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有感于麦克斯韦妖

已有 2635 次阅读 2008-2-2 12:42 |个人分类:物理学哲学

                            有感于麦克斯韦妖

       "一个封闭的箱子, 中间有个隔板, 把箱子分成A和B两部分, 板子中间有个分子大小的小孔. Maxwell假设小孔中间站一个小妖, 他长着一双火眼金睛, 能够分辨出分子速度的大小. 我们知道在热平衡的时候, 熵为最大值, 但即使系统在热平衡的时候, 分子的速度也会有涨落, 有的大于平均值, 有的小于平均值. 现在假设小妖见到速度大于平均值的分子就打开小孔, 让他跑到A部分. 见到速度小于平均值的分子就关上小孔, 让他留在B部分. 这样过了一段时间, 速度大的分子在A部分, 速度小的分子在B部分, 这样一个封闭系统的熵就自动减少了, 这是违反热力学第二定律的."(摘自鲍得海博客dummer的评论) 

      相互作用实在论与量子力学曲率解释中,对麦克斯韦妖在经典力学与量子力学中的作为有自已逻辑一致的理解
      我们知道,宏观经典力学范围内"分子的大小(实则为量子的测不准)与分子间的距离要小好多数量级",我们描述的客体可简化为质点.在麦克斯韦妖生活的封闭箱子里,分子都简化成了质点.质点无几何大小,在逻辑上,它具有确定的位置.有了确定的位置,加上自由变量时间t,分子的运动速度就可以计算出确定值.因此在经典热力学的范围内,小孔中的麦克斯韦妖能判断分子的运动状态.开门/关门可作出准确判断,系统的熵可以减少.麦克斯韦妖的火眼金睛有用武之地.

       但到了量子力学范围内,情况就不同了.海森伯使麦克斯韦妖瞳孔放大,她看到的分子比"地球还大",那真是"一片黑乎乎的东西".她想把分子简化成质点,但办不到,与环境相比,形不能忽略.质点抽象原则不适用.但理论上分子又必须是"质点",否则一切方程无法建立,于是出现了"质点"的新性质---位置的不确定性.位置不确定,分子到达小孔的速度计算也就不确定.海森伯告诉麦克斯韦妖,位置的测不准与速度(或动量)的测不准符合测不准关系.这是不可逾越的认识障碍.麦克斯韦妖听后傻了眼,只好辞职不干.

     或者作一种极限说明:1.位置确定了,速度就完全不能确定..动量的变化无穷大,表明有-种无穷大的力作用于被测客体,这就是质点.质点的内能无穷大,位置也是确定的;2.动量确定了,位置就完全不能确定.动量变化等于0,表明没有力作用于客体,根据相互作用原理,我们不知道分子或电子在哪里,位置无法确定.测不准关系不是事物的本性,而是反映-个认识论问题.

     两重世界两重天,建立理论的环境变了,建立理论的逻辑规则也要变,不然就要出现认识悖论.



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