主题：【原创】唯心的先验的唯物主义 -- 东方射日
家园 多谢了.
家园 问一个测量的问题 自己所学，与量子力学相差太远。有时候看相关的帖子，纯粹会瞎想一些东西。一个自己一直不了解的一个东西，就是在测量时的能量级别问题。
在日常生活中，我们可以看到东西，是因为物体上的光进入了人的眼睛。在人看到物体的这个“测量”过程中，是有能量传递的 - 通过光子的运动。相对于人和物体来说，正常情况下光子的能量太小了，可以忽略不计。在其他的宏观测量中，都存在非常小的、可以忽略不计的能量传递。
在量子力学中，如果我们要测量光子（或其他基本粒子）的运动，我们也需要一定的能量。但是，由于光子本身的能量级别太小，如果测量中所传递的能量级别过大（相对于光子的能量），那么这个能量足以改变光子的状态。在这种情况下，我们“观察”的光子运动，已经不是原来的光子运动。
我的问题是，在现在的量子力学研究中，我们的测量手段是什么？相对于光子的能量级别，测量中能量传递的级别是多大？
谢谢！
- 复 问一个测量的问题
家园 探测光子的手段很多 比如光电二级管或者光电倍增管，都是通过把光信号转化成电信号来探测光场的强度。光子本身被探测器吸收。现代的单光子探测器已经非常灵敏，测量中的能量尺度就是单个光子的能量。当然转化成电信号之后还需要放大。
除此之外，利用非线性光学介质，比如处于李德堡态的原子，可以实现对光子无损测量。这些介质对入射光的吸收非常小，而场和物质间的相互作用非常强。这样在待测光束毫无阻碍的穿行其间的同时，可以改变介质的某些性质，比如折射率，介质的变化可以通过另外的光束来探测，由此反推出待测光场的强度。现在已经可以做到对单个的光子反复进行测量。也就是说这种测量可以不改变光场的状态。你可以放狗去搜“quantum non demolition measurement”。
家园 送花 家园 对这一段话有疑惑，恳求解答：“决定论，定域性，实在性， 要想三者兼得是不可能的。于是有人退而求其次，承认信息传递的速度可能超过光速，提出了非定域的，实在的隐变量理论。但是去年Zeilinger做了另一个实验，实验结果证明，至少有一部分这样的理论是不正确的。这个结果暗示了，如果还想坚持决定论的隐变量理论，可能要放弃实在论。但是，仅仅是可能。所以，决定论，定域性，实在性，哪一个都没有被证伪。放弃决定论，你可以选择量子力学；坚持决定论，你还可以在定域性和实在性之间挑一个。这一切，只是个人选择问题。我觉得，纵使放弃了决定论，我们仍需面对定域性和实在性的二选一。因为即使在用波函数的概率描述的框架下，不同的观测行为还是会影响波函数的设置，进而影响所观测到的物理事件。 就是说，放弃决定论，并不意味着没有规律可循了，而这其间所遵循的规律，依然表示出定域性和实在性的矛盾。
不知海豚兄怎么看？
家园 我不能肯定我是否正确的理解了衲子兄的问题 在我看来，量子力学不是决定论的理论，当然不意味着就没有规律可循。波函数本身的演化还是受薛定谔方程的支配。这我在前文已经说过。而且，在一些极端情况下，量子力学可以给出几率为一的预言，这在实验上已经被证实。
但是，你所说的“这其间所遵循的规律，依然表示出定域性和实在性的矛盾。”，这一句我不太理解到底何指？
很多人说量子力学是非定域的。我的看法是，如果不说这是个错误的表述，至少也是个非常含混的表述。
Aspect以及其他人的实验，证明了坚持定域实在论的隐变量理论是错误的。但是，从这个结果，第一你不能推论如果还坚持一个决定论的隐变量理论，定域性和实在性就要二选一，还有一个可能就是两者都不选。第二，不能以此说明量子力学就是非定域的。
定域性的含义我在上文解释过，非定域性意味着信号传播速度超过光速。非实在性，并不是说存在决定于意识，而是说无法把一个系统孤立起来，用数学语言来说，就是加法的结合律不成立。
衲子兄所说的“不同的观测行为还是会影响波函数的设置，进而影响所观测到的物理事件”，这是说测量的顺序不可交换，翻译成数学语言，是乘法的交换率不成立，这和非实在性是两回事。同时，虽然薛定谔方程不是洛伦兹不变的，但是它的修改版狄拉克方程在洛伦兹变换下是不变的。量子力学和狭义相对论是没有什么冲突的。在这个意义下，不能说量子力学是非定域的。
引力的量子化和广义相对论之间可能是有冲突的。这方面的细节，我不了解，等待做这行的河友科普。
家园 呵呵，我也不是做量子引力的 引力的量子化的浅层困难在于重整化失效，超弦声称能够解决。但是为了不与量子力学冲突，需要额外的维度...广义相对论是很独特。时空不是背景，而是动力学变量本身，我猜这是困难所在。不过，好像也是可以与量子化相容的。
家园 【摘要、翻译】另见Zeilinger去年Nature上的论文 Simon Groeblacher, Tomasz Paterek, Rainer Kaltenbaek, Caslav Brukner, Marek Zukowski, Markus Aspelmeyer & Anton Zeilinger, "An experimental test of non-local realism," Nature 446, 871-875 (19 April 2007).
摘要
多数在搞科研的科学家对于‘实在性’这个概念坚信不移，这种观念认为，有独立于观测的客观实在的存在。但量子力学已经粉碎了不少我们的基础信条。根据Bell定理，任何同时基于实在性和局域性（意谓：局域事件不能被类空间隔外的行为所影响）的理论都和量子力学的预测有出入。 关于纠缠的粒子对的实验已经充分证明了量子力学的预测，于是使那些局域实在性的理论都站不住脚。若仍将实在性作为一条基本概念予以维护，则必然需要引入幽灵般的超距作用。 在拙文中，我们从理论和实验上说明，相当合理的、广泛的一类非局域实在性的理论与实验测量到的量子关联相矛盾。实验中，我们测量两个纠缠光子之间的以前未被测试过的关联性，并且表明，这些关联性破坏了对于非局域实在性理论的Leggett不等式。我们的结果说明，仅仅放弃局域性的假设还不足以使得与量子实验相调和，除非某些关于实在性的人们直觉的理解也被抛弃。
Most working scientists hold fast to the concept of 'realism'—a viewpoint according to which an external reality exists independent of observation. But quantum physics has shattered some of our cornerstone beliefs. According to Bell's theorem, any theory that is based on the joint assumption of realism and locality (meaning that local events cannot be affected by actions in space-like separated regions) is at variance with certain quantum predictions. Experiments with entangled pairs of particles have amply confirmed these quantum predictions, thus rendering local realistic theories untenable. Maintaining realism as a fundamental concept would therefore necessitate the introduction of 'spooky' actions that defy locality. Here we show by both theory and experiment that a broad and rather reasonable class of such non-local realistic theories is incompatible with experimentally observable quantum correlations. In the experiment, we measure previously untested correlations between two entangled photons, and show that these correlations violate an inequality proposed by Leggett for non-local realistic theories. Our result suggests that giving up the concept of locality is not sufficient to be consistent with quantum experiments, unless certain intuitive features of realism are abandoned.======================
所以，前沿物理学家的观点是：局域性和实在性二者不能得兼。 至于随机或是决定论，好像实验结果并没有带来什么限制条件。
家园 这两篇文章我都看过 Zeilinger的实验我在前文已经提到了，你如果看到它的第二段，而不仅仅是摘要，就会明白这个实验的目的就是为了验证一类非定域的隐变量理论．
同样的，Aspect的那篇导读，在你转载的第三段下面，紧接着还有这样一句话：there is no logic answer to that question: one can choose to abandon either concept, or even ｂoth.
所以，我不太明白衲子兄的意思。如果说“至于随机或是决定论，好像实验结果并没有带来什么限制条件。”，这我完全同意，目前没有证据表明描述这个世界的完美理论应该是决定论的，还是几率性的。
如果衲子兄认为对于决定论的理论，定域性和实在性不可得兼。我也大体上赞同这个看法，这两个概念至多只能保留一个，全都抛弃也是可能的。
最后，如果衲子兄认为量子力学是非定域的，或者非实在的，那我就不能同意了。量子力学坚持态叠加原理，自然是实在性的。狄拉克方程是洛伦兹不变的，自然与狭义相对论没有什么矛盾，在这个意思下，不能说量子力学是非定域的。
家园 请看Aspect去年在Nature上关于定域性和实在性的讨论 A. Aspect, "Quantum mechanics: To be or not to be local," Nature 446, 866-867 (19 April 2007)
The experimental violation of mathematical relations known as Bell's inequalities sounded the death-knell of Einstein's idea of 'local realism' in quantum mechanics. But which concept, locality or realism, is the problem?To interpret these [EPR] correlations, Einstein said, one must accept the concept of local realism. This principle states that results of measurements on a system localized in space-time are fully determined by properties carried along by that system (its physical reality) and cannot be instantaneously influenced by a distant event (locality).But after Bell's discovery that local realism entailed a limit on the correlations — a limit he expressed in his celebrated inequalities — a series of ever more ideal experiments (ref. 5 and references therein) has led us to abandon the concept [i.e., local realism]. It is then natural to raise the question of whether one should drop locality — which equates to the impossibility of any influence travelling faster than light — or rather drop the notion of physical reality.The violation of Bell's inequalities implied that realism and locality are not simultaneously tenable. Violation of Leggett's inequalities [见发表于同期Nature的实验结果，是为Aspect写此介绍文章的缘起] implies only that realism and a certain type of non-locality are incompatible.
家园 清晰呀，牛人牛人！ 这一块被曹天元误导了一些（或许是我理解错了他的意思），现在看来，确实还有很大空间的发展。期待有生之年能得到解惑
家园 这个一定要花，多谢海豚解惑 其实我对量子力学基本上如我所言是一窍不通，特别是那些复杂的数学过程更是一头雾水。要说知道，也就是有点概念罢了。
你说的对，我文中一些说法的确非常非常不严谨。其实我也犯了先验的错误。可能是因为我对爱因斯坦的崇拜（他绝对配得上这两个字）吧，我对非定域性感到难以接受。再加上我对玻尔海森堡治学态度的人认同，我也相信“存在但不可能被观测到等于不存在”。这个观点已经很难说是唯心还是唯物，不过是实证主义是肯定的。所以，对现在时髦的隐变量总是怀疑大于支持，除非理论发展了，将对隐变量的观测由不可能变为可能。我想我会转而接受这个理论吧。
再加上承认隐变量就必须承认非定域性。所以我更难接受隐变量。
所以在确定性和定域性间我选择了定域性。文中就先验的将定域性作为原则，将延迟实验认定为证伪了因果率。
但是就如我说的，我一直对科学保持敬畏，所以我一直且永远不会对科学及其理论有任何不敬。
老兄对量子理论看来很有研究，可否另开一贴，聊聊量子领域 的近况？各主要流派的数学模型有什么主要不同？在解释物理现象上各有什么困难的地方？最近时髦的超弦理论在什么问题上比较成功？是否成功预言了什么新的微粒和现象？
家园 我对量子力学基本层面的问题谈不上有什么研究。 写的东西基本上都是当年上课的时候听来的。我是做实验的，我的正行是分子电子学。你说的超弦理论那些东西，不是我的智力可以理解的，呵呵。从实用的角度说，现有的量子力学工具对于我平时的工作已经足够使用了，究竟量子力学背后是不是还有一个隐藏的理论并不是很重要。但是，作为一般的物理学工作者，对于量子力学基本层面上的一些新的进展，还是应该多少了解一些。这就有点像大家每天在河里操心些国家大事，虽说大体上那些事离大家很远，但是说不定那一天就真的影响到自己了。
家园 贴是好贴,但火气太重了. 西西河不主张对网友用太过激烈的讽刺挖苦的态度,就事论事比较好一些.
家园 虚心接受，下回就改 天使批评天使批评
本文被大家观测了，就塌缩回本征态，不好改了。
狡辩狡辩，恕罪恕罪。
