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电子的轨迹原来那么奇妙而深不可测。 奥地利物理学家埃尔文·薛定谔是量子力学的奠基人之一，但是他最为大众所知的，却是他从未做过的一项试验：一个关于猫的思想试验（即薛定谔的猫实验）他假想将一只猫置于一个密闭盒子内，里面安放了一个一小时内有50%几率杀死猫的装置。在那一小时的结尾，他提出一个问题，现在猫是活的还是死的？常识告诉我们，猫不是活的，就是死的。  但是，薛定谔指出，根据量子物理，在打开盒子的前一瞬间，猫既是活的也是死的，即猫处于生与死的混合状态。同时只有打开了盒子，我们才能知道猫是生还是死。除此之前，猫一直处于一种混沌可能性的状态，既生又死。  薛定谔的观点听起来很荒谬。他发觉，量子物理如此难以理解，以至于他本人都放弃验证此理论，并转而研究生物。虽然薛定谔的猫看上去很荒谬，但是，它却是很真实的，也是很基础的。如果量子物体不能同时处于双重状态，我们现在用来观看视频的电脑就不会存在量子的叠加现象。量子的叠加现象是自然物质波粒二象性作用的结果。  一个物体要想有波长，就必须扩展空间范围。这就意味着，它必须同时占据许多位置，限制在很小空间的物体就不可能太明晰。所以它同时存在于波长内的许多不同地点。物体的波长我们在日常生活的物品中看不到，因为这些波长在变短的同时却有增长的趋势，而因为猫相对而言比较大和重。如果我们取一个原子并放大到太阳系大小，那么猫奔向物理学家产生的波长，就相当于太阳系里的一个小原子。它小到很难去探测，所以我们从未看到猫的波动。但是，很小的物质，比如说一个电子，却是能表明波粒二象性存在的证据。如果我们一次把一个电子射向一个有两个狭窄裂缝的装置，远处的电子会像物质一样马上被探测出在哪个位置。  我们大量重复此实验持续追踪所有电子的轨迹，你会发现它们的轨迹表现出了波的特征。大量电子聚集在条纹区间内。但是在没有电子的区间之中夹杂遮挡住了一个细微裂缝，在这个细微裂缝中，条纹区间就不复存在。这表明，电子的集聚形式是电子同时有两个可穿过的裂缝，但是作用结果却是一个电子无法选择通过哪个裂缝，通过裂缝的电子却是同时发生的这种叠加状态。也可由现代科学解释，饶原子核旋转的电子的轨道是分散的似波轨道。它使两个原子靠近，电子不需要选择原子轨道，只需要共享轨道。这就是化学键的形成形式。分子中的电子不是在原子A或B中，而是在A和B中。  如果你添加更多的原子，电子会更加扩散，同时被大量原子共享，电子并不是牢固地绕某个原子旋转，而是在空间内绕着分子旋转。这种庞大的状态叠加，表明了电子是如何在导体，绝缘体和半导体间运动的。了解电子被原子共享的方式，使我们有可能精确地控制半导体材料的性能。比如说，硅将不同的半导体以正确的方式组合，令我们可以将晶体管制造成很小的规模。而大规模集成电路放在电脑芯片里，这些芯片和扩散的电子掌控你们的电脑。  有这么一个老笑话，互联网的存在使我们可以分享关于薛定谔的猫的视频。但是，溯本求源，互联网的出现却要归功于一位奥地利物理学家和那只虚构的猫。 参考资料 1.Wikipedia百科全书 2.天文学名词 3. LI HAO-TED-+Qiwen Lu 如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 翻译：LI HAO 审核：Qiwen Lu/天文志愿文章组-空梦 排版：零度星系 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./watch?v=UjaAxUO6-Uw 本文由LI HAO翻译自TED的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。 注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。 结束，感谢您的阅读与关注全文排版：天文在线（零度星系） 转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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