发信人: charmer@GZ()
整理人: k_xiaoyao(2001-02-19 15:48:51), 站内信件
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标 题: 【讨论整理】薛定谔的猫(二) 发信站: 网易虚拟社区 (Tue Sep 5 02:30:04 2000), 站内信件
讨论——薛定谔的猫(二)
薛定谔的猫
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【作者】 calume (还是没脾气)
说得更明白一点吧.在你(注:指异调兄)前面的帖子和你回我的帖子中,有 两个地方是在"用宏观的概念看微观的客体".
一,微观客体不象宏观客体,由于"不确定性",我们不能对"单个"的微观客体作 任何确定的判断.宏观的猫当然要么是死要么是活.但是在薛猫的情况下,我们在" 看"(不管是用眼睛还是用照相机)之前,本来就没有足够的根据说猫是死是活.我们 只能说:在相同的条件下反复作这个实验,猫有一半的几率是死,一半的几率是活. 这样的判断谁会觉得奇怪?那么,为什么同样的判断在微观领域就变得不可接受了 呢?只是因为人们把本来应该针对一个"系综"(大量相同的客体)的判断硬性加到" 单个"客体上了,把本来对应"几率解释"的波函数硬性加到对"单个"客体的描述上 ,于是有了"那一只猫是半死半活的"这样奇怪的结论.原因呢?还是我们被"单个(宏 观)客体总有确定描述"的观念所迷惑,不理解波函数的几率本质,不理解把波函数 应用到"单个"微观客体是一种物理上的"说法",从来不会直接拿来解释自然.量子 力学甚至是不研究"单个"客体的.从这个角度上看,所谓薛猫问题只是一种宏观概 念导致的误解而已.在这个问题上纠缠只是在误解中越陷越深.
二,什么叫"猫在被看(用眼睛或是照相机)前是死是活?",什么叫"几率收缩发 生在什么时候?"这和意识没有什么关系.量子力学的哥派解释中,强调的就是只有 用不可逆的机制记录下信号,才算是完成一个"测量".在这个标准上,眼睛和照相机 是没有什么区别的.而哥派的另一个主要观点是:在测量之前,没有物理实在.这话 当然太过分了.但我们可以这样来理解:物理学必须考虑测量;现象在被记录之后才 称得上是一个现象,才能被纳入物理学的考虑范围.测量是物理过程的一部分,在测 量("看")之前,这个物理过程还没有结束,所以我们对"看"之前的猫,什么也不能说 ,实在要说也只能说它是半死半活.只有"看"之后我们才能说它倒底是怎样的.而几 率在看之前和之后其实没有变,因为几率描写的是"系综".这只猫的生死对"许多猫 在薛猫的情况下生死各半"的结论不产生影响,只是这只猫的生死变成了100%的事 ,那么问题出在哪里呢?还是我们把描述"系综"的几率和描述"单个"客体的几率搞 混了.在测量之前,我们只有"系综"描述,我们对那只"单个"的猫什么也不能说.而 测量过程就是把"系综"描述确定下来,变成"单个"描述的过程. 一定要说波函数收 缩了的话,就是发生在测量的那个时刻.
最后补充一下为什么测量必须包括在物理过程中.测量总是需要被测客体和测 量物之间有所作用的,而对微观物体来说,这种作用不可忽略.而我们除开测量又能 通过什么渠道知道微观客体的状态呢?所以测量必须包括在物理过程中.而从这个 角度上我们也看到以薛猫问题来讨论量子力学的不合适.因为猫是宏观的,测量对 猫的影响是很小的,我们很难通过这个问题来体会针对微观客体的量子力学的特点 ,反而只能增加误解.至于意识什么的放在这里则完全是误解之后的误解,离科学越 来越远了.
据此我建议以后不用讨论薛猫问题了.
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【作者】 eigolomoh (异调)
我还有点话要说。哥本哈根诠释是很经典的,我当然没有道行想去推翻它( 一开始我就说了,标准的还是要听云胡兄的)。但是哥本哈根诠释也不是没有困 难的,所以我就很想谈自己在这一方面的一些理解,下面的是我在家中写的回答 calume的。今天上来一看,故儒兄的新闻很有意思,可惜我这里看不到Nature, 有没有相应的网页?(看了也可能看不懂)但是这新闻好象更加明确了我在下面 所说的“物理学家并不能够明确地在微观系统和宏观系统之间划出一条线来”:- )
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这次我想我比较理解你的意思了(当然还是有可能有误会)。你和云胡兄好 象都认为在“薛定谔的猫”这个例子中,猫其实指的是一个处在量子水平的系统 ,而不是真的猫,一个宏观系统。我有点惶恐起来,担心是不是一开始就误会了 。因为你好象也是学物理的,云胡兄也是,你们对这个例子的理解是一致的。我 在大学里学量子力学的时候老师根本就是照本宣科,公式写下了就是写下了,基 本不讨论具体的物理意义。好在数学系的好对付,你给定一个方程,一套计算规 则,大家就往下推,只要你不违反逻辑就行,不问后面的物理意义的,典型的形 式主义。“薛定谔的猫”这种例子上课时更不讲了,所以我不知道最普遍的理解 是怎么样的,都是看科普读物自己瞎琢磨的。在我原帖的最后一段才是我自己的 看法,讲意识的那一段,是因为不知道云胡兄的立场,所以就多作了几个假设, 我后面很大一段就是讲不同意意识对波函数坍缩的作用。
但是我觉得对“薛定谔的猫”的以我这样的理解方式(其实是彭罗斯的方式 )是有意义的。
广义和狭义相对论在引力作用很小,低速的时候,可以用经典牛顿力学来很 好地近似。但是量子力学和经典牛顿力学的关系却不是这样。我们被告知,量子 力学是用来处理微观的,量子水平上的系统的,而经典力学是用来处理宏观的, 经典水平的系统的;系统处在量子水平上的演化是由薛定谔方程来刻画的,是线 性的,而一旦被进行了宏观的测量,就要用几率的观点,是非线性的。两个世界 的规律是不一样的,并非一个是另一个的逼近。这已经有点奇怪了。但是更奇怪 的是,物理学家并不能够明确地在微观系统和宏观系统之间划出一条线来。考虑 宏观的“薛定谔的猫”能够帮助对这一问题的思考。
如果猫是宏观的猫,那么我觉得你帖子中说的“现象在被记录之后才称得上 是一个现象,才能被纳入物理学的考虑范围。测量是物理过程的一部分,在测量 ‘看’之前,这个物理过程还没有结束,所以我们对‘看’之前的猫,什么也不 能说,实在要说也只能说它是半死半活。”还是显得太过份,就象爱因斯坦说的 :“月亮在我们没有看它的时候难道不存在吗?”我在“反拍云胡”一帖中,其 实翻来覆去讲的意见,就是猫这么复杂的一个个体,自己就可以把自己给弄“现 实”了,即使我们不“看”它,它也是“或者是死的,或者是活的,而不是处在 死和活奇怪的叠加中”。
你对测量的理解非常经典,如果我没理解错的话,按这一观点理解海森堡测 不准原理是这样的(包兄好象也是这个观点):要精确测量电子的位置,就要给 与被观测的电子一个作用,就是你所说的被测量的客体和测量物之间的作用。测 量的越精确,作用就要越大,而这个作用就会改变电子的动量,使得对电子的动 量的精确测量成为不可能。我的观点是,这种测不准,是量子水平的系统的一个 固有特性,微观粒子(被观测前)不能够被看作是局限在某处的什么东西,谈论 它的“位置”或“动量”是没有意义的。我以前在讨论黑洞的量子蒸发时,一直 有这样的表示,只是这很难用语言表达出来。基于这个原因,我不同意你说的“ 量子力学甚至是不研究‘单个’客体的”意见,不过反正我也没觉得自己想清楚 了这事。你看,我对微观系统的观点其实非常激进的,一点也没有被宏观概念束 缚住:-)
可是上面讲的对海森堡测不准原理的经典理解,在《皇帝新脑》中被称为“ 有点误导”,而我的观点更惨,至少也是“过于悲观”,甚至可能是“肯定是错 的”。不过我翻了好几回书,也没看见彭罗斯自己的意见是什么:-(
【 在 charmer (一笑) 的大作中提到: 】
: 感谢宽肩膀为我们详尽的讲述。
: 不过以后还会有网友提出这个问题的,因为没有人在学完量子力学后不犯迷糊
: 的。如果在你这篇帖子之后异调兄和云胡都没有异议,我将把这次讨论归档保
: 存。
: .......
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我们用铅笔在头皮上写下无数诗行
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【作者】 digitcom (digitcom)
【 在 calume (还是没脾气) 的大作中提到: 】
: 说得更明白一点吧.在你前面的帖子和你回我的帖子中,有两个地方
: 是在"用宏观的概念看微观的客体".
: 一,微观客体不象宏观客体,由于"不确定性",我们不能对"单个"的
: 微观客体作任何确定的判断.宏观的猫当然要么是死要么是活.但是
: .......
用系综解释量子现象其实并不能算作解释--它放弃了对个体粒子行为的描述 , 而只专注于大量粒子量子行为的统计结果. 但是现代技术已经可以对'单个量子 态'进行实际操作, 而且已经有了应用, 如量子计算机等. 所以'系综解释'可以休 矣.
对于'薛猫'问题, 我认为大家争论的焦点是:
1 量子态可不可以有宏观表现.
2 波函数的坍缩是不是由观测引起的.
我的观点是, 波函数的'坍缩'是一个相对的概念,就是说对于猫来说, 波函数 已经'坍缩'了, 但对于没有观测这个猫的外部观测者来说, 波函数依然在演化, 并没有'坍缩'. 所以, '半死不活'的猫的概念是可以接受的. 虽然这样可能会产 生诸如"月亮在我们没有注视时, 在不在那?"等问题,但是, 我们已没有退路了. 有时我也怀疑, 这些问题可能永远没有答案, 就好象歌得而定理所论述的"永远没 有完备的逻辑系统"那样, 物理也没有终极答案.
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※ 修改:.digitcom 于 Aug 31 03:25:15 修改本文.[FROM: 211.100.0.28]
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【作者】 calume (还是没脾气)
如何从微观的量子力学的领域"往上"推到宏观的领域,正是现在的物理学家努 力的方向.有一个"介观物理"专门讨论这样的问题.
另外,宏观尺度的物体的量子不确定性现在也有人在研究,也有人说观测到了 .我想这也是迟早的事.所以,宏观和微观,经典和量子之间,没有不可逾越的鸿沟.
又,Penrose其实是个数学家,物理学家对他的话嘛...
【 在 eigolomoh (异调) 的大作中提到: 】
: 我还有点话要说。哥本哈根诠释是很经典的,我当然没有道行想去推
: 翻它(一开始我就说了,标准的还是要听云胡兄的)。但是哥本哈根
: 诠释也不是没有困难的,所以我就很想谈自己在这一方面的一些理解,
: 下面的是我在家中写的回答calume的。今天上来一看,故儒兄的新闻
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※ 来源:.月光软件站 http://www.moon-soft.com.[FROM: 202.109.0.84]p; 211.100.0.28] [m
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【作者】 eigolomoh (异调)
“宏观和微观,经典和量子之间,没有不可逾越的鸿沟”,这个话很对,我 相信会有不远的一天,我们能统一对微观世界和宏观世界的认识。我就是因为现 在的经典力学和量子力学有点象亚里斯多德的月上月下世界,才对这个问题感兴 趣的。
至于Penrose,我怎么看着象物理学家……
【 在 calume (还是没脾气) 的大作中提到: 】
: 如何从微观的量子力学的领域"往上"推到宏观
: 的领域,正是现在的物理学家努力的方向.有一个
: "介观物理"专门讨论这样的问题.
: 另外,宏观尺度的物体的量子不确定性现在也有人
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我们用铅笔在头皮上写下无数诗行
※ 来源:.月光软件站 http://www.moon-soft.com.[FROM: 213.
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【作者】 jeter (云胡不归)
Roger Penrose, Rouse Ball Professor of Mathematics, Oxford Univesity S tephen Hawking, Lucasian Professor of Mathematics, Cambridge Univesity
彭罗斯与霍金都是数学教授席位,不过他俩应该算是典型的理论物理学家。
【 在 eigolomoh (异调) 的大作中提到: 】
: 至于Penrose,我怎么看着象物理学家……
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-- 心若行云流水,不滞于物
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