物理学哲学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/赵国求 研究员,武汉市学科带头人,专著十部,国内外发表论文六十余篇。

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IP: 121.34.97.*   [4]zhangxp   2007-7-8 22:58
在这里贴出来格式不清楚,我在论坛上已经贴了,在那里看更方便。
IP: 121.34.97.*   [3]zhangxp   2007-7-8 22:53
从测量概念入手解开量子力学之谜 量子力学发展至今,哥本哈根解释虽然在实验上一再是得到支持的,但物理实在论者还是对它的物理意义的理解存在迷惑甚至怀疑。在我看来,导致迷惑的焦点最终都聚在“测量”上,而迄今为止人们对于“测量”的概念还考察得不够,以至于明显地疏忽了测量的一些特性。要找到揭开量子力学迷惑的钥匙,当从分析“测量”概念入手。 一、“测量”的初步定义及特性 我这里将“测量”初步定义为:所谓测量是指测量主体从被测物体获取信息的过程。 既然要获取信息,测量主体必须从被测物体获取能量,否则主体不会有任何改变,没有改变则不可能增加信息。 观点1:测量需要从被测物吸收能量,所以也必然影响被测物。 推论2:根据量子力学的基本观点,能量并非连续的而是量子化的,所以能量的交换当以量子为基本单位。 推论3:如果要对一个光子(光量子)进行测量,因为光子的能量已不可再分,所以必须一次将单个光子的能量全部吸收,不可能吸收“部分光子”。 二、根据测量的特性对量子力学的各疑问的解答 1、光的双缝干涉 双缝以A、B命名,除此不多介绍实验的具体情况。 这个实验表明单个光子同时通过A、B双缝,所以才产生干涉现象。人们对此的疑问是单个光子是如何同时穿过双缝的?是分成两半各自通过的吗?还是有其它的方式?我们能探测到光子是如何通过双缝的吗? 根据前面的推论3,如果想探测其中一条缝比如B缝,那么在B缝安装的探测仪器必须在该缝将单个光子完全吸收,那就相当于堵上了这条缝,于是双缝变成了单缝,干涉现象消失。所以不存在这种可能性:既不影响光子从两个缝通过又能够测量到光子是从哪个缝通过。这种测量是从理论上不可能实现的,不是没有发现更好的测量方法,也不是没有发明更好的测量工具,也不是因为测量误差问题,而是光子本身的物理特性,所以光子的位置在本质上是不可知的。 “不可知”这个词是很暧昧的,它的直接意思是“不可能被我们知道”,但是人们在用这个词的时候,往往隐藏着另一个意思“它事实上可能是某个样子”,只是我们不能知道而已。因此,鉴于人类的这种好奇心,我们有必要进一步分析光子是不是“事实上可能是某个样子”。 在双缝实验中,因为有干涉现象,所以单个光子必须同时通过A、B两个缝,又因为单个光子的能量不可能分成两半分别通过两缝,所以必然的结论就是:对于光子来说,A、B两缝是不分开的,是同一个地方。“两个不同的地方是同一个地方”这意味这什么?这只能意味着A、B两点的空间概念对于光子来说没有意义,虽然在我们看来光子同时通过两个缝,但实际上它就没有分开过,我们可以说光子既在A又在B,或者说光子既不在A又不在B,或者胡说些别的什么,但是都没有意义,因为我们是用了空间的概念去描述没有空间概念的东西,怎么说都是错的。“波粒二象性”中的粒子性,其意义只是能量的粒子性,不可以理解为空间的粒子性,实际上迄今为止物理学没有任何信息告诉我们粒子具有空间粒子性。 但是空间概念怎么会对光子没有意义呢?难道空间概念本身有问题,或者我们对空间的认识还有很基本的错误?在上述分析中每个环节都没有问题,问题只能出在空间概念上。那么我们与其以空间概念去思维光子而百思不得其解,不如回过头来仔细分析空间的由来,我们有必要考察如下问题:空间概念是怎么来的?有什么适用范围?适用于不被观察的事物吗? ...(此处省略500字),所以,正是因为测量才产生了空间,未被测量之物没有空间概念。说光子的位置“不可知”也是不对的,而是我们本就不该以空间概念去衡量它。 2、薛定鄂猫 这一假想实验设计出一个实验方法将微观的量子事件引发出宏观的经典事件,以至于对于容器外的人来说这只猫居然是处于一半死一半活的态矢量叠加态(人们对此不能接受),这种叠加态会一直持续到打开盒子看到猫的时候才坍缩。 这个实验的条件是假设了容器是一个封闭的容器,没有任何信息能通过容器壁,那么,对容器外的人来说观察就是不可能的,所以容器外的人不打开容器就不可能知道猫的死活,这也是一个本质上不可知的事件,对于一个本质上不可知的事件我们凭什么去揣度它的客观状态呢?猫事实上就是处于半死半活的线性叠加态,没有观察就没有事实,“窥视”是不可能的,而关键正是人们总在想着“窥视”这回事,所以对这个实验结果不能理解。 所谓的物理实在论,仔细地进行层层分析就能发现:它的本质就是认为客观事物与观察无关,即认为一个事物它没被观察和被观察的时候是同样的,具有完全相同的物理属性,所以实在论必然的另一个意思是:观察对事物是零影响的。因为零影响的观察是不可能的,所以说实在论内部有逻辑错误。薛定鄂猫实验中并没有悖论,导致悖论的是人的实在论观念,量子力学同样适用于宏观事物。 为什么人们会在潜意识里假定了一种不需要能量交换的测量?那是因为在日常经验和宏观物理中,测量所需要的能量和被测物体的能量相比非常小,以至于对被测物的影响可以忽略不计,所以人们形成了这种错误认识,比如眼前的桌子,我们会认为当我们看到它和没看到它的时候它都是一样的。这种认识上的错误只有在被测物本身的能量小到和测量所需要的能量具有可比性时才会明显地暴露出来。 我将人们假定的这种不需要能量交换的测量称为“神秘的第三只眼”,当我们不进行观测而又要想象事物是什么样子的时候就是在潜意识里假定了那只虚无而又神秘的第三只眼。 3、EPR悖论 “EPR悖论”的错误在于对于“信息的传递”缺少明确的定义。如前面对双缝干涉的分析一样,一对处于纠缠态的粒子,空间概念对于它们是没有意义的,无论在我们看来它们分开有多远但它们实际上就没有分开过,在量子态坍缩的时候并没有信息在两点之间传递,所以不存在超光速,也就不违反相对论的局域性假设。 我们可以假设一个经典环境下的EPR事件以便更直观地理解: 假设这样一个事件,我将黑白两个球放入一个盒子里,然后由别人搅拌后再分别装入两个木盒子分开,此时我完全不知道哪个盒子装的是白球还是黑球,然后别人将一个盒子拿走送到很远的地方比如是月球,还有一个盒子留下来放在我的桌子上,此时我将桌上的盒子打开,如果发现是白球,那么同时我就确切知道月球上的那个是黑球,在这个事件中只有一次测量,并没有信息从月球传到地球。 这个实验逻辑上等同于EPR实验,两个球的黑白属性处于纠缠态,在我打开盒子的一瞬间波函数坍缩,按照EPR悖论的责难,则有信息在月球和地球之间瞬间传递,我们知道月球和地球相距38万公里,显然这个信息的传递超过光速。 我不知道“信息传递”的物理定义应该是怎样的,但我初步认为信息传递至少要有两次测量。假设有一个物体带着信息从空间的A点运动到B点,我们必须在A点测量确认该物的存在然后再在B点测量确认该物的存在,这样信息才可能从A点传至B点。在EPR实验中,测量只发生了一次,所以没有信息传递。 三、一些结论 1、量子力学是完备的,也适用于宏观世界,和相对论没有冲突; 2、测不准原理反映的是事物的本质,而不是测量方法或测量仪器有问题; 3、哥本哈根解释是正确的,只是缺乏有力的论证,在物理实在论方面结论也不明确; 4、对量子力学的解释或理论改造如果有数学上的不同则不能成立,因为必然会推翻能量的量子化这个基本前提。
IP: .*   [2]djw123   2007-4-22 08:04
承认物质是外在世界的本原和空间的物质性,那么物质就是连续的,相通的,同一的,无论用力或玻色子埸对物体运动的解释,都是把物体视为孤立的东西,把运动的改变视为必须得到或失去些什么东西,强调的是相互作用,这与用"力"思考没有什么区别,重要的是把物质本原的思想用于对运动和物质构成的思考.
IP: .*   [1]djw123   2007-4-16 08:54
现代物理学是建立牛顿力学基础上的,能够发现时间的相对性,了解质能关系,已是最高阶段.继续用力的概念去思考就会重新回到空间是空间,物体是物体;质量是质量,能量是能量的思路上,因为力的作用仅在于把我们对物体孤立存在的感觉用抽象的概念联系起来. 物理学要发展,需要一切重新开始,从自然哲学重新做起,这才符合自然运动发展的规律.我在blog.sina.com.cn/dujiwei 希望老师指教.

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