- 主题:量子对因果律的一些影响 +101楼图片
因为太长,所以另开一楼。@zhuxiaozhu,
分几楼帖。
我想先说明一点儿,为什么老师们都会强调量子力学要去算?为什么费曼会说出:“if you think you understand quantum mechanics, you don't.”?
举个不是很恰当的比喻。一个从不知道“辣”味道为何的人,如何去理解(!)辣味? 靠文字描述,别人的讲解可能吗?唯一的方法就是去尝一尝(计算!)。
所以,任何不是老老实实经过多年计算和使用量子力学,从而将之变为本能的一种思维方法的人,号称“懂”量子力学都是瞎扯淡!
正因为量子力学对我们认识世界的观念有了颠覆性的作用,所有涉及认识论的现代哲学必然受到量子根本性的影响。英美领头的哲学家多多少少也都懂一些量子力学。
前帖的4个问题列出如下:
1. 量子有没有否决因果律?
2. 如果有,是如何否决的?根本原因是什么?
3. 如果有,怎么解释我们日常生活中因果性却又存在?
4. 粒子从A点传播到B点,是否就是真正的量子的因果性的表现?
--
修改:Myarmor FROM 125.33.205.*
FROM 125.33.205.*
为了说得更形象,考虑一个骰子,扔出去得到几点,其实不是随机的。
原则上,只要把投掷的姿势、桌面的凹凸、风力的大小等等所有因素都考虑到,
是可以计算出究竟会得到几点。
之所以我们日常觉得随机只是没考虑所有因素罢了。
这就是牛顿(经典)力学的决定论,
也即凡事都是决定好了的,有因必有果,有果必有因。
这就是著名的拉普拉斯机械决定论,又称“形而上学决定论”。
--
FROM 125.33.205.*
准确的说,量子力学否决了决定论,
也即并不是所有事情都是有原因的,所以破坏了微观因果性,
也就是说“凡事有因必有果,有果必有因”这个论断被破坏了。
例如在双缝干涉实验中,
光子可以通过两条缝中的任意一个,
但究竟走哪一条是没有任何原因的。
这个没原因不是因为我们技术手段不够,而是原则上就没原因。
当年爱因斯坦就是接受不了这一点,
所以他说:“上帝不掷骰子”。
他认为还有一些决定光子如何走的隐藏变量我们没发现,
所以才认为本质上是随机的。
这个争议持续了几十年。
然后在1964年,贝尔横空出世,发表了一篇极为简短漂亮的文章,
严格证明并且为后来的实验证实了:爱因斯坦错了!
这个结果震惊了世人。
用比较专业的术语来说,
就是:量子力学里没有局域的隐藏变量。
所以,第一个问题的答案就是:量子力学破坏了(微观)因果律。
而且这个否决是实验否决的,不是某个诠释否决的 --- 教 @hut 个乖,以后别说错了。
--
FROM 125.33.205.*
那么,到底是什么原因导致量子力学否决了因果律呢?
事实上,这来自于量子力学的线性特性。
正因为量子理论是线性的,所以两个解叠加以后仍然是方程的解,
这就导致了态叠加原理,从而产生了量子里的种种不可思议,
包括著名的薛定谔的猫。
相反,牛顿力学却没有这个问题。因为牛顿力学是非线性的,
所以我们日常生活中没有那些种种疑难。
这是第二个问题的答案。
--
FROM 125.33.205.*
但这马上就产生了第三个问题:
难道微观世界和我们的日常世界是割裂的?不和谐的?这显然是不可接受的!
虽然说量子力学处理的是微观世界,
但并不是说不适用于宏观世界 ( @Barbarossa) 。
宏观世界的牛顿力学是量子力学的一种极限情况。
原则上,所有日常生活中的现象都可以用量子力学来计算,
只是没必要,复杂度太高以致于也不现实。
那么应该怎么解释量子力学破坏了因果律,
我们的宏观日常世界却明明有因果律呢?
--
FROM 125.33.205.*
还是让我们来考虑一个例子:
你手里拿着一个皮球,落地后是不是最高只能弹回到你手的位置?
然而在量子力学里,当皮球的质量非常非常小的时候,
例如大约等于电子的质量,
无论是理论计算还是实验观测你都会发现,
小皮球弹回时不仅仅可能超过你手的高度,
甚至可以一直更高更高乃至无穷。
具体的概率是由一个概率密度决定的 P(h), h就是高度。
只有当 h趋于无穷时,P才等于0.
所以你就可以积分算出,小球弹回得比你手更高得几率是多少。
这个几率反比于小球的质量,我们就标记为是P ,
当然肯定有P<1 。这就是所谓的量子隧穿效应。
然后,我们知道,日常生活中的球质量是N>>1 个小球组合起来的,
所以,这个大球超过你手位置的几率就是 P^N ->0,
但并不严格等于0, 只是几率太小,以至于我们碰不到而已。
这就是为什么我们日常生活中会出现因果律的原因!
题外话:从上面可以看出,崂山道士穿墙的几率并不等于0,
只是这个几率太小,从宇宙产生开始不停的撞到现在也难以实现。
--
FROM 125.33.205.*
然后,第4个问题,涉及到了量子场论,我就不再赘言了。
简单说几句量子场论:
量子场论是一门统一了狭义相对论和量子力学的学科,
其难度是超过广义相对论的。
杨振宁的Yang-Mills理论是一种比较普遍的量子场论的框架结构。
这个框架后来被用来统一了麦克斯韦的电磁理论和弱相互作用
(就是杨振宁和李政道得诺奖的弱相互作用宇称不守恒里的弱相互作用)。
而强相互作用也是用Yang-Mills框架描述的。
所以,我们世界的4大相互作用,除了引力,其它三种都是用Yang-Mills框架描述的。
事实上,近20年的发展使得人们倾向于相信,最后引力也可以间接的用Yang-Mills框架描述。
--
FROM 125.33.205.*
告一段落。
我先自承我很无聊!
【 在 Myarmor 的大作中提到: 】
: 因为太长,所以另开一楼。@zhuxiaozhu,
: 分几楼帖。
: 我想先说明一点儿,为什么老师们都会强调量子力学要去算?为什么费曼会说出:“if you think you understand quantum mechanics, you don't.”?
: ...................
--
FROM 125.33.205.*
牛顿力学在量子世界不适用,这个普通物理里面写得明明白白
【 在 Myarmor 的大作中提到: 】
: 但这马上就产生了第三个问题:
: 难道微观世界和我们的日常世界是割裂的?不和谐的?这显然是不可接受的!
: 虽然说量子力学处理的是微观世界,
: ...................
--
FROM 113.83.184.*
没有,没有
很厉害~
水木需要你这样的大教授。
赞美~
- 来自 水木社区APP v3.5.5
【 在 Myarmor 的大作中提到: 】
: 告一段落。
: 我先自承我很无聊!
--
FROM 117.136.0.*