作者recorriendo (孟新)
看板Physics
標題Re: [問題] 人類出現之前的量子力學理論
時間Sat Sep 4 18:20:54 2021
※ 引述《iip06112 (Y-Xian)》之銘言：
: 覺得量子力學真的很玄
: 尤其是有關於「觀測」的理論
: 舉例來說大家最熟悉的就是薛丁格的貓
: 說箱子裡的貓如果我們不去打開箱子（觀測）
: 那裡面的貓就處於一個不死不活的狀態
: 其他還有像是測不準原理、波粒二象性（電子雙縫實驗）似乎也都跟「觀測」有關
: 那我好奇在人類出現之前的世界是怎麼運作的
: 如果沒有人類去「觀測」
: 那很多事情好像都會變成不確定性的狀態？
: 也許有人說或許貓狗牛的觀測也算
: 那更進一步
: 生物出現之前的世界是如何運作的呢？
: 希望能釣出大神解答 謝謝
這個問題其實問得很好 基本上就是直擊量子力學的核心
整個量子力學的核心世界觀就是基於"觀測"
(有人說: 如果物理不需要考慮"觀測" 那量子力學根本是多餘的)
量子力學本身有一套數學架構
這裡姑且稱之為 Q 架構 (這個架構就包含 Hilbert space, unitary symmetry 等等)
作為物理理論 量子力學說的就是 "所有觀測結果 皆與 Q 架構之描述吻合" 不多也不少
超出這個命題的所有論述 即是所謂"量子力學詮釋" 其實都已經不算物理
例如原文的問題: 在我的觀測之外 是否存在一個客觀世界？它如何運作？
這是量子力學詮釋的範疇 物理沒辦法給你答案
對於原文的問題 根據不同量子力學詮釋 回覆可以是
[A] 我的觀測之外不存在客觀世界
[B] 我的觀測之外存在客觀世界 其本身就是按照 Q 架構運作
([B] 這種主張 應用在薛丁格的貓上
就是說在我未進行觀測前 貓確確實實就是活和死的疊加態)
而總括最近十年來有關量子力學基礎的研究 最大的啟示是:
除了 [A] 或 [B] 很難再有別的自洽主張!!
例如很多人不喜歡"沒有客觀世界"這個設定 又不相信貓真的可以是疊加態
所以就主張: 有客觀世界 但它是按照另一種架構運作
以致貓在我進行觀測前每個時間點都確定是"死"或"活"其中之一 只是我不知道是哪個
像這種主張 除非假設非常違反直覺的"客觀世界"運作模式
(例如 nonlocality, superdeterminism, retrocausality 等等)
否則都可以證明 會推導出觀察結果和 Q 架構不一致的情形 (詳見文末註)
回頭來講講什麼是觀測
目前物理學家的共識是 不另外加入別的設定 而直接在量子力學裡定義觀測
觀測就是觀測者和被觀測者作用產生糾纏
這裡觀測者可以是任何量子系統
只要能和被觀測系統產生糾纏 不一定要人或動物 甚至一顆電子都可以是觀測者
當然這裡會帶出一個結果
即兩觀測者 一個已和被觀測系統產生糾纏 另一個尚未糾纏
對被觀測系統的描述就不一樣
(我觀測貓 你沒有觀測貓 也沒有觀測我或其他貓的觀測者
那貓對我來說不是疊加態 但對你來說是
不管我有沒有意識 是一台照相機還是動物 都沒有改變貓對你來說是疊加態的事實)
這一點其實最近幾年物理學家滿感興趣的 去年就有兩個類似的實驗發表
(兩者都有不錯的科普介紹:
http://t.co/z6ajmPQE7p http://t.co/wjv3LK34mf )
總之結論是
要"理解"量子力學 (記住沒有人真正理解量子力學) 必須建立的正確世界觀是:
"沒有被觀測的世界是什麼模樣？" 這是物理上無意義的問題
量子力學所有說的 都是有關觀測結果的描述
[註] 要探討哪些詮釋是可容許的 必須考慮量子力學的整體架構
如果單單關注貓的問題 當然可以給出各種看似合理的說法
然而連同其他問題一起考量 (主要還是糾纏的問題)
就會有很多 no-go theorems 限制可行詮釋的範圍
很多書 (甚至教科書)、影片的問題是
花太多篇幅講波爾、薛丁格等針對貓、月亮等等的見解
當然這些都是很偉大的人物 不過在那時代連糾纏的清楚概念都還沒有
遑論後續量子力學基礎的各種發展
很多重要的 no-go theorems 都是最近十年內才證明出來的
(想看相關科普介紹可以從
http://nature.com/articles/521278a 入門)
所以那些偉大人物的見解拿到今天很多已經不適用了
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 203.75.79.7 (臺灣)
※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Physics/M.1630750857.A.101.html
※ 編輯: recorriendo (203.75.79.7 臺灣), 09/04/2021 18:32:46
1F：推 jjsakurai: 推 09/04 20:17
2F：推 eldar: 感謝介紹 09/04 22:23
3F：推 breadking: 謝謝大大精彩的解說 推最後一句量子力學就是觀測結果， 09/05 03:02
4F：→ breadking: 希望不要再有人拿觀測來招搖撞騙 09/05 03:02
5F：推 ncuephysics: 「被觀察的事物」和「有觀察能力的人」，兩者缺一不 09/05 03:53
6F：→ ncuephysics: 可，否則無法成為一個發生的事件。 09/05 03:53
7F：推 Roshiel: 推，大師出現啦 09/05 10:03
8F：→ mantour: 請問superdeterminism目前仍然是一種可能的詮釋對嗎？ 09/05 14:39
9F：→ mantour: 假設連宇宙中會發生哪些觀測都是預定的, 結果也是預定的 09/05 14:45
10F：→ mantour: 應該就不會產生矛盾了 (雖然這樣的理論好像沒什麼用處) 09/05 14:47
superdeterminism 是邏輯上可行的詮釋
有趣的是這個詮釋到最近幾年才愈來愈受到關注
可能是 Sabine Hossenfelder 一直廣告它的關係XD
11F：推 HeterCompute: 推，以前學校學只會shut up and calculate 09/05 21:02
12F：推 skking: 但把觀測和糾纏連結 應該不是哥本哈根的詮釋 09/05 22:22
13F：→ skking: 依照內文的說法 這詮釋就不算是物理 但它又像是物理 09/05 22:25
比較完整版本的哥本哈根詮釋假定了一個界線 (現今被稱作 Heisenberg cut)
這個界限之下 測量裝置和被測量系統以糾纏描述
這個界限之上 波函數就塌陷了 回歸經典物理描述
可看海森堡的原文 雖然沒用"糾纏"這個詞 但數學就是糾纏
http://philsci-archive.pitt.edu/8590/1/Heis1935_EPR_Final_translation.pdf
當然這個界線確切到底在哪 就是一切爭論的源頭
海森堡這裡論述界線的選取可以是任意的 不影響對觀測結果的預測
14F：推 sunev: 在某種程度上，的確是先學會怎麼算比較重要啊... 09/06 10:56
15F：推 jackliao1990: 計算結果有沒有物理意義再議 09/06 11:46
※ 編輯: recorriendo (203.75.79.7 臺灣), 09/06/2021 18:12:02
※ 編輯: recorriendo (203.75.79.7 臺灣), 09/06/2021 18:24:25
16F：推 mystage: 看完了推，引用連結還沒看完 09/11 01:02
17F：推 mystage: 連結也看了，我比較相信沒有客觀狀態 09/11 01:12
18F：推 skking: 看了些文章 感覺用糾纏詮釋觀測並不像是目前廣泛的看法 09/12 11:57
19F：→ skking: Schlosshauer在2019討論去相干的文章 確實用entanglement 09/12 12:00
21F：→ skking: 不過 糾纏似乎有些數學的條件 無法分解成特定型式 例如 09/12 12:12
23F：→ skking: 也有人說量子相關(correlation)未必就只有糾纏 例如 09/12 12:18
25F：→ skking: 量子與古典的區分 其實是很熱門的物理課題 09/12 12:22
26F：→ skking: 或許海森堡只是認為觀測會產生"關連" 而非更侷限的"糾纏"? 09/12 12:26
27F：→ skking: 紫外光電磁場游離氫原子會不會產生兩者的糾纏態？ 09/12 12:28
28F：→ skking: 題外話, Aharonov等人反倒使用海森堡表象來解釋雙狹縫干涉 09/12 12:36
30F：噓 pionlang5566: 老實說這根本已經不是物理了 扯到怎麼解釋就不算 09/15 20:49
31F：→ pionlang5566: 講好聽的叫哲學 講難聽就是瞎掰 09/15 20:49
32F：推 Ebergies: 對被觀測系統的描述就不一樣 這想法好像蠻有趣的 09/22 16:10
33F：→ Ebergies: 但光波退相干後，其他觀測者有辦法將整個系統視作未退嗎 09/22 16:16
34F：→ Ebergies: 不知道我這個問題算不算清楚 09/22 16:16
35F：→ recorriendo: "被觀測系統+環境"是疊加(糾纏)態 環境就可以包含其 09/23 08:37
36F：→ recorriendo: 他觀測者 退相干是指數學上trace out環境後被觀測系 09/23 08:37
37F：→ recorriendo: 統可用古典機率處理 09/23 08:37
38F：推 Ebergies: 啊我搞混了，是否退相干只對機率的計算方式有影響 09/23 09:19
39F：→ Ebergies: 恩，我只是在想這種方式能否製造一個類似 EPR 的情境 09/23 09:27
40F：推 jodawa: 推 10/09 04:23