五千年(敝帚自珍)

主题:【月色物理问题教室】任何东西都能发出电磁波么? -- 月色溶溶

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          • 家园 请教:关于电子杨氏干涉实验的假想

            这是一个思想实验,因为我不具备实验条件。看到荒唐的地方请冷兄不吝指出。开始:

            试验包含五部分器材:电子源,晶体双缝,屏,一个理想电子探测器和试验者。

            步骤一:电子源一个一个的发射电子,在电子源和屏之间是晶体双缝。

            观察到现象:电子在屏上依次激发出一个一个亮点。随时间推移,大量电子激发的亮点呈现干涉条纹分布。

            步骤二:关闭电子源。在晶体双缝后面放置理想电子探测器。

            ----------------理想电子探测器---------------

            理想电子探测器有两个形似音叉的输入端,当电子从音叉缝穿过时,会被探测到。两具这样的音叉配合工作,由一个理想计时器控制,如果两具音叉在同一时刻探测到电子,那么系统发出“哔”音。

            ---------------------------------------------

            步骤三:启动理想电子探测器,启动电子源。

            观察到现象:因为电子是逐个发出的,所以探测器始终没有发出“哔”音。同时,因为电子在通过任何一个探测器的时候,表现为粒子,失去了经过双缝得到的干涉特征。经过一段时间,在屏上得到的图象应该是两片光晕,好像汽车的头灯照到墙上。

            步骤四:关闭理想电子探测器。

            观察到现象:因为不再人为观测,单个电子再通过双缝后不会表现出粒子性,继续以波的形式,事实上是发生干涉的波的形式,向前传播,直到接触到屏为止。届时,电子表现同步骤一。

            步骤五:再打开理想电子探测器。

            观察到现象:同步骤三。

            步骤六:保持理想电子探测器打开。堵住自己的耳朵,眼睛盯着屏

            观察到现象:因为实验者无论如何也听不到“哔”音,所以对于电子是如何通过双缝的,不具备观察条件,或者说并不进行观察。

            问题:我们的眼睛是否能在屏上观察到一个,经过时间积累产生的干涉条纹?

            • 家园 不会的

              你的步骤六是一个完全可以实现的实验。

              这个实验的结果,你会看到跟步骤三相同的电子分布,也就是没有干涉条纹的分布。换句话说,只要你的电子探测器是打开的,你就看不到任何干涉条纹。跟堵不堵耳朵没关系。

              而且这个实验的结果也是可以用量子力学解释的。简单地说,当理想探测器打开的时候,电子和探测器会形成纠缠态,这样电子本身的量子态,就从纯态变成混合态了。干涉条纹自然会消失。解释这个结果不需要用量子测量理论,也不涉及任何和观测的人相关的东西。

              2000年前后有人做过本质上跟你想的相同的实验。结果也是我说的这个结果。

          • 家园 一句话问题

            冷兄,请问德布罗意物质波和薛定谔方程里面那个波函数是否是完全一样的东西,一个概念。

            • 家园 是一个东西

              德布罗易提出有波函数这回事儿,薛定谔猜出了这个波函数满足的方程。

        • 家园 嗯,让我再想想.
      • 家园 这里的理解可能有点模糊

        “观察”必须是一种有“意识”的行为,但这个过程当中,“意识”并不是对波函数的直接作用者,而是“观察”这种行为本身。所以据此说“意识”决定了波函数是否坍缩比较勉强。

        现在来看,直接导致波函数坍缩的,是一个实在的过程,是一个物质的、有能量的过程,是冷原子说的那样的“纠缠”的过程。而不是“意识”这样的非实在的,非物质的,非能量的,非纠缠的过程。

        但“意识”是什么?根本上,“意识”是一种对“自我存在”的认识。有我就有他,因为“自我存在”,就有世间万物存在。“意识”这种非实在不导致波函数的坍缩,但他确实又确定了存在。这样说很“唯心”,但量子力学似乎目前来说,还不能排除“唯心”。

        在后面有关贝尔不等式的章节中,会讨论对经典世界“定域实在性”的判决。“意识”在这里会像一个幽灵一样飘来荡去,因为“意识”,恰恰不是“定域实在”的。

        • 家园 "意识"决定的"观察"可以没有"行为".

          比如"视而不见",或者"聚精会神"...我可以只要精神集中,或者精神涣散神游天外,不改变我的"物质状态"...

          • 家园 刚看到魏博移民的德定义

            的确是一个很准确的定义,按这样的定义的“测量”,就会导致波函数坍缩。

            若要波函数不坍缩,我们就得寻找另外的“测量”手段。月色MM“聚精会神”或许是个好办法,若是功夫极深,这个,就是“禅定”了。。。。我闪先。。。

          • 家园 事先声明,我仅具有大学物理本科的知识。

            并且,由于我们学校没有开设量子信息学,有关贝尔不等式等知识我只了解一些皮毛。所以,目前前沿上的看法我不是很了解。这样,希望我下面的讨论不会特别的过时。

            有关在测量中必须引进意识的想法其实是一个误解,这一误解加以引申之后会引起很令人不安的后果。比如薛定谔的猫,又比如《球形闪电》(不知道大刘的影响力有多大)中鬼气森森的叠加态的人。

            其实为了突出强调这一点,朗道在其《量子力学,非相对性理论》中将测量定义为“与任何观测者无关的发生于经典客体和量子客体之间的任一相互作用过程。”如果我们严守这一定义完全可以将意识从测量中排除。

            • 家园 那么是这本书的写法不对?或者后面还会推翻?
              • 家园 抱歉,这本《量子力学史话》我还是在大二没学过量子力学时看得,

                现在里面的内容已经忘得差不多了。不过在测量中引进意识在科普和科幻中是很常见,很少有非专业书能够严格的定义测量。毕竟测量与意识相关一个很有趣,很吸引人的观点。

              • 家园 月色问到我的痛处了

                说实话,这本书我是看了前面那部分,就是量子力学创立的那部分,另外翻了翻最后的量子力学基本问题的新进展。

                我感到震撼的是前面部分的史料翔实文笔优美,后面部分涉及的新理论的全面,这些是一般科普书不容易做到的。

                但是中间量子测量的讨论,我跳过了。因为我成天弄这个,也怕审美疲劳。。。。

                所以我不好说这个书错了还是对了。事实上,这部分更多的是观念的争执把。我采用的是这个领域的专家从爱因斯坦贝尔开始一路沿袭下来的思维方式,就是说一切讨论建立在可以测量,可以定义的事情上,同时尽可能少,尽可能晚的引进量子力学和经典世界观的矛盾。

                同时我也知道,即便在物理界内部,也有很多人跟这一部分中的作者采取同样的理解方式,比如猫咪又死又活,电子同时从两条缝穿过,意识驱动波包塌缩等等。因为这样的说法很直观,而且事实上不影响我们的计算工作。

                所以说,我只能给你陈述我的理解,兼听则明,偏听则暗嘛。

                • 家园 送花顶一下,顺便也抱怨一下

                  我感到震撼的是前面部分的史料翔实文笔优美

                  对于整个物理发展过程,大气磅礴的渲染有点儿多了,至少我觉得有点儿耽误我阅读了。当然啦,作者功力确实不凡。

            • 家园 说的对
      • 家园 我不这么认为

        在量子力学发展的早期,确实有类似的关于波包塌缩的争论,就是说波包塌缩是不是要归结为观测者意识的作用。但是如同我在这个回帖中说的

        http://www.cchere.net/article/1668291

        其实并不需要用这么不自然的方式理解波包塌缩。如果你不把波函数当作一个真实存在的物理的东西,而只把它当作对力学量取不同值的概率的一种描述,也不把波包塌缩当作一个真实的物理过程,而当作我们在测量的过程中,对力学量真实取值的一个认识过程,(也就是通过测量,我们对力学量的信息增加了,由取不同值的概率变成具体取哪一个值了)。那么这样的话,我们就不需要把波包塌缩当作一个意识的作用。

        就好象我们今天说明天降水概率百分之六十,到了明天,发现真的下雨了。那么“降水概率”就成了百分之百。但是我们不会把这个“概率的变化”当作我们意识的作用。

        所以说量子力学真正和经典世界观冲突的地方还是在于贝尔不等式。那么为了协调贝尔不等式带来的问题,我们是不是要在微观世界引入意识的作用呢?当然我们可以这么做,这么做了万事大吉,最省事。但是这就像把世界的变化归结为上帝的意指一样,不是一个积极的办法。至少现在看来,我们暂时还不应该选择这么一条路。

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