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
为什么我们没亲眼看到的东西可以认为是客观存在呢?因为我们可以通过一套理论演算,然后通过测量来验证?
以我的理解当时爱因斯坦和玻尔争论的核心就是这个客观存在到底存不存在。你倒好,一口就咬定就是存在的。
但是这个比喻很难说明问题,比如当电子在屏幕上显影的时候,只剩下了粒子性,波不存在了。而山峰不是这样。更好玩的是双缝干涉图案在我们测量了粒子到底通过哪个缝的时候就消失了。
测不准不是测量手段的问题,实际上是公式里面的一项,由于推导过程不适合在科普里面讲,所以采用了一些测量手段的例子,然而这些例子很容易让你以为是测量手段的问题。
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?
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。
我是唯物主义者,当然认为这是客观存在。如果你认为这个客观不存在,是人的主观意志起了作用,只能证明你是唯心主义者了。
另外说一句,数学只是一个工具,是用来描绘对象的工具。正如语言也只是一个工具而已。语言可以用来描绘最玄妙的宗教概念,数学也一样可以用来“证明”“神”的存在。所以,所谓的“数学证明”完全是基于前提假设的引申罢了。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
算是量子理论的一种解释。虽然自圆其说,不过听起来太不可思议,所以一直以来研究的人不算多。
不过多世界理论是无数公式基础上建立起来的理论。并非很多书上说的那两句话那么简单。
我承认我有点唯心,而且量子力学的讨论也经常在最后引发世界观的讨论。
但是,我们恐怕不能用世界观来判断对量子力学的理解正确与否。不然我要这样诡辩:物理(包括量子力学)都是基于数学,而数学是建立在一系列公理体系上的,而公理都是我们提出的先验假设(不能证明也无法证伪),因而是唯心的。实际上你说的很对,数学也可以“证明”神的存在,只要你选择另一个公理体系。
而我上一贴想说的主要是“横看成岭侧成峰”来比喻波粒二象性是有缺陷的,这个比喻来说明不同的观测可以的到不同的结果很恰当,但是要说明波粒二象的实际存在方式就不对了。因为峰岭的实在不会因为我们的观测(或者测量手段)而变化,而波粒二象性却会,你可以看看双缝干涉的例子。
那么波粒二象性是什么呢,在物理上的表达可以使用薛定谔的波动方程;可以使用几率振幅等等。至少我的脑海里是没有一个宏观的概念可以和它匹配的。绝对不是“横看成岭侧成峰”。就像经典物理的场的概念那样,是一个抽象概念,一个数学公式。
另外说一句,量子力学的论战中反而是你认为是唯心的哥本哈根学派获得了胜利。
一个物理理论能自圆其说其实是很不容易的。要经得起严格的推敲,并不是三言两语说说那么简单。多世界理论能做到这一点,这就很不简单了。
但是多世界理论毕竟听上去有些太玄,跟我们现实生活的经验相差太大。所以单单凭着自圆其说这一点,还不足以让我们把它当作真实世界的描述。姑且存此待考吧。
关于这种"事物"的各种波函数叠加状态就不断展开,在多个世界实现其中某一种可能性,然后这种实现了的可能性继续重复前面的过程...于是各个世界的不同的可能性就不断增多,数量级跟细胞分裂一样.
这些可能性之间互相不再干涉,只是可以互相影射.我们只能看到我们自己世界里这一种被实现了的"可能性".
嗯,"我"现在在上网啊看书啊,另外世界里面那些无数个的"我"在干什么呢?
不过,虽然自杀其实没有死,一定在另外一个世界里有没自杀成功的"可能性"活着,"老死"也就是自然死亡还是每个世界的"我"都逃不过的吧?
多世界理论的提出为了解释波函数的在观测时塌缩的困难所引进的。
即微粒的波函数如薛定谔方程所描述是连续和实在的,不过我们知道薛定谔方程有多个解,我们的观测只能观测到其中一个解,但并不导致其波函数的塌缩。其他的解在其他的平行宇宙中将被平行的我们所观测到。
这个假说很好的解决了确定性的困难。不过我个人认为为了解决确定性引入不可证伪的平行世界,代价太大了。虽然“只有一个宇宙”也是不可证伪的,但是根据科学简洁的“奥卡姆剃刀”,存在但绝对观测不到,我宁愿相信其不存在。
不过总之这是一种假说,他提出的数学模型可以很好解释我们所观测到的物理现象,这就够好了。物理本质上是运用数学模型来解释物质运动的一种科学。而实验所证明了的数学模型在没有证伪前就是好用的,即使证伪了,在他所适用的领域仍旧是好用的。例如宏观低速的时候我们仍旧一直使用被证伪的牛顿力学,考察一个篮球在球场上的运动,我们不会考虑其量子效应,也不会考虑红移和尺缩。
所以有很多物理学家采用这个“好用的”多世界模型。物理是很现实的。
至于你说的“另外世界里面那些无数个的"我"在干什么呢?”这个物理图景,你可以在茶余饭后的闲暇时间想想以消磨时间,但是千万不要设法真的搞明白这个“现实”,也不要为了这个“现实”太匪夷所思就断然否定之。这个“现实”是不“物理”的。
双缝干涉实验确凿无疑的揭示了量子世界有和经典世界完全不同的规律这个事实。
但是呢,这个不同究竟是到了什么程度,是仅仅动力学的不同,还是有更为深刻的不同呢?直觉上讲,电子双缝干涉的奇特结果似乎预示着这种不同是本质性的,而不仅仅在动力学的层面上。但是如果较真的话,单凭一个双缝实验,我们不能就认定量子世界在世界观层面有着和经典世界不同的东西。因为不能排除这样的可能,就是说双缝的存在改变了电子作为一个经典的点粒子穿过缝之后在屏上的概率分布。
直到贝尔不等式的出现,才用相对严格的方式,揭示了量子世界和经典世界在世界观层面的冲突。