文科生刚看完《上帝掷骰子么——量子物理史话》表示很多地方无法理解求解惑

  • f
    ff42
    结尾处作者表示只需要初中数学和少量的高中物理就能看懂,看到这里我很伤心。
    不懂的地方太多了,但一切不懂都从波函数和坍缩开始。
    波函数到底是电子波动性的表达式还是电子波动性本身?如何用日常经验来理解波函数坍缩?如何用日常经验来理解“一观测就坍缩”?
  • 错乱僧
    因为超微观世界观察已经不是靠肉眼,电子显微镜级别能观察的了,所用的观察手段都是间接的,当然会对观察对象造成影响。
  • f
    ff42
    观测就会影响这个还能理解。
    但是为什么观测会导致从波坍缩成一个点,而不是坍缩成其它什么东西,例如一条线,或者另一个形状的波
  • w
    wer.
    日常经验不能理解,所以如何理解就是扯淡。先问一句学过多重积分和偏微分么。没学过就别问了,没法解释。哪怕学过面对多元微分方程也得跪了
  • l
    lawson
    楼主,关于一观测就坍缩的这个问题,你可以粗俗点理解,例如你看到的太阳是八分钟前的太阳,如果按照严格的科学观测来说,必须要完全让太阳以及光静止下来,才能得到一个十分准确的数值,但是这明显不靠谱。
  • f
    ff42
    我怎么觉得你举的这个例子和“观测导致坍缩”不是一回事呢?
    另外,观测会影响粒子这个我能理解,我只是不理解什么是波函数,以及观测是如何导致波函数坍缩(影响的结果为什么一定是“坍缩”而不是其他的变化)
  • w
    wer.
    文字语言能表述清楚还要公式干嘛...托尔斯泰普希金莎士比亚荷马一起上也形容不出来
  • f
    ff42
    你是在秀优越感是么?不打扰你了,请继续。
  • s
    sunzhensz
    崩塌只是一个文字
    就是:原来,结果是分布在1个概率空间的,你一观察。结果就是一个确定值了。一个确定值,就是原来概率空间范围里的一个点了

    我瞎扯的,希望没误导楼主,等物理科学家来给你解释吧
  • w
    wer.
    在量子力学里这都是比喻,和借来的词。“一维势箱”是箱子吗,显然不是。“隧道效应”有隧道吗,根本没有。“自旋”是旋转吗,也不是。这里的术语直接臆想根本没用。孔子说思而不学则罔,学而不思则怠。楼主目前处在思而不学的状态。
  • w
    wer.
    我不是优越,语言连函数图形都不能定量描述,凭什么偏微分方程几段文字就能搞定了
  • f
    ff42
    好一个思而不学则罔。我一个30多岁文科专业每天上班养家糊口的人,敢情遇到啥不懂都得去自学啊。
    来TG不过是随便问问,有高人能给浅显易懂的解释一下最好,没有就看看回帖的插科打诨也挺好。这关思而不学个屁事啊?
    本来好为人师就已经够糟糕了,你偏偏还是那种看不起学生的好为人师。
    得了,这帖你有优越感那你继续秀,怕是你现实中还找不到这种机会。
  • s
    sunner
    主要的原因是现在有智子,所以基础物理学已经完了,我劝楼主赶快赚钱,冬眠,到末日审判后再醒,找IAA,就说我介绍的
  • 法式卷饼
    物体出现在某处,不是出现or不出现,而是一个可能性函数,波函数就是表达这个可能性的东西,一旦观测,函数中某个值确定,就不再是一个可能性,坍缩成一个结果

    好比高考分数出来前,你做了个一个可能性分布函数做高考分数的预测,出来之后,所有的可能性都坍缩到一个具体的数值上面了
  • z
    zo
    维度是我们假设出来理解世界的工具,人类认识宇宙的数学方式。

    而在宏观上,观察扭曲的空间,引力的远距作用等现象,够契合现有的数字模型。

    所以目前倾向认为高维空间的确存在。
  • n
    norsd
    学文科的说话都那么冲的啊
  • c
    clockworkjian
    现在很多高端理论都是靠数学撑的。。不懂你就跟我一样满足于看看科普片吧。。
  • 聋则嗅明XP
    只是一假说。
    楼主别搞很清楚,全搞清楚了,你也就科销家了,你只要知道现有观测手段就是测不准,一帮老学究们就是认为观测行为干扰了结果,至于其中的奥妙,地球上还没人知道。
  • e
    ex1000
    不要执着于数学公示的理解 薛定谔的波动函数方程 对于学过二阶偏微分的亦不一定懂
  • p
    ppigadvance
    孔子说你刚好说反了。
  • j
    jy00885876
    拿三维和二维来做比喻吧 比如一束光在三维世界中
    蚂蚁只能看到二维世界 蚂蚁是生活在透明的玻璃器皿内
    当三维的光投射到二维上面就会产生两个反光 这对蚂蚁来说非常难解因为他觉得他的世界是二维的光照过来只有一束反射光
    同样道理 我们只能看到三维世界并不代表我们不存在四维的世界中 思维世界的厚度导致我们看到粒子出现在不同的地方
  • o
    oracle
    慕名看了这本书,看到一半实在看不下去了,好好一本科普读物,文风无比蛋疼,70%都是论坛流的废话,出版后还经常有“本帖”的字样,实在不能不怀疑技术理论部分的严谨性。
  • s
    smilemiles
    车钥匙找不到了,摸遍身上没有。
    于是坐下来拿笔拿纸一个一个分析可能在的地方,最后划定了一个区域,确定钥匙必在客厅这个范围当中。由于客厅中钥匙可能存在的地方数量为多个,所以这张纸上的区域就可以理解为函数,
    然后动手找,终于在鞋柜上找到了,于是车钥匙的位置确定,刚才纸上划定的区域就无意义了。这时就理解为函数坍塌。


    你不能因为最后实在鞋柜上找到了钥匙,就认为之前划定客厅这个范围是错的——恰恰相反,这证明了它的正确;但某些理论学派则认为,由于之前划定这个范围的所有计算都是精确无误的,所以在找到钥匙之前,必须理解为钥匙同时存在于这个范围内的每一个特定地点。
  • h
    hudihutian
    就好象一个超快快门的照相机在乒乓球比赛里拍了一张照片

    然后乒乓球的飞行曲线(可以用一个函数表示)在这张照片里就不存在了,存在的是一个静止的球
  • 水母寿司
    上次京东200-80,搞了几本霍金的书
    越看越糊涂
  • c
    clockworkjian
    刚看到一本布莱恩格林平行宇宙的书 隐藏的现实。。
    后面有刘慈欣的好评:D
  • 林则徐
    后面也说了,波函数坍塌这说法站不住脚,还是平行宇宙理论解释得相对完美。
  • a
    asj
    准确的说是这样吧,拍出来的是一个球后面拖了一段残影。
    如果快门越快,就越能精确的从照片得知球所在的位置,但是越难根据残影算出球的速度。
    反之快门越慢,通过曝光时间和更长的残影可以算出更加准确的速度,但是得到的位置越不精确。
  • h
    hudihutian
    瞎打个比方,见笑了
  • S
    Smilebit:)
    一个物理学与哲学的问题

    比如说上面有人提到的例子,我们看到的太阳是八分钟以前的,我们看到的月亮是一秒种以前的,那我们看近在咫尺的物体,实际上不也是一段时间以前的么(尽管这个时间很短)?既然任何形式的观察都是夸父追日,只能追逐过去的痕迹而不能到达现在的存在,那微观与宏观之间不是没有任何根本上的区别么?
  • l
    loveyaya
    这作为一种类比可以,但是量子力学统计诠释跟这个例子不完全一样。
    你说的钥匙可能在某个地方而不确定只能画出范围,那是因为我们掌握的信息量不够,不管你找还是不找,钥匙确实在某个确定的地方,随着你了解的信息越来越多,最后能确定它所处的位置。

    但是量子力学说的是,如果你不设计某个实验做观测,谈论微观粒子的状态根本没有意义。注意,不是说我们的已知条件不够所以只能做概率解释粒子可能在任何地方,而是如果不设计一个实验去测量粒子的位置,那么你谈论粒子可能在哪这个说法本身就没有意义。

    举个粒子,大家可能听说过电子有自旋,这是个微观自由度。我们可以把带自旋的电子看做一个个的小磁针,有自己的南极北极。
    如果我们设计一个装置,使得一个任意方向的磁针在经过一个磁场区域后原来方向“向上”的和“向下”的分开,在接受器上测得有电子“向上”和“向下”的一样多

    但是这并不是说,电子原来有一个确定的磁矩方向,这些电子的磁矩分布杂乱无章,各个方向都有,因此我们不能预测具体哪一个电子会向上还是向下,只能做概率预测,一半上,一半下

    这种理解是错的,因为如果真是电子的磁矩有一个确定方向而我们不知道的话,那就会和下面的实验矛盾:
    我们把经过一次实验的电子束再经过一个同样的装置,比如我们把指向“下”的那束电子再经过同样的磁场区域,只不过现在把装置旋转90度,可把磁针垂直于刚才那个平面
    而指向“里”的和指向“外”的分成两束。这时我们发现,原来已经完全指向“下”的电子有分为两束,一半向“里”,一半向“外”。
    如果你认为电子确实有个确定的与观测者无关的磁矩方向,那么那束已经“完全向下”的电子磁矩方向应该始终向下才对,怎么又会分成里外两束呢?

    所以说,微观物理量的描述是与实验观测相关的,你设计一个检测“上下”的实验,就能够说,电子有可能向上或向下,各占一半
    你设计一个检测“里外”的实验,就能够说电子可能向里或者向外,各占一半。

    但是如果没有设计任何实验,下面的说法毫无意义:“电子磁矩有可能朝着某个方向,但是不能预测是具体哪个方向,而是只能概率预测,朝这个方向可能性百分之几,朝那个方向可能性百分之几。”

    刚才的例子说明,处在“向上”和“向下”叠加态的电子经过磁场后,量子态发生了塌缩,一半向上,一半向下,都是“自旋”这个物理量的本征态,但不是说这个本征态就是宏观中完全确定的东西。因为把“向下”这个本征态放到旋转90度的磁场时,它又从“向下”这个本征态变成了“向里”和“向外”的叠加态,然后再塌缩,一半变成“向里”的本征态,一半变成“向外”的本征态

    简单说,量子态本身的描述是和你要做的实验或者观测相关的,如果不指定任何观测,那么描述一个微观系统的物理态是没有意义的。
    注意,不是我们掌握的信息不够而无法描述,而是描述本身没有意义。
    这也是某些哲学家批评量子力学的出发点,说量子力学是强调“客观实在是依赖于观测”,这可能也是普朗克、爱因斯坦等大师至死都不满意量子力学的原因。
  • h
    hudihutian
    宏观和微观本来就没有本质的区别,地球那么大的东西照样具有波粒二象性,照样有波函数,照样测不准。
  • S
    Smilebit:)
    既然没有本质的区别,那宏观和微观的理论统一不了是什么问题?
  • h
    handsomeken
    马克回头看。
  • l
    loveyaya
    统一确实不是问题,现在物理学界公认的看法是这样:
    微观世界的量子规律是基本规律,宏观现象只是“大量微观粒子在满足量子力学规律的前提下经过统计平均”之后呈现出来的结果,
    量子论诞生之前的那些经典物理理论,只是一种“量子+统计”的近似理论
  • c
    clockworkjian
    貌似是相对论跟量子论的数学公式搭不上。。。所以崩了

    话说上面某段话。。
    简单说,量子态本身的描述是和你要做的实验或者观测相关的,如果不指定任何观测,那么描述一个微观系统的物理态是没有意义的。说量子力学是强调“客观实在是依赖于观测”,

    其实以前蛋疼产生过一个思路。。。你观测了 上帝才会去做这种微观的深层的效果 你不观测 它就不调用这个程序。。。。
  • h
    hudihutian
    统一得了,问题是所谓宏观其实就是讲天体力学(地球上还有啥宏观物质值得研究的……),一个天体那么多粒子,你要不用概率论统计学武器……

    要不我们先分析一下构成天王星所有的夸克是怎么相互作用的,再根据结果来推测海王星的轨道??

    [本帖最后由 hudihutian 于 2013-10-29 15:30 编辑]
  • c
    cc0128
    看完后的感觉是: can you speak Chinese?
  • h
    hudihutian
    其实speak chinese不难

    你得理解,这个波啊,其实很多种的

    一般我们理解都是机械波

    但是你讲波粒二象性的时候,那货不是机械波

    是吧,粒子是随机乱窜的,跟石头扔水塘里产生的物质波明显不一样嘛

    那种波是概率波,就是粒子往哪窜的一种统计数据的趋势,我们把这种趋势也叫做波,叫概率波、物质波,实际上它除了在干涉时候被观察到有机械波的表现,其他哪里像一般常识里的“波”了…

    所以这个波函数挂了,意思就很简单了:你都明白确定的观察到它了,再谈它在自由空间里或者什么空间里出现的概率就没意义了,概率没意义了,这个概率波就不存在了嘛
  • s
    smilemiles
    你说了两次,如果不实验不测量,那么描述和追求描述(其实是理论研究)微观粒子物理状态无意义。















    但是你没有说为什么没意义啊……………………
    不能说因为不能对其产生能动可控的干涉,所以研究无意义吧?或者说因为单纯研究和实证检验的结果难以在现有技术条件下统一所以无意义吧?
  • l
    loveyaya
    这样的看法是被逼的啊,物理学家最开始也不接受这样的解释,最后没办法,“被迫”接受。
    为什么没有意义,我解释了啊,就是那个电子自旋的实验,
    如果你认为“电子有一个确定的磁矩方向而只是因为我们掌握的信息不够没法知道所以只能做概率描述,或者说测量会因为实验装置对电子有相互作用而改变电子自旋的初始状态”,
    那就没法解释这个实验,为什么已经磁矩“向下”的电子不保持这个本征态,反而会在第二次实验中会体现为“向外”和“向里”的叠加态
    电子处在什么叠加态是取决于你做什么样的实验,
    也就是说,电子的叠加态在塌缩之前应该怎么描述是取决于它在被观测后塌缩成什么样的本征态,这也是量子力学被一些哲学家批评最多的地方。
    我不知道物理学界坚持这样的解释到底对不对,以后也许会有答案。但是照目前物理学已知的实验结果来看,只能接受这种解释。

    [本帖最后由 loveyaya 于 2013-10-29 16:55 编辑]
  • a
    asj
    近似于说单个漂浮在空中的分子,“温度”这个度量对它是无意义的。
    因为温度是在一大批分子在与其他东西碰撞中统计出来的一个值。
  • h
    hudihutian
    请抛弃“常识”来考虑这个事情:D
  • f
    fuckmic
    这么说吧,你还是用自己的日常经验去认识微观和宏观世界。

    数学才是认识世界的最好方法
  • S
    Smilebit:)
    这话说得很好

    本人可以负责任地说,如果最新的物理学理论确实是这样的话,那么它和最新的哲学理论并不冲突,在最近一百年里并不是只有物理学在发展,哲学同样也在突飞猛进,后现代哲学对于传统哲学的核心早已进行了全面的批判,罗素的逻辑实证主义在英美也已被宣判死刑了

    破除旧式形而上学应该是哲学家和物理学家的共同任务