简历阅读 -爱因斯坦和施林德如何杀死一只猫

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爱因斯坦和施林德如何杀死一只猫

法西斯主义的兴起塑造了薛定谔的猫寓言。

在量子理论所有奇异的方面中,很少有比欧文Schrödinger著名的关于

Of量子理论的所有奇异方面,很少看起来比埃尔沃·施林德的着名寓言捕获的猫既不是既不活着也不死的人。它描述了一只锁在无窗口内侧的猫,以及一些放射性物质。如果放射性物质恰好腐烂,则设备释放锤子,撞击杀死猫的小瓶。如果没有检测到放射性,则猫生命。Schrödinger梦想这个令人难以置疑的情景来嘲笑他认为是量子理论的荒谬特征。根据该理论的支持者,在任何人打开盒子检查猫之前,猫既不活着也没有死;它存在于奇怪的典型量子状态的活性和死亡状态。

今天,在我们这个充斥着棒棒糖的世界里,薛定谔的奇怪的小故事经常被用来取笑,其基调比阴郁更滑稽。1.它也成为了哲学和物理学中一系列困惑的旗手。在薛定谔自己的时代,尼尔斯·波尔和维尔纳·海森堡宣称,像猫应该处于的那种混合状态是自然界的基本特征。其他人,比如爱因斯坦,坚持认为大自然必须做出选择:活着还是死,但不能两者兼而有之。

虽然Schrödinger的猫作为Meme蓬勃发展,但讨论往往忽略了寓言的一个关键方面:Schrödinger首​​先构想它的环境。这与覆盖世界大战,种族灭绝和德国智力生活的拆除,施林德的思想转向毒药,死亡和破坏,这并不巧合。然后,Schrödinger的猫应该提醒我们超过量子力学的令人陌生的陌生性。它还让我们提醒我们,科学家就像我们其他人一样,人类的感觉和恐惧。

知识的死亡:20世纪30年代发生在欧洲纳粹德国的令人不安的暴力事件,包括像这样的焚书事件,影响了当时生活的各个层面,一直到科学家们用什么样的隐喻来描述他们的工作。 美国国家档案馆


s薛定谔1935年暑假期间制作他的猫的情况下,与爱因斯坦密切对话。这两个已经固化了他们的友谊在20世纪20年代末,当他们都居住在柏林。到那个时候,爱因斯坦的相对论已经一跃他享誉世界。他的日程安排成为与各委员会会议的尘世关注联赛打断,绊倒了犹太复国主义的原因,沿着他的科学追求。薛定谔,短小精悍奥地利,介绍了他对量子力学的波动方程(现简称为薛定谔方程)之后被提升到柏林大学的教授于1927年,短短的一年时间。他们一起享受raucus维也纳香肠各方-的维纳Wurstelabendebashes是薛定谔托管在附近爱因斯坦的夏家湖他的房子和帆船。

很快,他们友好的聚会就停止了。希特勒于1933年1月就任德国总理。当时,爱因斯坦正在加州帕萨迪纳拜访他的同事。在他离开期间,纳粹突袭了他在柏林的公寓和避暑别墅,并冻结了他的银行账户。爱因斯坦从普鲁士科学院辞职,并迅速安排在新泽西州的普林斯顿定居,成为新成立的高级研究所的首批成员之一。

薛定谔回答了新的转折。火药不见了,猫也不见了。

与此同时,薛定谔不是犹太人,在政治上也比爱因斯坦低调,那年春天,当纳粹举行大规模焚书集会并将种族限制扩大到大学教师时,他惊恐地看着。薛定谔在牛津大学接受了奖学金,并在那年夏天离开了柏林。(他后来定居在都柏林)8月,他在路上给爱因斯坦写信,“不幸的是(和我们大多数人一样),近几个月来,我没有足够的精神平静来认真地做任何事情。”2.

没过多久,他们的交流又开始了,曾经悠闲的散步现在被跨大西洋的邮政所取代。在1933年戏剧性的颠覆之前,两位物理学家都对量子理论做出了巨大贡献;事实上,他们两人都因在这一领域的研究而获得了诺贝尔奖。然而,两人都对他们的同事试图弄懂这些方程式的努力感到失望。拿着纸和邮票,他们又回到了激烈的讨论中。3, 4

萨波尔斯基大学TH-F1

微调很好

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1935年5月,爱因斯坦发表了一篇关于高级学习研究所的两位同事的论文,鲍里斯波尔斯基和内森罗森,对量子力学的收费是不完整的。存在“现实元素”,它们写了 - 物理对象的定义数量或属性 - 对于哪个量子理论仅提供概率。5.在六月初,施德丁们写道,祝贺他的朋友在最新的论文中,赞扬爱因斯坦,以“公开称之为教条量子力学来叙述我们过去常常在柏林讨论这么多的东西。”十天后,爱因斯坦回应了,向薛定林发泄“认识论 - 浸透的狂欢应该结束” - 他们每个人都与尼尔斯Bohr和他的年轻射频相比,像Werner Heisenberg一样,他们认为量子力学完全描述了一个自然,本身,概率。6.

这产生了即将要出生的猫的第一蛛丝马迹。在后续的信薛定谔,爱因斯坦问他的朋友想象,已被放置在两个相同的,封闭的箱子一个一个球。在此之前无论是打开盒子,在第一个框中找到球的概率是50%。爱因斯坦怀疑,这是一个完整的描述,认为原子域的正确的理论应该是能够计算定值。只计算概率,爱因斯坦,这意味着停止短。

薛定谔的热心回复的鼓励下,爱因斯坦甚至进一步推他的球的盒中的比喻。如果小规模的过程中,物理学家用来谈论扩增到人类的大小?在八月初写薛定谔,爱因斯坦制定了一个新的场景:设想一个充火药,这是内在不稳定的,因为有可能不会爆炸了一年多的过程。“原则上,这可以很容易地将量子机械为代表,”他写道。而薛定谔自己的方程解看起来明智在早期,“一年的课程后,这不再是在所有的情况下。相反,ψ功能”诚波函数是薛定谔曾引入1926-量子理论背‘然后描述了几分尚未和已经爆炸系统的配合’。甚至没有玻尔,爱因斯坦打鸣在他的信,应该接受这样的废话,因为“在现实中就是没有爆炸之间的和不爆炸的中介。”7.爱因斯坦坚持认为,大自然必须在这两种选择之间做出选择,因此物理学家也应该如此。

爱因斯坦可以找到许多不同的大规模效应的例子来批评量子概率描述。他特别选择了火药库爆炸造成的明显损害,这很可能反映了欧洲局势的恶化。早在1933年4月,他就写信给另一位同事,描述他对希特勒这样的“病态煽动家”是如何上台的看法,并停下来说“我相信你知道我是多么坚定地相信所有事件的因果关系”——量子和政治都是如此。同年晚些时候,他在伦敦一座座无虚席的礼堂里讲演了“这些动荡时期的赤裸裸的闪电”。对另一位同事,他惊恐地观察到“德国人正在大规模秘密重新武装。工厂日夜运转(飞机、轻弹、坦克和重型武器)”-这么多的炸药准备爆炸。1935年,他公开宣布放弃自己先前对和平主义的承诺。8.

也许是受到他们最近一次交流的启发,Schrödinger开始写一篇关于“量子力学的现状”的长篇文章。在收到爱因斯坦关于爆炸火药的信一周半后,Schrödinger回复了一个新颖的转折。火药不见了,猫也不见了。

在前进的法西斯主义的鼓声中,难怪关于盒子里的球的言论演变成了爆炸、毒药和对生与死的病态计算。

“在钢承压室与铀很少量的准备了盖革计数器,”薛定谔写信给他的朋友,“这么小,在接下来的一个小时它只是作为可能期望一个原子衰变为没有。经放大的中继提供第一原子衰变碎裂一小瓶氢氰酸。这和残酷,猫也被困在钢室“。正如爱因斯坦的例子,薛定谔想象中的约定时间流逝。然后,根据量子力学“的生活和死猫是在同等程度变淡。”爱因斯坦很高兴。“你的猫展,我们是完全一致的,”他在九月初写道。“Aψ功能包含生活还有死猫只是不能被视为事务的实际状态的描述。”9

在爱因斯坦九月的信发表几个月后,薛定谔现在著名的猫的例子以几乎相同的措辞出现在杂志上自然死亡.10.但几乎没能出版。就在他向该杂志提交草稿几天后,创刊编辑——一位名叫阿诺德·柏林内的犹太物理学家——被解雇了。Schrödinger曾考虑撤回这篇文章以示抗议,但直到柏林本人出面调停后才软化态度。11.

Schrödinger那个夏天的想法不仅仅是担心柏林人受到虐待。Schrödinger毫不掩饰自己对纳粹政权的厌恶,当被迫逃离柏林时,他变得彻头彻尾的听天由命。他在日记中沉思道:“也许我已经了解得够多了。这个世界。到达牛津几个月后,一位来访的朋友注意到他是多么的不开心,流离失所的压力加剧了每日的悲惨新闻。1935年5月,就在爱因斯坦、波多尔斯基和罗森·帕克在《印刷品》上发表文章时,薛定谔在英国广播公司电台发表了一篇20分钟的关于“自由的平等性和相对性”的演讲,回顾了历史上“绞刑架、木桩、剑和大炮曾多次将受尊敬的人从政治压迫中解放出来”。12.在前进的法西斯主义的鼓声中,毫不奇怪关于盒子里的球的说法如此迅速地演变成爆炸、毒药和对生与死的病态计算。

当他的文章出版时,薛定谔写信给波尔,试图再次了解波尔和其他人如何与量子力学的奇异特性和睦相处。与爱因斯坦一样,薛定谔渴望亲自与玻尔讨论这些问题,“但现在的时代已经不适合进行愉快的旅行了。”更大的问题迫在眉睫。薛定谔写道,他“希望再次永久地呆在某个地方,也就是说,很有可能知道自己在未来5年或10年里要做什么。”13.只靠可能性生活已经付出了代价。

然而,欧洲仍然沉入黑暗中。在Schrödinger介绍了他的寓言中,纳粹工程师在商标名称下开始使用自相同的毒药,“Zyklon B” - 在他们残酷的汽室中开始使用自相同的毒药。1942年3月,就在他预定的驱逐到集中营,Schrödinger的前编辑自然死亡阿诺德·柏林(Arnold Berliner)最终自杀了,这是一种可怕的必然。14.


n次,Schrödinger认为会削弱量子力学的挑战,变成了教授学生理论时最熟悉的比喻之一。量子力学的一个核心原则是粒子可以以“叠加”状态存在,同时具有两种相反的性质。虽然我们在日常生活中经常面临“非此即彼”的决定,但大自然——至少按照量子理论的描述——可以采用“非此即彼”的方法。

几十年来,物理学家们成功地创造薛定谔猫态的所有方式在实验室里,哄物质的微观位为“既和”叠加和探测它们的属性。尽管薛定谔的预订,每一个测试使用从量子力学的预测相一致。在最近的一个例子,和我的同事证明了中微子,亚原子粒子互相作用非常弱与普通物质,可行驶数百英里,在这样的猫一样的状态。15.

然后,有一个双重讽刺,然后,到Schrödinger的他的两次讽刺的故事。首先,虽然Schrödinger的猫仍然是(以外)的物理教室众所周知,但很少还记得Schrödinger推出他的寓言来批评量子力学而不是阐明它。第二,甚至更多的说明:Schrödinger的猫在其一天送达了一个更广阔的世界的Synecdoche,它已经变得过于奇怪 - 并且有时候,太威胁要理解。


David Kaiser是麻省理工学院科学、技术和社会项目的德国豪森教授,也是麻省理工学院物理系的教授。

工具书类

1.折痕,R.P.&Goldhaber,A.量子的时刻W.W.诺顿公司,纽约,纽约州(2014)。

2.摩尔,W.薛定谔:生命与思想纽约剑桥大学出版社(1989)。

3.精细,A.摇摇欲坠的游戏:爱因斯坦、现实主义和量子理论芝加哥大学出版社,芝加哥(1986)。

4.Kaiser,D.将人类演员带回舞台:爱因斯坦-玻尔辩论的个人背景。英国科学史杂志27.,129-152(1994)。

5.爱因斯坦,A.,Podolsky,B.,&Rosen,N。可以考虑Quantum-Moreformical的描述完整吗?物理回顾47., 777-780 (1935).

6.好的,A。摇摇欲坠的游戏:爱因斯坦、现实主义和量子理论芝加哥大学出版社,芝加哥(1986)。1935年6月7日薛定谔写给爱因斯坦的信和1935年6月17日爱因斯坦写给薛定谔的信。

7.罚款,A。摇摇欲坠的游戏:爱因斯坦、现实主义和量子理论芝加哥大学出版社,芝加哥(1986)。1935年8月8日爱因斯坦给薛定谔的信。

8.Rowe, D.E. & Schulmann, R。爱因斯坦对政治普林斯顿大学出版社,普林斯顿,NJ(2007)。

9.很好,一个。摇摇欲坠的游戏:爱因斯坦、现实主义和量子理论芝加哥大学出版社,芝加哥(1986)。从薛定谔信爱因斯坦,1935年日8月19日从爱因斯坦到薛定谔,1935年9月4日。

10.Schrödinger, E. Die gegenwärtige Quantenmechanik的情况。自然死亡23.,807-849(1935)。

11.阿诺德·柏林纳博士和自然死亡.自然136., 506 (1935).

12摩尔,W。薛定谔:生命与思想纽约剑桥大学出版社(1989)。引用Schrödinger的日记和1935年BBC演讲。

13摩尔,W。薛定谔:生命与思想剑桥大学出版社,纽约,纽约(1989年)。1935年10月13日薛定谔给玻尔的信。

14Ewald,P.P.和Born,M.Arnold Berliner博士(讣告)。自然150.284(1942)。

15. Formaggio,J.A.,Kaiser,D.I.,Murskyj,M.m.,&Weiss,T.e.违反中性振荡中的Legget-Garg不平等。物理评论信117.,050402(2016)。

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