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量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)

用户登陆 | 刷新 本版嘉宾: 快刀浪子 星空浩淼 XXFF

快刀浪子

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量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



1、颠覆了传统概念
我们学习的时候,总是试图将新理论纳入旧理论的框架,或者根据熟悉的东西通过类比来理解新的理论。而通过这些途径来学习量子力学是不行的,因为它的理论框架与旧理论完全不同。不过这并不是量子力学难以理解的主要原因,相对论同样也颠覆了传统的概念,但它引起的争议远没有量子力学多

2、无法建立一幅物理图像
有一些文章说,我们学习量子力学的时候必须抛弃经典的物理图像,只有这样我们才能理解它。但问题在于当我们抛弃了旧的图像的时候,却找不到一幅新的图像来代替它。比如粒子的运动没有确定的轨道、全同粒子不可分辨、双缝干涉实验等,这些我们都无法想象出一幅直观的图画。事实上量子力学的很多内容(比如双缝干涉)之所以让人诧异,并不是因为它本身存在逻辑矛盾,而是因为我们无法想象其中的物理过程,而“无法想象”就是“没有图像”的意思。一些关于量子力学的解释,比如薛定谔的波包理论、德布罗意的导波理论等,实质上就是要将量子力学图像化,为其建立物理模型。
物理理论是对外在世界的描述,如果我们能理解这个世界,按理说可以建立一个物理模型,而现在这个模型却建立不起来。这是量子力学让人难以理解的重要原因

3、悖论
建立一幅描述外在世界的图像,这被认为是物理学的任务之一。但事实上并没有理由认为一定能够做到这一点,既然无数的努力都失败了,那么就直接抛弃这个传统观念吧,哥本哈根学派就是这么做的。按他们的观点,理论只能描述实际观察到的现象,谈论测量以外的东西是没有意义的。
问题又来了。谈论测量以外的东西是没有意义的吗?既然这样,当你没有看月亮的时候月亮还存不存在?你没有看就不存在了?可能别人在看哩。什么?没有人看就不存在了?没有人观察的时候,难道薛定谔猫就不存在了吗?或者它就处于死和活两种状态中了?如果将薛定谔猫换成一个人情况又怎样呢?
总之,量子力学和我们的实际经验之间存在矛盾。这说明了现在的理论还存在一些问题,或者量子力学不完备(无法描述测量以外的东西),或者从微观过渡到宏观现象之间的推理缺了一些环节,比如缺少了一种测量理论。也有可能还原论不成立,我们永远没法找到一种统一的理论来描述这个世界,描述不同的现象要采取不同的理论,但这也要求把各个理论的适用范围说清楚。总而言之,现在的理论不完善。


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发表时间:2005-10-01, 00:20:16  作者资料

XXFF

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



爱因斯坦也一直不理解:

人们实在应当为它的成功而感到羞愧,因为它是根据耶稣会的格言“不可让你的左手知道你的右手所做的事”而获得的。
  ——爱因斯坦致玻恩,1919年6月4日

  关于因果性问题也使我非常烦恼。光的量子吸收和发射究竟能否完全按照因果性要求去理解呢?还是一定要留下一点统计性的残余呢?我必须承认,在这里,我对自己的信仰缺乏勇气。但是,要放弃完全的因果性,我会是很难过的。
  ——爱因斯坦致玻恩,1920年1月27日

  我决不愿意被迫放弃严格的因果性,而对它不进行比我迄今所进行过的更强有力的保卫。我觉得完全不能容忍这样的想法,即认为电子受到辐射的照射后,不仅它的跳跃时刻,而且它的方向,都由它自己的自由意志去选择。在那种情况下,我宁愿做一个补鞋匠,或者甚至做一个赌场里的雇员,而不愿意做一个物理学家。固然,我要给量子以明确形式的尝试再三失败了,但是我决不放弃希望。况且即使永远行不通,总还有那样的安慰:这种不成功完全是属于我的。
  ——爱因斯坦致玻恩,1924年4月29日

  你能够以更精确的方式来描述从一个定态到另一个定态的跃迁吗?
  ——爱因斯坦致海森伯,1926年春

  我确信,通过你的关于量子条件的公式表述,你已作出了决定性的进展;我同样确信,海森怕一玻恩的路线已经走向歧途。
  ——爱因斯坦致薛定谔,1926年4月26日

  在这些对量子规则作深刻阐明的新尝试中,我最满意的是薛定谔的表述方式。但愿那里所引进的波场是能够从n维坐标空间移植到 3 维或 4 维坐标空间的,海森伯—狄拉克的理论我固然不得不钦佩,但是我却闻不到真理的气味。
  ——爱因斯坦致索末菲,1926年8月21日

  薛定谔理论的这些成就留下了巨大的印象,虽然我不知道,它比老的量子规则是不是会讲出更多的东西,即讲出某些符合实际事件方面的东西。人们是否真的已接近解决这个谜了呢?我寄上一篇小作品给您,其实它不过是往日希望的一个雅致的坟墓而已。
  ——爱因斯坦致索末菲,1926年11月 28日

  量子力学固然是堂皇的,可是有一种内在的声音告诉我,它还不是那真实的东西。这理论说得很多,但是一点也没有真正使我们更加接近于“上帝”的秘密。我无论如何深信上帝不是在掷骰子。
  ——爱因斯坦致玻恩,1926年12月4日

  许多物理学家断言——而且有许多有利于他们的有力论据——在这些事实面前,不仅微分定律,而且因果律本身(直到现在,这是一切自然科学的终极的基本假设)也已经破产了……德布罗意—薛定谔方法在某种意义上是具有场论特征的,它确实推算出只存在分立的状态,这同经验事实取得了惊人的一致……但是它必须放弃质点的定位和严格的因果律……谁敢在今天断定这样的问题:因果律和微分定律这两条牛顿自然观的终极前提是不是一定要放弃呢?
  ——爱因斯坦,1927年3月20日

  如果只从薛定谔波来考虑,那么就我所知,哥本哈根解释(量子力学完备地描述单个过程)是同相对性假设相矛盾的。
  ——爱因斯坦,1927年第五届索尔维会议发言

  我认为,就有重物质来说,量子力学所包含的真理差不多同古典光学理论一样多。它们似乎都是一种正确的统计理论,但对于单个基元过程还缺乏充分的理解。
  ——爱因斯坦致索末菲,1927年11月9日

  你主张p、q的概念应当放弃,如果它们只能具有这样一种“动摇不定的意义”的话。这在我看来是完全合理的。
  ——爱因斯坦致薛定谔,1928年5月31日

  海森伯—玻尔的绥靖哲学——或绥靖宗教?——是如此精心策划的,使它得以向那些信徒暂时提供了一个舒适的软枕。那种人不是那么容易从这个软枕上惊醒的,那就让他们躺着吧。
  ——爱因斯坦致薛定谔,1928年5月31日

  像现在所用的这种原则上是统计性的描述方法,只能是一种暂时的过渡状态。
  ——爱因斯坦,1935年

  

  我坚定地相信,有人会发现一种比我的命运所能找到的更加合乎实在论的方法,或者说得妥当点,会发现一种更加明确的基础。
  ——爱因斯坦,1944年

  当今则过分地受到一种主观主义和实证论的统治,对于把自然界看成是客观实在的观点,人们现在认为它是一种过时了的偏见,而认为量子理论家们的观点是天经地义的。
  ——爱因斯坦,1944年

  不能相信:我们必须实际地并且永远地放弃那种在空间和时间里直接表示物理实在的想法。
  ——爱因斯坦致玻恩,1947年3月3日

  我完全相信,终究会有人提出一种理论,在这个理论中用定律联系起来的对象,并不是几率。
  ——爱因斯坦致玻恩,1947年3月3日

  他(玻尔)认为离开可能出现的主体而独立的实在是不存在的。
  ——爱因斯坦致玻恩,1953年

  函数不能认为是对体系的完备描述,而只是一种不完备的描述。
  ——爱因斯坦致玻恩,1954年

  这样的方案(即量子力学)不可能是自然的最终描述。
  ——爱因斯坦,1954年


XXFF


发表时间:2005-10-01, 23:46:22  作者资料

萍踪浪迹

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



Einstein晚年说他想不通光子,而且还说如果谁说他知道,就一定是自欺欺人


漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥|
-------------------------------------------------
红叶晚萧萧,长亭酒一瓢
残云归太华,疏雨过中条
树色随山迥,河声入海遥
帝乡明日到,犹自梦渔樵


发表时间:2005-10-04, 08:06:45  作者资料

快刀浪子

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



爱因斯坦的洞察力很敏锐,但他毕竟不是上帝,又怎么知道上帝不是在掷骰子?如果这个世界确实是非决定论的,这也没什么奇怪的。

量子理论让人费解的地方在于:如果量子力学描述的是单个系统,那么不测量时它就处于一种不确定的状态,测量后状态就确定了。如果描述的是系综,那么不测量时对单个系统它什么也没说。而日常经验告诉我们,不管是否进行测量,物体的状态总是处在一种确定的状态之中。总觉得现在的理论缺少了点什么。当然也可能是日常经验不对,但这也需要说明问题出现在哪里


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发表时间:2005-10-04, 09:04:38  作者资料

萍踪浪迹

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



Einstein或许会对
但这只是一种思辨的胜利
而不是物理的胜利
事实上谁都可以怀疑量子力学
但是就算他怀疑得正确也无法说明什么


漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥|
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红叶晚萧萧,长亭酒一瓢
残云归太华,疏雨过中条
树色随山迥,河声入海遥
帝乡明日到,犹自梦渔樵


发表时间:2005-10-04, 09:26:46  作者资料

gage

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



顶一下。
比那些“哲学”有意义。


繁星满目的夜晚,我举头四望,却发现众星都离我远去。
一只小小的温度计,却透露了宇宙那无比的寒冷和荒凉。


发表时间:2006-06-20, 01:25:55  作者资料

windowsxp

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



实在性和完备性的争论,类似于数学中构造主义和存在主义的争论。
但物理学家比数学家要不幸得多,在自然面前,物理学家没有太多的选择。


::量子理论让人费解的地方在于:如果量子力学描述的是单个系统,那么不测量时它就处于一种不确定的状态,测量后状态就确定了。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
假设不测量时它就处于一种不确定的状态,这是必要的假设。
因为1 ,如果它处于一个确定的状态,这种确定的状态怎么来描述是一个问题。
2, 实验证明量子对象总是存在涨落
3,最重要的一点恐怕在于EPR,如果认真地对待EPR,我们就必须承认粒子不测量时它必然不能处于一个我们可以想象的状态!!


什么叫确定的状态,我认为,由于我们谈论的是我们人类的物理学,所以基于统一性和对称性的考虑。
确定的状态就是对于所有的观测者,即使不进行测量,他们也会对该状态在物理学所考虑的范围内给出统一的看法。这样的定义显然是不涉及实验检验的。

就目前来看,是否存在更优的可用实验检验的确定状态的定义还是未知的。


在物理中,逻辑完全可能会支持错误的结论,因为人们并不了解自己假设的实际意义。


发表时间:2006-06-20, 03:26:32  作者资料

rn86

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



系统要开放!


生命在于自我创造


发表时间:2006-07-27, 12:35:28  作者资料

Julian

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



"爱因斯坦的洞察力很敏锐,但他毕竟不是上帝,又怎么知道上帝不是在掷骰子?"
这是因为爱因斯坦坚持他的严格的因果性.至于为什么他会"决不愿意被迫放弃严格的因果性",那是因为如果没有严格的因果性,那会导致无可知论的出现.如果按照知识论的分类,无可知论可以被认为是神秘主义的一种.作为理性思考的人是尽量避免神秘主义.所以爱因斯坦是认为"上帝不是在掷骰子".

我的看法跟爱因斯坦很相似,也坚持严格的因果性,我们看不到"严格",是因为我们存在的局限,当我们没有办法发现其他原因影响该事物时,对于还没发现的事物我们都只能认为其不存在,所以我们只能将事物之间的因果以概率等比较模糊的词语概括.


发表时间:2006-07-28, 01:03:22  作者资料

传真

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Re: 量子力学为什么让人费解?————对量子力学的思考(2)



在国内一个网上看到过一个民哲比较搞笑的说法,说那是因为数苹果的‘一’是宏观概念不能直接用来数电子,云云。


发表时间:2006-07-28, 09:43:58  作者资料