什么是量子和量子力学,量子与力学关系

首页 > 科学 > 作者:YD1662022-11-19 09:39:21

回到双缝实验。假设我就是想知道光子到底是从哪个缝中穿过去的,于是我就在其中一个缝的外面安装了探测器,只要光子一过,我就知道。

什么是量子和量子力学,量子与力学关系(9)

结果我发现干涉条纹消失了!屏幕上的图案跟你用台球打出来的一样 ——

一观测,光子就从“既走了左边的缝,又走了右边的缝”变成了“或者走了左边的缝,或者走了右边的缝”!

也就是说观测会破坏量子叠加态。用物理学家的话说,这叫“波函数塌缩”。

同样道理,如果你“观测”一个电子在某个方向上的自旋,你得到的结果就“或者是正的,或者是负的”。

而你具体会得到“正”还是“负”的哪个结果,这就是一个真正的“不确定性”事件!

没有任何办法能事先预测你的观测结果。电子的波函数到底往正、负哪个结果塌缩,不受任何外界因素影响 —— 你可以说那是电子的“自由意志”。

物理学家可以用电子的波函数精确预测你获得每个结果的概率大小是多少,但是面对一次单独的观测,从理论上讲就没有任何办法可以预测结果。

正因为量子力学有这个性质,我们才真正生活在一个不确定的世界。机械宇宙观过时了,万事万物不是注定的,天神来了也无法预测未来。

好了,现在温伯格的问题就是,描写波函数演化的方程是“薛定谔方程”,而薛定谔方程其实是一个确定性的方程,里面根本没有概率 —— 那么观测结果的这个“本质的不确定性”,是从哪里来的呢?

4.人的意识和多重宇宙

什么是量子和量子力学,量子与力学关系(10)

只有到观测的时候,才出现不确定性。物理学家对此细思恐极 —— 只有当有人参与的时候,才出现不确定性!

什么是量子和量子力学,量子与力学关系(11)

温伯格总结了目前的两种看法,一种叫 工具主义者,一种叫 真实主义者。

工具主义者认为,量子力学方程只是一个工具,它能帮你计算观测结果的概率是多少,这就足够了。我们根本不应该把量子力学当成对真实世界的解释,量子力学只管到波函数塌缩之前,波函数到底怎么塌缩,不受量子力学控制。

这就等于说,人,不受量子力学控制。想要解释实验结果,光有薛定谔方程还不够,必须把人的意识也加进来才行。有个量子物理学的先驱人物叫尤金·维格纳,他就说,如果你不考虑人的意识的话,你就没有办法得到一套自洽的量子力学理论。

但我们同时知道,量子力学能够非常精准地描述微观世界的一切自然现象。那么这就等于说,人,成了一个在自然界物理定律之外的东西。

这个解释你能接受吗?达尔文以来人类最大的教训就是人只不过就是一堆基本粒子的排列组合,难道现在人又变特殊了吗?

但是真实主义者的观点更耸人听闻。真实主义者认为量子力学描写的就是真实世界,既包括电子,也包括人。那么不确定性从哪里来呢?其实根本就没有什么不确定性 —— 每次观测的时候,正自旋和负自旋,实际上都发生了!只不过是在平行世界里发生。

在这个宇宙里的你,观测到了一个正自旋。而在另外一个平行世界里,还有另外一个你,观测到的是一个负自旋。你以为是概率,其实你是不知道另一个你的存在。宇宙每时每刻都在发生分叉,每条岔道上都有一个你,谁也不比谁特殊。

什么是量子和量子力学,量子与力学关系(12)

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