!别急。本来他向本人的情人“请教”以期得到灵性的时刻,会把两颗珍珠塞进耳朵里,让本人的全球安静下去,这样才好最初着手振动力学的事业。
阿尔卑斯山麓的小长假完毕后,回去他就做了个汇报,汇报上薛定谔说:“此前德拜给咱提了个提议,说理当有一个振动方程——好,此刻咱有了。”
图3 薛定谔及薛定谔方程
数年后,布洛赫跑到德拜那儿,问他这段经验。德拜却说:“啊,有吗?咱忘了。”只是布洛赫感觉吧,预计德拜是懊悔了,那时就不该给薛定谔提提议去做这种方程,而应当本人干。不论怎样说吧,德拜转头又问布洛赫:“咱那么做应当是对的吧?”
对于薛定谔老师是如何推导出薛定谔方程的具体进程,大伙可行猛戳链接《不行说的秘密:薛定谔方程是如何推导出去的》。
二、薛定谔纸币
以前有个物理不业余的博士后跟咱说:“物理中无金钱”。这或许是对的。只是金钱中却有物理!
图4 图5 奥地利1000先令(畅通时间为:1983年-1997年)。正面是薛定谔的头像,背面是维也纳大学。
瞧,薛定谔纸币,1983年最初畅通,1000先令,是奥地利货币中是第二大的面额了(第一大的是5000先令),放到此刻大概值五张半的毛爷爷。只是很遗憾,到1997年就没再畅通,换成了奥地利著名的医学家、生理学家卡尔·兰德斯坦纳。终归全球那么大,牛人那么多,得风水轮流转嘛。好期望能时光逆转,去奥地利换张1000先令的薛定谔回来供着啊。
图6 图7 奥地利此刻畅通的1000先令。正面和反面皆是卡尔·兰德斯坦纳。兰德斯坦纳是生理学诺奖得到者,是他起首发觉咱们的血液分A,B,O,AB四种类别的,在他此前输血是会死人的。
三、薛定谔不但仅是搞物理
他除了去领领诺奖,参与些物理学的会议外,不忙的时刻他本来十分喜爱滑雪、溜冰、游泳或许爬山的。薛定谔的大名,除了做物理的人耳闻能详外,他也是生物范畴的大牛,预计无几个弟子物的人不晓得他的杰作《寿命是甚么》,这本书给生物界带来了多大的“地震波”真的难以估量;据说搞清除DNA螺旋构造的沃森和克拉克就深受此书作用。物理和生物之外,他还会搞搞哲学、伦理学和宗教探讨。
图8 《寿命是甚么》英文本和中译本。书中最重要的看法以为,物理学和化学准则上可行诠释寿命景象。
四、薛定谔的双重婚姻
不论薛定谔的猫是死是活,那皆是量子几率的难题,但对于薛定谔的婚姻却无甚么不确定的。他公布承认他有好多情妇,包括他物理同事Arthur March的老婆Hilde March。只是不用担忧薛定谔的妻子Anny——Arthur也会时不时陪她去睡个觉。(感受好混乱……)
图9 女子们怎样能抗拒得了这种蝴蝶结呢
1934年,Hilde给薛定谔生了个女儿;1938年纳粹将要入侵奥地利之际,他携带着本人的老婆,以及别人的老婆(Hilde)一块去了爱尔兰。在爱尔兰两个女人又区别(!)同一时间(!)给他生了两个女儿。
图10 薛定谔的妻子及情人。左侧为Ithi Junger,当中为Hilde March,最终一种为薛定谔的妻子Anny。
五、薛定谔“复活”——在《飞出个未来》(Futurama)剧情中
图11 Futurama Wiki中对于薛定谔(角色)的推荐。薛定谔被以为出生于1887年,死于1961年,但被人在公元3011年的纽约街头见到。是以有可能他并未死,却是被冷冻起来了。
注释:《飞出个未来》是一部美国喜剧漫画及动漫片,曾荣获过艾美奖。最重要的讲述一种前纽约外送披萨的小店员 PhilipJ. Fry ,在 2000 年将要到来前的几秒钟被低温冷藏了起来,接下来在未来的 2999 年新年前夕被解冻,以后在未来全球冒险生活的故事。在这种片段中,薛定谔曾经 1129 岁。
在《飞出个未来》的一种片段中,薛定谔复活了。源于他违反交通准则,高于光速15英里/小时(c+15英里/小时)行进,且携带一种装有猫、毒药和铯原子的盒子,因而受到国民警察Fry和URL的追捕。
图12 图13 剧照。
FuturamaWiki(官方指南)中剧本是这样的:
【环形城, Fry 和 URL 用枪指着薛定谔】
Fry : DNA 和身份芯片!
「薛定谔举起他的手, Fry 用一支枪刺了一下,弹出一种全息图写着: NNY DMV , ERWIN SCHRÖDINGER 以及薛定谔的照片」
URL : 埃尔温·薛定谔,嗯?盒子里是甚么,薛定谔?
Sch : 呃 …… 一只猫,少许毒药,另有一种铯原子。
Fry : 猫!活的仍是死的?「薛定谔还没来临及回答」活的仍是死的?「 URL 将薛定谔推向车门,警告他。」
URL : 回答,笨蛋!
Sch : 它此刻是两种态的叠加,直到你开启它,让这种波函数塌缩 ……
「 Fry 映入车中」
Fry : 闭嘴 ……
「 Fry 开启盒子,一只猫跳出盒子,撞上 Fry 。 Fry 尖叫一声。 URL 钻进车内用心看了一下盒子」
URL : 这另有大批毒剂。
……
六、薛定谔对他构建的量子力学说:“咱不喜爱它。”
这种人中鬼才的物理学家到底是怎样看待量子力学中的概率解释的呢?薛定谔本人曾说:“ 咱不喜爱它,咱真的很为咱做的这点量子力学的事宜感觉抱歉。” 以后物理学家Gregor Wentzel 对他说:“ 薛定谔啊,幸亏其别人比你本人更信任你的那个方程……”
图14 量子力学初学,学过量子力学的同学应当能够看懂此中好多公式。
七、薛定谔的猫不过薛定谔取笑量子力学的一个形式
图15 注意薛定谔的猫!这是一种陷阱!
此刻咱们回到薛定谔的猫,还记得它吧。讽刺的是,薛定谔的这种著名的思想实验实质的目的不过为了取笑量子物理的奇怪特性的。
在1935年,爱因斯坦,Boris Podolsky,和Nathan Rosen合写了一篇论文,提议了量子纠缠的奇怪本性——一种量子体系的态其实不是确定的,直到它实质中被测量。
是以,薛定谔写了:
图16 思想实验之薛定谔的猫。
咱们可行建立一种差不多荒谬的案例。一只猫被关在一种铁箱子里,箱子里另有之下装置(这点装置猫是触碰不到的):在一种盖革计数器中,放入少量放射性物质,很少量,在这节课的一种小时内可能唯有一种原子衰变,但也有同样的几率,无衰变;假如衰变产生,计数器管放电,经过一种延迟解放的锤子击碎一种小烧瓶中的氢氰酸。假如咱们把这种体系放那一小时,假如这段时间无原子衰变,咱们可行说猫还活着。用 函数来显示这种体系的状况的话,它将是一种活猫和死猫的混合态。
图17 在为开启箱子此前,体系处于活猫和死猫的叠加态。
这是一种典范的将约束在原子地域的不确定转变为宏观不确定的案例,而宏观不确定性可行干脆经过观测确定下去。这让咱们不行如许天真地接纳一种“模糊的理论模子”来代体现实。而这种案例与那一些摇晃的或没对焦的相机以及云室、雾室的快照不同,它自身其实不包涵全部不清楚的或矛盾的事宜。
来自:中科院物理所
编辑:童妙 实习编辑 曾映雪