作者recorriendo (孟新)
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标题Re: [问题] 人类出现之前的量子力学理论
时间Sat Sep 4 18:20:54 2021
※ 引述《iip06112 (Y-Xian)》之铭言：
: 觉得量子力学真的很玄
: 尤其是有关於「观测」的理论
: 举例来说大家最熟悉的就是薛丁格的猫
: 说箱子里的猫如果我们不去打开箱子（观测）
: 那里面的猫就处於一个不死不活的状态
: 其他还有像是测不准原理、波粒二象性（电子双缝实验）似乎也都跟「观测」有关
: 那我好奇在人类出现之前的世界是怎麽运作的
: 如果没有人类去「观测」
: 那很多事情好像都会变成不确定性的状态？
: 也许有人说或许猫狗牛的观测也算
: 那更进一步
: 生物出现之前的世界是如何运作的呢？
: 希望能钓出大神解答 谢谢
这个问题其实问得很好 基本上就是直击量子力学的核心
整个量子力学的核心世界观就是基於"观测"
(有人说: 如果物理不需要考虑"观测" 那量子力学根本是多余的)
量子力学本身有一套数学架构
这里姑且称之为 Q 架构 (这个架构就包含 Hilbert space, unitary symmetry 等等)
作为物理理论 量子力学说的就是 "所有观测结果 皆与 Q 架构之描述吻合" 不多也不少
超出这个命题的所有论述 即是所谓"量子力学诠释" 其实都已经不算物理
例如原文的问题: 在我的观测之外 是否存在一个客观世界？它如何运作？
这是量子力学诠释的范畴 物理没办法给你答案
对於原文的问题 根据不同量子力学诠释 回覆可以是
[A] 我的观测之外不存在客观世界
[B] 我的观测之外存在客观世界 其本身就是按照 Q 架构运作
([B] 这种主张 应用在薛丁格的猫上
就是说在我未进行观测前 猫确确实实就是活和死的叠加态)
而总括最近十年来有关量子力学基础的研究 最大的启示是:
除了 [A] 或 [B] 很难再有别的自洽主张!!
例如很多人不喜欢"没有客观世界"这个设定 又不相信猫真的可以是叠加态
所以就主张: 有客观世界 但它是按照另一种架构运作
以致猫在我进行观测前每个时间点都确定是"死"或"活"其中之一 只是我不知道是哪个
像这种主张 除非假设非常违反直觉的"客观世界"运作模式
(例如 nonlocality, superdeterminism, retrocausality 等等)
否则都可以证明 会推导出观察结果和 Q 架构不一致的情形 (详见文末注)
回头来讲讲什麽是观测
目前物理学家的共识是 不另外加入别的设定 而直接在量子力学里定义观测
观测就是观测者和被观测者作用产生纠缠
这里观测者可以是任何量子系统
只要能和被观测系统产生纠缠 不一定要人或动物 甚至一颗电子都可以是观测者
当然这里会带出一个结果
即两观测者 一个已和被观测系统产生纠缠 另一个尚未纠缠
对被观测系统的描述就不一样
(我观测猫 你没有观测猫 也没有观测我或其他猫的观测者
那猫对我来说不是叠加态 但对你来说是
不管我有没有意识 是一台照相机还是动物 都没有改变猫对你来说是叠加态的事实)
这一点其实最近几年物理学家满感兴趣的 去年就有两个类似的实验发表
(两者都有不错的科普介绍:
http://t.co/z6ajmPQE7p http://t.co/wjv3LK34mf )
总之结论是
要"理解"量子力学 (记住没有人真正理解量子力学) 必须建立的正确世界观是:
"没有被观测的世界是什麽模样？" 这是物理上无意义的问题
量子力学所有说的 都是有关观测结果的描述
[注] 要探讨哪些诠释是可容许的 必须考虑量子力学的整体架构
如果单单关注猫的问题 当然可以给出各种看似合理的说法
然而连同其他问题一起考量 (主要还是纠缠的问题)
就会有很多 no-go theorems 限制可行诠释的范围
很多书 (甚至教科书)、影片的问题是
花太多篇幅讲波尔、薛丁格等针对猫、月亮等等的见解
当然这些都是很伟大的人物 不过在那时代连纠缠的清楚概念都还没有
遑论後续量子力学基础的各种发展
很多重要的 no-go theorems 都是最近十年内才证明出来的
(想看相关科普介绍可以从
http://nature.com/articles/521278a 入门)
所以那些伟大人物的见解拿到今天很多已经不适用了
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 203.75.79.7 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1630750857.A.101.html
※ 编辑: recorriendo (203.75.79.7 台湾), 09/04/2021 18:32:46
1F：推 jjsakurai: 推 09/04 20:17
2F：推 eldar: 感谢介绍 09/04 22:23
3F：推 breadking: 谢谢大大精彩的解说 推最後一句量子力学就是观测结果， 09/05 03:02
4F：→ breadking: 希望不要再有人拿观测来招摇撞骗 09/05 03:02
5F：推 ncuephysics: 「被观察的事物」和「有观察能力的人」，两者缺一不 09/05 03:53
6F：→ ncuephysics: 可，否则无法成为一个发生的事件。 09/05 03:53
7F：推 Roshiel: 推，大师出现啦 09/05 10:03
8F：→ mantour: 请问superdeterminism目前仍然是一种可能的诠释对吗？ 09/05 14:39
9F：→ mantour: 假设连宇宙中会发生哪些观测都是预定的, 结果也是预定的 09/05 14:45
10F：→ mantour: 应该就不会产生矛盾了 (虽然这样的理论好像没什麽用处) 09/05 14:47
superdeterminism 是逻辑上可行的诠释
有趣的是这个诠释到最近几年才愈来愈受到关注
可能是 Sabine Hossenfelder 一直广告它的关系XD
11F：推 HeterCompute: 推，以前学校学只会shut up and calculate 09/05 21:02
12F：推 skking: 但把观测和纠缠连结 应该不是哥本哈根的诠释 09/05 22:22
13F：→ skking: 依照内文的说法 这诠释就不算是物理 但它又像是物理 09/05 22:25
比较完整版本的哥本哈根诠释假定了一个界线 (现今被称作 Heisenberg cut)
这个界限之下 测量装置和被测量系统以纠缠描述
这个界限之上 波函数就塌陷了 回归经典物理描述
可看海森堡的原文 虽然没用"纠缠"这个词 但数学就是纠缠
http://philsci-archive.pitt.edu/8590/1/Heis1935_EPR_Final_translation.pdf
当然这个界线确切到底在哪 就是一切争论的源头
海森堡这里论述界线的选取可以是任意的 不影响对观测结果的预测
14F：推 sunev: 在某种程度上，的确是先学会怎麽算比较重要啊... 09/06 10:56
15F：推 jackliao1990: 计算结果有没有物理意义再议 09/06 11:46
※ 编辑: recorriendo (203.75.79.7 台湾), 09/06/2021 18:12:02
※ 编辑: recorriendo (203.75.79.7 台湾), 09/06/2021 18:24:25
16F：推 mystage: 看完了推，引用连结还没看完 09/11 01:02
17F：推 mystage: 连结也看了，我比较相信没有客观状态 09/11 01:12
18F：推 skking: 看了些文章 感觉用纠缠诠释观测并不像是目前广泛的看法 09/12 11:57
19F：→ skking: Schlosshauer在2019讨论去相干的文章 确实用entanglement 09/12 12:00
21F：→ skking: 不过 纠缠似乎有些数学的条件 无法分解成特定型式 例如 09/12 12:12
23F：→ skking: 也有人说量子相关(correlation)未必就只有纠缠 例如 09/12 12:18
25F：→ skking: 量子与古典的区分 其实是很热门的物理课题 09/12 12:22
26F：→ skking: 或许海森堡只是认为观测会产生"关连" 而非更局限的"纠缠"? 09/12 12:26
27F：→ skking: 紫外光电磁场游离氢原子会不会产生两者的纠缠态？ 09/12 12:28
28F：→ skking: 题外话, Aharonov等人反倒使用海森堡表象来解释双狭缝干涉 09/12 12:36
30F：嘘 pionlang5566: 老实说这根本已经不是物理了 扯到怎麽解释就不算 09/15 20:49
31F：→ pionlang5566: 讲好听的叫哲学 讲难听就是瞎掰 09/15 20:49
32F：推 Ebergies: 对被观测系统的描述就不一样 这想法好像蛮有趣的 09/22 16:10
33F：→ Ebergies: 但光波退相干後，其他观测者有办法将整个系统视作未退吗 09/22 16:16
34F：→ Ebergies: 不知道我这个问题算不算清楚 09/22 16:16
35F：→ recorriendo: "被观测系统+环境"是叠加(纠缠)态 环境就可以包含其 09/23 08:37
36F：→ recorriendo: 他观测者 退相干是指数学上trace out环境後被观测系 09/23 08:37
37F：→ recorriendo: 统可用古典机率处理 09/23 08:37
38F：推 Ebergies: 啊我搞混了，是否退相干只对机率的计算方式有影响 09/23 09:19
39F：→ Ebergies: 恩，我只是在想这种方式能否制造一个类似 EPR 的情境 09/23 09:27
40F：推 jodawa: 推 10/09 04:23