2025國際量子科學技術年系列活動
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薛丁格的貓是量子力學中的一個著名思想實驗,假設將一隻貓與一瓶裝有氰化氫毒氣的玻璃瓶,以及放射性物質一起放進一個密閉且不可見的盒子中。放射性物質可能會隨機衰變。如果放射性物質沒有發生衰變,則系統不會有任何變化,貓咪存活;然而,如果放射性物質衰變了,則會觸發機制,擊破玻璃瓶釋放毒氣,導致貓咪死亡。
在這樣的封閉系統中,貓咪的生死與放射性物質的狀態密切相關。當實驗進行到某個時間點,未打開盒子時,根據量子力學,貓的狀態處於「疊加態」,即既是活的,又是死的,兩種狀態的機率各半。然而,當我們打開盒子的一瞬間,對系統進行「量測」,貓的量子態就會「塌縮」到一個「確定態」,貓咪會變成或是活的,或是死的,無法同時存在於兩種狀態。
手套的想像實驗:假設將一對手套(必定是一隻左手和一隻右手,這便是所謂的「糾纏」)分別放入兩個密閉的箱子中,而我們事先並不知道哪隻手套在哪個箱子裡。根據量子力學的疊加態原理,未進行「量測」時,系統不會發生「量子塌縮」至「確定態」,因此,每個箱子中出現左手或右手手套的機率應該各為一半。假設這兩個箱子被分別送往極為遙遠的兩地,距離遠到甚至超過光速在打開箱子時間內所能傳遞的範圍。當我們打開其中一個箱子,若發現其中是左手手套,便能瞬間確定另一個箱子中的手套必然是右手。
這似乎與量子力學的「量子塌縮」概念相矛盾,因為未進行量測的系統不應發生塌縮。然而,當我們對其中一個箱子進行量測後,立即得知了另一個「未量測」箱子中的手套狀態。這看似訊息的傳播速度超越了光速,從而違反了狹義相對論。這正是愛因斯坦所稱的「鬼魅般的超距作用」,即量子糾纏中存在超越時空限制的瞬時關聯性。
然而,這並不意味著量子糾纏能用來傳遞可操作的訊息。無論我們對其中一個箱子進行何種量測,對另一個箱子旁的人來說,手套是左手或右手的機率依然各半,且他也不會知道另一邊已經進行了量測。因此,量子糾纏並未真正違反狹義相對論。
下載這個檔案,可以得到對戰所需要的棋盤、骰子、棋子。將檔案的前兩張以A4紙印出,然後剪下骰子黏合成立方體以便投擲;棋子則用刀片切割,可讓雙方使用。(規則內含在PPT檔的第三張,可視狀況印出)
下載這個檔案,可以得到對戰所需要的棋盤、骰子、棋子。將檔案的前四張以A4紙印出,然後剪下骰子、跟棋子黏合成立方體以便投擲;棋子故意做成可四等分對摺,因此可在對折後用刀片或是剪刀切割,縮短製作時間。(規則內含在PPT檔的第五張,可視狀況印出)
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