作者kyoyagami (Sympathy for the Devil)
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标题Re: [推荐] 上帝掷骰子吗-量子物理史话
时间Sun Apr 14 02:00:49 2013
既然有人有兴趣爱因斯坦到底跟量子力学在争什麽
这边就简单说明一下,资料来源都是标题的这本书
在说明这个问题之前,我们先考虑一个问题:
「世界是否独立於我们的认识存在?」
或许对有些人来说,这个问法太哲学了,我们也可以理解成这个问题
「你认为这个宇宙,没有人(或其他高等生物)去认识他时,宇宙存不存在?」
先考虑一下,我们下面会解答。
爱因斯坦的提问「上帝掷骰子吗?」实际上并不是在反驳机率问题。
对爱因斯坦来说,这是一个世界本体该如何组成的问题。
我们先说明量子物理中,哥本哈根诠释的主张
海森堡在1925年提出了矩阵力学
矩阵力学本来是为了解决波耳原子模型问题而提出的
在波耳的原子模型中,电子拥有各个位阶,我们不能观察到那个位阶的物理量
我们只知道两个位阶的物理量差。
海森堡是个经验主义者,他认为传统的物理学假设了太多不能观测的东西
所以他采用了矩阵力学来解决这个问题。
详细的数学以及逻辑论证请看书,
总之,矩阵力学完美的解决波耳模型原本遇到的困难,但除了有个小问题以外。
在矩阵力学中,如果我们把动量设定成代号p,位置设定成代号q
p x q不等於q x p。这下可好玩了,传统的交换率竟然不管用。到底是怎麽回事?
海森堡不愧是当代最伟大的物理学家之一,他在1927年想通了这个问题
关键就出在「测量行为」上。我们要知道动量与位置,就不得不测量
但是要怎麽测量呢?不管是触摸到,看到或是听到,总之不是透过感知就是仪器吧
我们现在只考虑「看到」,我们要怎麽「看到」一个量子呢?
那就必定得有光反射了。一般状况,光子的反射能量对物体很难产生干涉
光子撞到一般物体就像蚂蚁撞到蓝鲸一样,几乎无法影响观测数据。
我们大可先测量动量,再测量位置,误差微不足道。
可是量子跟光子,那就不一样了,光子撞到量子,两个能量差不多的东西相撞
你愈想要想要精确测量量子的动量,那对於位置的误差就会愈大。
海森堡给了一个误差乘积的公式,详请请参阅本书。
这样的东西,台湾过去翻译成测不准原理,现在大多称呼为不确定性原理。
简单来说,要把一个量子的所有物理量都精确测量是不可能的
波耳进一步说,因此,要确定量子是波还是粒子也是不可能的。
当你愈精确定义量子的波动性质,量子的粒子性质就愈少。反之亦然
说到这边或许你已经想问了,这三小?我们还是不知道量子「本来」是什麽?
对,波耳会说,当我们觉得量子是波动,他就是波动。
我们觉得他是粒子,他就是粒子,这世界没有什麽「本来」。
所以,一个量子唯有我们观测时才存在,如果我们不观测,那量子就无意义
而无意义=不存在!
这样的主张,与不确定性原理,波恩的量子机率分布合称「哥本哈根解释」
看到这里各位是不是已经发现问题了?
是的,如果我们不观测,量子就不存在,可是这世界(宇宙)可是量子组成的啊!
波耳的主张也可以做一个逻辑延伸,如果没有人(或高等生物)来观测
世界就不存在。
所以我们回到一开始的问题:「世界是否独立於我们的认识存在?」
如果你的答案是yes,恭喜你,你是爱因斯坦的盟友
这看起来很像废话,世界要是没有高等生物就不存在,这不是太扯了吗?
持这种观点,哲学上叫做「客观实在的本体论」
这样的观点,最极端的是18~19世纪法国科学家拉普拉斯
他认为只要我们能够发现所有的物理法则与数据
我们就可以完全预测世界的过去与未来。
这也是古典物理学背後的形上学,美丽,和谐,有规律的因果决定论。
不过量子物理把这个形上学k得支离破碎
1927年跟1930年的索尔维会议上,爱因斯坦提出了好几个思维实验
想把物理学的本体论重新「导正」回那古典物理的黄金景像。
但接招的波耳每每都指出爱因斯坦思维实验的遗漏
并且证明哥本哈根诠释的更有效性。
古典物理的世界从此倾然崩塌,那个美丽且遵循因果律,拥有无上确定性的
古典物理世界,如今只剩下断垣残壁。
当然,对古典物理那个美好时代缅怀的物理学家仍大有人在
60年代贝尔提出「贝尔不等式」,试图继承爱因斯坦的遗志,回复那古典的荣光
在80年代时,我们终於有能力将爱因斯坦的思维实验附诸实行,看起来
古典派枕戈待旦,大有一举翻盘之势,可惜实验成果出来,量子物理颠扑不破
反而让古典物理形上学仅剩的断垣残壁更加沧桑与斑驳。
可是量子力学就没问题了吗?不不不,衍伸出来的问题可更多
哥本哈根诠释说:「当我们不观测,量子就以机率形式於空间中无所不在。」
又说:「只要你一观测,就会造成量子态的塌陷,机率就消失了。」
好了,为什麽一观测量子态就塌陷? 观测这件事情为什麽这麽重要?
後来就衍伸成为了解决量子物理困境的某一条路线:「意识研究。」
冥冥之中历史又来了一次循环,唯物与经验主义的古典物理原本已经把唯心主义
杀到历史的角落,结果到最後,量子物理中的哥本哈根诠释却要倚赖唯心主义的
「意识」。不禁让人感叹,难道这样的循环才是世界的根本法则吗。
如果要知道更详细的状况,还是看书吧,书中对於量子物理衍伸出来的学术以及
哲学问题详尽非常多,意识只是其中一种还没成功的解套方法而已。
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◆ From: 220.136.161.86
1F:→ WINDHEAD:现在比较倾向用退相干来诠释了,态塌缩只是数学运算 04/14 02:16
2F:→ WINDHEAD:的时候方便,但哲学上的麻烦很难解 04/14 02:16
3F:推 WINDHEAD:有兴趣可以参阅2012诺贝尔物理奬的工作, 04/14 02:20
4F:→ kyoyagami:退相干本书也有提到,不过我受限个人学力,看不太懂 @@ 04/14 02:21
5F:→ hereafter:我承认自己看不懂这篇... 04/14 04:35
6F:→ hereafter:不过的确量力的观测是古典物理很少人去想到的事情 04/14 04:35
7F:→ hereafter:或者说注意到 04/14 04:36
8F:推 tonybin:机率的塌陷的简单诠释就是那个薛丁格的内裤啦 04/14 05:01
9F:→ caseypie:........很奇异的诠释法,或者说是很典型的民科风 04/14 07:54
10F:推 qlz:民科= = 04/14 08:41
11F:→ wxynod:科普类书籍对於测不准原理这麽解释很普遍﹐时间简史一书也 04/14 08:49
12F:→ wxynod:是这麽解释的﹐但是这其实是张冠李戴。测量手段导致的问题 04/14 08:50
13F:→ wxynod:是另一范畴﹐此原理是薛定谔方程的数学推论﹐与测量无关。 04/14 08:52
14F:嘘 hanmas:这跑错版了吧 04/14 09:54
15F:→ WINDHEAD:科普书的解释其实都搔不到痒处... 04/14 10:16
16F:→ decorum:我对科学史外行 难以评论 但第2段所谓宇宙存不存在的问题 04/14 15:55
17F:→ decorum:对近代西方哲学的发展实在太无知 Kant之後的观念论都不否 04/14 15:58
18F:→ decorum:定外在世界的客观存在 康德被称为哲学的哥白尼 不是瞎说的 04/14 16:01
您老还真奇怪,三天两头说他人无知或一知半解
我们什麽时候有讨论到「哲学家」的本体论了?
因为你的主张很短,我想应该可以这样列出以理解
1.Kant以後的观念论不反对客观实在的本体论。
2.根据1,因此,西方的科学家也不可能反对客观实在的本体论。
这个主张一看就知道total nonsense。谁证明过哲学家的哲学概念可以影响到科学家了?
要证成这样的主张,就变成得考察科学史,可是您对科学史又自称外行,所以到底是谁
无知?不过我可以理解,这也不是您第一次犯这种论证毛病了。
还望您下次要指责别人无知或一知半解之前,先看看自己的主张是不是漏洞百出。
而不是犯这种很基本的论证失误,却还指责他人无知,这是很可笑的。
※ 编辑: kyoyagami 来自: 220.136.161.86 (04/14 21:12)
19F:推 Fredck:PUSH 04/16 18:30
20F:推 andystupid:推 04/17 18:03