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宏观与量子的恩怨情仇

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宏观与量子的恩怨情仇

雪花又一年 2018-05-15 16:19:43 浏览79 评论0

摘要: 第四章:宏观与量子的恩怨情仇 我们知道哥本哈根诠释由波尔和海森堡于1927年在哥本哈根合作研究时共同提出的。此诠释建立在由德国数学家、物理学家Max Born所提出的“波函数的概率表达”上,之后发展为著名的不确定性原理。

第四章:宏观与量子的恩怨情仇

我们知道哥本哈根诠释由波尔和海森堡于1927年在哥本哈根合作研究时共同提出的。此诠释建立在由德国数学家、物理学家Max Born所提出的“波函数的概率表达”上,之后发展为著名的不确定性原理。此后,量子理论中的概率特性便不再是猜想,而是作为一条定律而存在了。

量子物理中“偶然性”的含义与经典物理不同的是,在量子物理中所有涉及的测量值都不可以精确的预测。比如在经典物理的牛顿力学中,对一辆直线行驶中的汽车而言,可以通过它的初速度和加速度已及初始位置得出汽车在一定时间之后的位置及速度。而在量子物理中不可能这样。在这里我要说的是真的可以测出精确的汽车位置及动量吗? 我个人认为测的精确是相对的,测不准是必然的。

在微观世界中求得在一定时间内的物体所在,取而代之的是可以通过概率(偶然性)来预测它的位置。这个看起来十分牵强的理论确实在一段时间内遭到了不少的批判。爱因斯坦在这个理论刚被提出时曾说:“上帝不通过掷骰子来做决定”,反对他的人说:“为什么你又要去充当上帝掷不掷骰子的决定?”

这里面包含很深的哲学道理和观察方法。假如,量子力学的数学模型,是它的适用范围内的完整的物理现象的描写的话,那么,我们发现测量过程中,每次测量结果的机率性的意义,与经典统计理论中的机率,意义不同。即使完全相同的系统的测量值,也会是随机的。这与经典的统计力学中的机率结果不一样。

在经典的统计力学中,测量结果的不同,是由于实验者无法完全复制一个系统,而不是因为测量仪器无法精确地进行测量,这是我们认为的。在量子力学的标准解释中,测量的随机性是基本性的,是由量子力学的理论基础获得的。由于量子力学尽管无法预言单一实验的结果,依然是一个完整的自然的描写,使得人们不得不得出以下结论:世界上不存在通过单一测量可以获得客观的系统特性。一个量子力学状态的客观特性,只有在描写其整组实验所体现出的统计分布中,才能获得。

爱因斯坦(“量子力学不完整”,“上帝不掷骰子”)与尼尔斯·玻尔是最早对这个问题进行争论的。玻尔维护不确定原理和互补原理。在多年的、激烈的讨论中,爱因斯坦不得不接受不确定原理,而玻尔则削弱了他的互补原理,这最后导致了今天的哥本哈根诠释。

今天,大多数物理学家,接受了量子力学描述所有一个系统可知的特性,以及测量过程无法改善,不是因为我们的技术问题所导致的的见解。这个解释的一个结果是,测量过程打扰薛定谔方程,使得一个系统塌缩到它的本征态。

从物理学自身的观测手段和方法,以及她的发展,再结合哲学。我觉得她的深层含义是不言而喻的。物质与物质是普遍联系的,而且可以相互转化。这意味着我们可以将不同的力,纳入到一个系统中。无非是需要多搭这个系统的桥而已。这是物质“运动”不同,物质“组合”不同造成的。而我们可以基于这些不同的因素,去探索什么样的物质在什么的样运动下表现出“电磁力”或者“引力”等等。这样的过程其实本身就是告诉我们不可能存在一个具体的万有定律,可以包含宇宙中所有的定理。这句话就好像数学上问:存不存在一个集合,包含所有集合。 显然是不存在的。而且数学是数学,现实宇宙是现实宇宙。两个概念!!

我经常在无聊的时候,和牛顿,爱因斯坦等人聊,聊的热火朝天。比如我问牛顿:“你怎么看爱因斯坦的工作?”

牛顿当时看了一下墙上的钟,好像在思考或者回避问话本身。片刻他才开口道:“显然他站在了更高的肩膀上,摘到了二颗奇异果。他的果实,让我不敢相信上帝的存在。因为是他告诉我们宇宙是怎样的,而不是上帝告诉我的。” 顿了顿,牛顿继续道:“我以为我看到了全部。事实上,我只是打开了瓶子的盖子,嗅到了很多不同的味道。而瓶子里究竟是什么,我却没有看到。或许还是因为站的低了。”说完这句话,我看以明显感受到他的遗憾和落寞。

有一次我问爱因斯坦本人:“你是如何看待自己的工作的?”爱因斯坦笑了,用手挠挠头,开口道:“不知道。好像起初我以为我发现了至美。直到广义相对论诞生后,我就不敢再轻易下定论了。你也知道。我后半生一直在寻找统一理论。可是怎么就没有头绪呢?”爱因斯坦反问我。

我笑道:“呵呵。也许明天就有了呢!” 爱因斯坦吐吐舌头,怪异道:“上帝知道。你知道这是什么感觉吗??”

我不解道:“什么感觉?”

爱因斯坦无奈的笑道:“用你们中国人的话来说。忙乎了一天,拖着疲惫,要入洞房了。人家告诉你新郎不是你。你说我傻不傻?”

我不知道该乐还是该说句什么安慰的话。于是道:“呵呵,你不傻。你不知道现在的世界有多疯狂。好在你没有进洞房。否则你可能被新娘吓一跳。那根本就是个人妖。哈哈。” 看到爱因斯坦没有跟着我笑。我又补充道:“不过,你得承认。你在前面已经看到和得到她最美丽的一面了。至少她让你心血沸腾,记忆犹新。”

爱因斯坦笑道:“这是对的。可是你知道。好奇心怎么会就此止步呢!”

【居里夫人】

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旁边的居里夫人这时候开口了,在我看来她是闷葫芦。我们私下就是这么叫的。 她开口道:“在你们谈论女士的时候,能不能注意一下我还在呢。”

我开口道:“你一直在呢。在我们心里。呵呵。不过玻尔今天怎么没有来?”

居里夫人看看爱因斯坦道:“不会是上次你和争辩的太厉害。生气了吧?”

爱因斯坦耸耸肩,无奈道:“开玩笑呢。我不和他辩论,谁辩论。你看他那样。自我感觉东方不败,天下第一呢。我们都是笨蛋。不过他不会生气。我太了解他了。他是哪种你越刺激,越兴奋的人。说不定,这会坐在家里,想办法在制服我呢。哈哈。”

摘自独立学者,诗人,作家,国学起名师灵遁者科普作品

生命在于运动,更在于探索! 世界之大,我们终于相遇了



原文发布时间为:2017.02.23
本文作者:灵遁者国学
本文来源:简书,如需转载请联系原作者。

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