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物理选修有几本概率是实实在在的物理现象，我应该理解它，我们应该爱它

长河网 • 2019-01-22 22:55:20 • 文化 • 阅读 10
量子力学却大量地使用概率来描述现象，这就是一些声名卓著的科学家强烈反对量子力学的原因。也是我们觉得它不实在的原因。 我自己倒认为这是我们反对自己的原因，也是我们自己觉得自己不实在的原因。深思吧，你会发觉的。人类历史就是这样一步步证明的。
原标题：概率是实实在在的物理现象，我应该理解它，我们应该爱它量子力学却大量地使用概率来描述现象，这就是一些声名卓著的科学家强烈反对量子力学的原因。也是我们觉得它不实在的原因。我自己倒认为这是我们反对自己的原因，也是我们自己觉得自己不实在的原因。深思吧，你会发觉的。人类历史就是这样一步步证明的。1926年，玻恩提出电子波函数的本质是概率后，爱因斯坦写信给他，信中说：“量子力学是很不错，但我内心的声音告诉我，它不是事物真正的本质。这一理论能得到很好的结果，但它无法告诉我们上帝的秘密。不管怎么样，我坚信，上帝不掷骰子。”直到1964年，物理学家理查德·费曼还在康奈尔大学的一个讲座上说道：“我想我可以有把握地说，没有人真正理解量子力学。我也说过，上帝不掷骰子，上帝让人类掷骰子。人类，不应该掷骰子！这是我的观点！但身为人类，我们怎么能摆脱“主动性”的本能呢！你如果真正的去思考爱氏的话：“我坚信，上帝不掷骰子。”其实是一种信念，这种信念就是伟大科学家的信念。爱氏要表达的理念是世界是可以研究的，可以研究清楚的。世界是确定的。不是上帝在那开玩笑。所以他会在前面说：“这个理论应该有更好的结果。”此话一点毛病都没有。但玻尔也没有错，玻尔是看着实验结果说话的。随时时间推移，物理学家已经学会使用量子力学得出越来越精确，越来越成功的计算结果。劳伦斯·克劳斯就将关于氢原子的一个量子力学计算结果称为所有科学领域中被计算得最精确的一个量，他并没有夸张。量子力学成为了我们理解原子、原子核、导电性、磁性、电磁辐射、半导体、超导体、白矮星、中子星、核力以及基本粒子的基础，所以它是确定的。有那么多理论，预言了很多粒子存在。很多粒子后来也被实验证明是存在的。试想想返回到500年前，谁如果说有反粒子，有胶子，有电子，有正电子，别人会怎么想？那是不可能的事情。甚至没有人能做出这样的理论预测。所以世界是确定的。随着我们知道的越多，掌握的越多，能预测的就越多。牛顿的理论在他提出的年代也曾经让很多人不舒服，在牛顿的理论中，两个相隔遥远的物体可以发生相互作用，哪怕它们之间不存在有形的拉力或推力，这似乎给本该实实在在的科学带来了一些神秘的超自然因素，因此在当时招致了笛卡尔追随者的反对。此外，牛顿的万有引力定律也不能由某些基本的哲学定律导出，这也是莱布尼茨及其追随者的反对的原因之一。牛顿定律没能满足很多前人对宇宙定律的期望，如托勒密（我们已经抛弃了托勒密的地心说），和开普勒学说。然而，随着时间推移，牛顿引力理论显示出优势，最终成为压倒性的最成功的理论，它能解释大到行星，小到苹果等物体的运动，包括月球、彗星，甚至地球的形状也能解释。到18世纪末，几乎所有人都同意牛顿理论是正确的，至少是个极为成功的近似。因此，强求一个新诞生的理论遵循某种已有的哲学标准，似乎并无必要。我们需要让其自然发展，看看我们能从中得到什么，或许我们需要反过来改变我们的哲学观点。我们就是这样做的，我们也算这样走的。现在再来回顾开篇提到那几个问题，在量子力学中，我们用波函数来描述粒子。波函数在本质上就是一系列数字，每个数字都代表了系统可能出现的一种状态。如果系统只包含一个粒子，那么波函数中的每个数字就对应着这个粒子可能出现的所有位置，数字的大小代表着它在这个位置出现的概率。那这有什么问题呢？问题的焦点就在于“测量”这一行为。举个最简单的例子，对电子自旋的测量：自旋又被称为角动量，它是用来衡量某种物体绕着一个轴“旋转”速度的物理量。所有理论都表明，实验也都证实了，当你测量一个电子自旋的时候，它只能取两个值中的一个，+h/4π或–h/4π（h为普朗克常数），这可以理解为电子绕着轴要么顺时针旋转，要么逆时针旋转。但只有当你测量的时候，电子才会取这两个值之一，当你没有测量的时候，电子的自旋状态处于这两种态的叠加态。这在我的想象里一点也不矛盾。和波粒二象性本质其实是一样的。举一个宏观的例子。一个带有4片风扇叶的风扇，当它不转的时候，你轻易的就可以抓到第一片，第二片，第三片，或第四片风扇叶。现在飞速转起来，让你抓第一片，你能抓到吗？显然是不能的，你连看都看不清，还怎么抓。但当你“抓”的时候，飞速转动的风扇慢了下来，你又看清了。本质上和测量动作是一样的。玻璃二象性也是，看你看它的方式是什么样的。有些现象你需要用到波来解释，还有一些现象你需要用到粒子来解释，还有一些现象你两者都得用。以如何测量自旋来讲？把电子放在磁场中，磁场方向与你想测量电子自旋的方向一致就可以了。自旋可以用波函数来描述，如果只考虑波函数中关于自旋的一部分，它就只包含两个数，一个代表正自旋，一个代表负自旋。量子力学中有一条规则叫玻恩规则，以马克斯·玻恩命名，它告诉我们如何利用波函数来计算电子自旋为正或为负的概率——这概率就是波函数的该分量的平方。这有什么不好的呢？有人说问题并不在于概率，量子力学发展了这么多年，我们完全可以容忍概率的存在了。问题在于，电子自旋随着时间的变化遵循薛定谔方程，但薛定谔方程本身并不包含概率，它同牛顿运动方程一样，完全是决定论的。那概率又是从哪里冒出来的呢？很多人说这就是量子力学的问题之所在。但我不这样看，就像我在上面举了一个圆的例子。一个完整的圆包含了不完整无穷不循环的小数π。世界的完整永远包含着无穷，这才是世界的法则。一根绳子，对半切，理论上永远可以切下去。概率是怎么来的，就是这样来的。你确定的事情，就是百分百概率，你不确定的，就是小于百分百概率。如果你认为太阳明天照常升起是百分百概率，那么这样的例子可以在量子力学中找到很多很多。量子力学是不确定的，量子力学中的奇异性，也很正常。因为可以理解。其实真正意义上的奇异性，在于未来。因为未来才是难以把握的。但如果不能把握现在，更谈不上把握未来了。就好比我现在问你：“1万年后太阳还会照常在地球上升起吗？”各位，我希望你的感觉和我的感觉此刻是一致的。概率是实实在在的物理现象，我应该理解它，我们应该爱它。但我要强调一个总的原则，这是很值得强调的。因为量子力学的理论，已经是一片红海了。就拿第45，第46章的弦理论来说，我是犹豫了后才决定还是要介绍的。但我要说高维度空间，多世界理论不如概率实在。世界也是以这样的方式来展示它的存在的。想象中的世界不一定是真实，但真实的世界一定可以想象。人一定要在自己可以想象的地方去努力，而不是要在想象的世界里去努力，这是方向问题，不容忽视！就像我在关于量子纠缠的文章中说过，如果想象中的世界是真实的，那么这个世界就不存在问题。量子力学在计算方面是非常实用的。在如何运用量子力学的问题上并不存在什么争论，物理学家都用同样的方式使用量子力学，而且计算的确有效。也许我上面提到的这些问题都只是语言的问题，跟量子力学本身无关。一些现代哲学观点认为，最“哲学”的问题都是跟我们所运用的语言相关的问题，因为我们是人。很多导师常用这种观点来教育那些抱怨量子力学的研究生们：闭上嘴，只管算。所以不要想着去试图建立一个可以隔绝所有环境的系统。那是不可能的。就像我们好多人说，我们要到太空里去。其实我们就在太空中。以上就是关于量子力学本质的一些论述。希望可以不止帮助大家理解量子力学，更帮助大家理解生命，理解生活。遇到你们，是我的缘分。在没有遇到之前，缘分只是可能，在遇到之后，缘分就是确定的。摘自独立学者，诗人，作家，国学起名师灵遁者量子力学书籍《见微知著》责任编辑：

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