[物理]特論薛丁格

自然科學板 2017年2月3日 15:59

嗨嗨，大家好，這裡是阿新(今天的名字還滿短的XD)，由於昨天那篇文章後的投票結果是薛丁格，所以今天就來寫他了OWO。很多人對於薛丁格的印象只有薛丁格的貓，甚至有很多人對於薛丁格的印象就只有在物理課本第一章而已。不過其實薛丁格可以講的東西很多，不只那隻貓，原子軌道.....等他都有建設到，可以說他是現代物理學量子論中，一個很重要的人物。那因為今天這些東西是我在國三升高一的暑假碰的，而且我的筆記本也不見了(真的超哭的QWQ)，所以以下的內容可能會有錯誤，如果你認為哪邊的邏輯怪怪的，或是不清楚也請歡迎發問，那麼讓我們開始吧。 ▼前幾篇文章

[圖] TONYMOLY X 寶可夢 聯名💛

嗨 我是 94i麻幾兔🐰

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-------------------------正文--------------------------- ★前研(言):幾個理論 ①哥本哈根詮釋 在講這個「疑問」之前，必須要講到這一個理論:哥本哈根詮釋，他是由波爾和海森保(測不準定律)所發表的，那因為海森保的出現，我們可以推論這個理論和「機率」有很大的關係。哥本哈根詮釋是量子論中的一個重要的東西，我喜歡把他分成兩大塊來講，不過今天只講和薛丁格的貓有關的就好，哥本哈根詮釋同時和波函數(高一物理)脫離不了關係: →波函數塌縮:也就是一個平行宇宙的概念，一個電子如果通過了雙狹縫，並且撞射到牆壁後，就不會再有任何的位移，因此除了他撞到的點之外，其他地方被撞到的機率皆是0%。假設電子過了雙狹縫之後會撞到牆壁的地方共有x種，則會在此動作進先前，擁有x個宇宙，但是當電子確認撞射到的地點後，這些宇宙就會瞬間塌縮。問題來了:在電子撞到牆壁前，他就有了一個確定性，因此撞到牆壁前的這段時間中，會產生一個「機率疊加態」，也就是不確定的機率。 ↑艾爾文薛丁格方程式所用到的波函數 ②量子交纏理論 量子交纏理論定義是:幾個量子在系統內互動後，會導致彼此狀態表現的影響，因此不能以「單個描述」去講述「單個量子」，因此我們把這個動作稱做交纏 ③去相干理論(Quantum decoherence) 這個理論是以開放的量子系統來說，量子相干性(就是之間的相關程度)會因為和外在環境發生量子糾纏而隨著時間逐漸喪失(想像一下，就是一直互相纏來纏去)，這效應稱為量子退相干 ★艾爾文薛丁格的貓 薛丁格的貓(Schrödinger's Cat)艾爾文薛丁格(Erwin Schrödinger)提出的假設實驗:將一隻貓和一個裝置以及一個裝有氰化氫氣體的玻璃瓶子加上放射性物質(有50%會進行衰變的放射性物質)放進去一個完全封閉的盒子。(意即看不到內部的任何行為)而這一個裝置能偵測粒子衰變，如果有衰變的現象的話，他就會打破玻璃瓶，殺了這隻貓。 ↑裝置的樣子 根據哥本哈根詮釋，在實驗一段時間後，貓會處於又活又死的機率疊加狀態，而外部的人看不到盒子內部，也不知道貓是死了還是活著的。可是，當實驗者觀察盒子內部時，他就會知道貓是活著的還是死了的。而不是同時處於活與死的貓。問題來了:到底機率疊加態疊加是在甚麼時候結束並且塌縮成兩種一種狀態？薛丁格用這個假想實驗反對了哥本哈根詮釋，於當以哥本哈根詮釋解釋宏觀物體會產生矛盾。(題外話，愛因斯坦曾經推薦他使用炸藥的樣子，不過炸藥聽得到聲音，所以他就沒採用了，不過愛因斯坦很討厭海森保就是了xD) 但是同時，根據去相干理論，貓不可能永遠處於生存與死亡的疊加態(雖然假設了他是密閉空間，但是如果拉開以更宏觀的尺度來看的話，他就會和環境融合成一個系統)，由於環境的影響，很快地會產生去相干效應，貓的狀態就會處於生存或死亡(講簡單一點就是機器會不會反應)。因此，無法觀察到這生存與死亡的疊加態。(甚至我們可以說:當我們打開盒子而貓死了，那其實就是我們殺了那隻貓) ↑附上貓貓的生存機率OWO 那薛丁格打臉別人了，所以他們的玻璃心大爆發，幫他們自己辯護了:放射性物質放射出的粒子的行為是一個微觀系統(前面文所敘說的)，而貓的死活是一個宏觀系統。如果單單的針對微觀系統進行分析，可以用兩個量子態的線性組合，來講述放射性物質是否發射出一個粒子，而這也會決定貓的生死，因此這是一個微觀系統的量子行為。(當然，還有很多種解釋方法，不過這裡介紹最經典的)。 ★薛丁格方程式 薛丁格方程式同樣也是艾爾文薛丁格的代表之一，那是量子論中的基底理論，由於他不能用任何的方式推導出來(有時後真的會懷疑他們的腦袋是不是長在脖子上OWO)，所以不能被取代。當時薛丁格提出這些方程式的時候是用偏微分來書寫，比海森保先前的矩陣方程式簡單，因此現在基本都用這一套，那如果要說的話，他是屬於量子力學中的牛頓第二運動定律，從宏觀的亞原子到整個宇宙都適用。他就是上次說的含時與不含時方程式。那這裡直接以結果論去說(因為不能推導，而是用概念和變數去看): ①含時:He=ih(s/st)e其中，H 是波函數總能量e是物理系統的波函數，i是虛數，h是約化普朗克常數，s/st是對於時間的偏微分。 [展開來說:量子總能量以波函數表示時，是原始量作對於時間的偏微分] ②不含時:He=Ee其中，H是波函數總能量，e是波函數，E是能量 但是以上的方程式有刻意精簡化，其意義也和波爾的定態有關(上一篇文章)因為有講過了，這裡不多贅述 哇˙˙我想說提早來打，結果還是拖到這麼晚了ˊˋ謝謝大家的閱讀，第一版本可能有錯字，但是為了準時，我會先發文，發完後進行修正和補充。謝謝你的閱讀，如果你喜歡這篇的話，也請留言告訴我，你的支持是我寫文的動力，有任何的錯誤也請不吝嗇賜教，那麼我們明天見！ 話說，我想先寫文，以免發生今天的悲劇(11:59寫完文 哈哈哈)，所以也要請大家選了 [數學]畢達哥拉斯音律和數學 [地科]洛希球 [化學]核融合與核分裂近代機制                Λ___Λ 　   　  (・∀・) 　|￣￣￣￣￣￣￣￣| _0 日更第五天紀念！ ０ ／|＿＿＿＿＿＿＿＿|＼