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鬼魅般的量子力学

已有 6783 次阅读 2012-7-7 10:36 |个人分类:戏说数学|系统分类:生活其它| style

明天开始放假,该做点属于自己的事了,再放松一回。

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老邪拿蒋和尚与迟菲MM开涮,改编了一则青年与禅师参禅的故事,其中提到了薛定谔的猫,俺拿俺弟弟开回涮,纯属疯言疯语,姑且一乐。了解一点量子力学的人都知道薛定谔猫。他是薛定谔试图证明在宏观条件下量子力学具有不完备性的思想实验。具体实验过程如下:

把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。

现在的问题是:这个系统从什么时候开始不再处于两种不同状态的叠加态而成为其中的一种?在打开盒子观察以前,这只猫是死了还是活着抑或半死半活?这个实验的原意是想说明,如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话,量子力学本身是不完备的。

薛定谔试图将微观世界里的量子理论带到现实的宏观世界从而导出与一般常识相悖的结论。在盒子未打开之前,猫处于一种“又死又活”的状态,它可以用薛定谔方程解出的波函数来表达,盒子一旦打开,猫便处于“死”或“活”的状态之一。

也许薛定谔的猫可以成为世界起源的佐证?这个世界原本正是薛定谔盒子里的一只猫?有一天上帝不小心打开了这只盒子,波函数坍陷了,宇宙炸了开来,形成了无数个世界,而我们生存的世界仅仅是其中之一。如果世界真是这样形成的,我们完全有理由相信别的世界具有与碳水化合物类似的生命甚至具有比人类更高级的智慧型生命。

量子力学的鬼魅之处在于世界是测不准的,人们无法测量某个电子在特定时刻的准确位置。我们所处的世界犹如一粒肉眼看不到的电子,但上帝是万能的,他老人家既有一双火眼金睛,能够观察到常人无法观测到的现象,又具有高深莫测的理论功底,不是有人说过吗?世界是上帝用数学方法创造的,所以在上帝眼中,世界是清清楚楚的,一切都是已知的。

爱因斯坦对上帝很是不服,有一次他责问上帝:“难道说你是认真相信只有可观察量才应当进入物理理论吗?”上帝很是不屑:“愚蠢的人啊,凭你这肉眼凡胎怎么可能把世界看个清清楚楚明明白白?即便你有相对论,你也得假设绝对时间是不许可的。”爱因斯坦辩解道:“一个人把实际观察到的东西记在心里,会有启发性帮助的,在原则上试图单靠可观察量来建立理论,那是完全错误的。实际上恰恰相反,是理论决定我们能够观察到的东西,只有理论,即只有关于自然规律的知识,才能使我们从感觉印象推论出基本现象。”上帝嗤笑一声:“那你就去寻找吧,不过别再纠缠于诸如“一个物体的位置”这类愚不可及的问题,这个问题除了我老人家谁也回答不了,以你们的智慧,一切都具有不确定性,在这点上,你们那个叫什么堡的人说得有点道理,你们人类只能从统计意义上了解这个世界一二。”

海森堡的测不准关系虽然得到了大家的认同,也得到了上帝的赞许,但其建立测不准关系的方法却遭到了另一地球人的质疑,玻尔认为,测不准关系的关键在于波粒二象性,这才是问题的核心,老海不服,他认为:“我们已经有了一个贯彻一致的数学推理方式,它把观察到的一切告诉了人们。在自然界中没有什么东西是这个数学推理方式不能描述的。”玻尔则说:“完备的物理解释应当绝对地高于数学形式体系。

上帝哈哈大笑:“看你们一个个喝了酒似的面红耳赤,实在可笑之至,世界不过是我手中的玩物,我想让它变成什么样它就会变成什么样,不过嘛,俺老人家不像你们人类一样胡作非为,俺向来按规则做事,只是俺的规则你们凡夫俗子岂能窥探十之一二?”



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