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人的意識真的可以影響量子世界,導(dǎo)致"波函數(shù)坍塌“嗎?

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有一幫人老喜歡將量子力學(xué)神秘化,這不又有人提出一個這樣的問題:量子物理中,“意識”導(dǎo)致波函數(shù)坍縮,這里“意識”到底指什么?

量子物理中,沒有這樣的說法。這是一個神神叨叨的話題,說這種話的人連量子物理一根毛都不知道,卻硬要不懂裝懂大言不慚憑空臆斷,把自己那一套神鬼玄說往里套,因此純屬扯淡。

“意識”導(dǎo)致波函數(shù)坍塌這是誰說的?量子力學(xué)大師們波爾、狄拉克、海森堡、泡利說過嗎?沒有。曾經(jīng)與上述幾位大師為代表的哥本哈根派對著干的愛因斯坦、薛定諤說過嗎?也沒有。那么是誰說過呢?原來是想借量子力學(xué)招魂納幡死灰復(fù)燃的神鬼玄說,是某些宣揚“科學(xué)的盡頭是神學(xué)”的一幫子人咋呼的。

他們利用的是量子力學(xué)中一些奇異特性,如不確定性原理(測不準原理)、波函數(shù)坍塌、量子糾纏等與宏觀事物邏輯相悖的特點,把量子力學(xué)神秘化,往神學(xué)上引。

愛因斯坦與哥本哈根派之爭。關(guān)于量子力學(xué)的這些特性,在上世紀就已經(jīng)有過一場大的爭論,這就是哥本哈根派與愛因斯坦為首的經(jīng)典科學(xué)派之爭。愛因斯坦的觀點就是,他承認量子力學(xué)有其獨特的規(guī)律,但這個規(guī)律是可以認識的。所謂量子糾纏的鬼魅般超距作用和不確定性原理測不準定律、波函數(shù)坍塌等理論,實際上是量子理論的不完備性體現(xiàn),是量子的一些現(xiàn)象里面還有一些隱變量沒有被人們發(fā)現(xiàn),通俗點說就是還有一些深層次的規(guī)律沒被認識。隨著科學(xué)進展,這些規(guī)律總會被認識的,這樣量子力學(xué)中的這些看起來無法捉摸的事情就會變得可以預(yù)測和了解。

愛因斯坦有一句名言,譯意是“上帝不會擲骰子”。這里的上帝意指大自然規(guī)律,他認為自然規(guī)律不是抓鬮,而是有跡可尋的。愛因斯坦的鐵桿粉絲薛定諤堅定地支持他這個觀點,提出了一個“薛定諤的貓”來諷刺測不準定律。這個爭論持續(xù)到愛因斯坦和薛定諤逝世,也沒有結(jié)論。

“薛定諤的貓”就是所謂波函數(shù)坍塌的一個典型例子。波函數(shù)坍塌實際上也是不確定性原理的一個延伸,是微觀領(lǐng)域一種特別的現(xiàn)象。微觀領(lǐng)域物質(zhì)都有波粒二象性,表現(xiàn)粒子在空間分布位置和動量是以一定概率存在的,如量子力學(xué)的原子模型,電子就是以“電子云”的方式布滿原子核的周圍,這就是所謂的“波函數(shù)”。

當人們用物理方法對電子進行測量時,物質(zhì)就會隨機選擇一個單一結(jié)果表現(xiàn)出來。我們用搖骰子打比,沒被觀測時,就像骰子在搖動的旋轉(zhuǎn)中,誰也不知道是什么狀態(tài),這是呈現(xiàn)的是波函數(shù)狀態(tài),觀測時骰子就定下了,顯示出某個點子,所以就是“波函數(shù)坍塌”。

“薛定諤的貓”思維實驗就是這樣一個設(shè)定,他假定有一只箱子,里面有一只貓和一瓶放射性物質(zhì),這只貓的死活完全取決于這瓶放射性物質(zhì)是否發(fā)生衰變,如果發(fā)生衰變,這只貓必死無疑;如果不發(fā)生衰變,這只貓就活著。

量子力學(xué)的觀點是當這個箱子沒有打開前,這只貓?zhí)幱诓ê瘮?shù)狀態(tài),誰也不知道這只貓是死是活,只有在打開箱子的那一剎那,波函數(shù)就坍塌了,貓就以明顯是死或是活的狀態(tài)出現(xiàn)。

薛定諤的原意是借用這個思維實驗,諷刺“不確定性原理”理論。薛定諤認為,人們打開不打開箱子,這只貓的死活已經(jīng)決定了,只是沒打開前不知道而已。結(jié)論是:這只貓的死活狀態(tài)并不是打開箱子那一剎那決定的。

這是一個生活常識,是一般吃瓜群眾都知道的常識。如果投票,薛定諤的觀點一定會得到90%以上的支持率。但可惜的是,愛因斯坦和薛定諤都是用宏觀的一些常識和邏輯在套用量子領(lǐng)域的現(xiàn)象,后來證明他們是錯的。

事實上,當時哥本哈根派用“以子之矛攻子之盾”的方法,用薛定諤波動方程的“幾率”分布解釋“薛定諤的貓”。哥本哈根派認為,不進行觀測,在默認的粒子本征態(tài)下薛定諤方程可以闡述粒子波動規(guī)律。但是在觀測下,波函數(shù)崩潰,粒子特性無法被認知。

德布羅意和薛定諤共同創(chuàng)建了波動力學(xué)以及薛定諤方程,是描述量子力學(xué)的一根支柱,為量子力學(xué)理論的創(chuàng)建起到了至關(guān)重要的作用。

由此薛定諤雖敗猶榮,他依然是量子力學(xué)重要奠基人之一。

最終證實愛因斯坦錯誤的是貝爾不等式。這是美國物理學(xué)家約翰·斯圖爾特·貝爾提出的一個數(shù)學(xué)不等式,該定理是一個有關(guān)是否存在完備局域隱變量的驗證理論。實驗表明了貝爾不等式不成立,說明不存在局域隱變量理論可以復(fù)制量子力學(xué)的每一個預(yù)測,也就是意味著愛因斯坦主張的局域?qū)嶓w論預(yù)測不符合量子力學(xué)理論。

其數(shù)學(xué)表達式為:∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy

這樣看來,愛因斯坦的確錯了,他們的錯誤根源是用宏觀的理論去套量子力學(xué)理論,而我們世界確實存在著量子領(lǐng)域與宏觀領(lǐng)域邏輯不同的特性。貝爾不等式結(jié)論得到科學(xué)界廣泛認同,從此,哥本哈根派勝出,波爾、海森堡、狄拉克、泡利等幾位大師級科學(xué)家成為量子力學(xué)正統(tǒng)理論的象征。

粒子世界的微小,觀測必然擾動是量子特異表現(xiàn)的主要原因?,F(xiàn)在的量子理論認為,不確定性原理主要是基于量子觀測過程受到的干擾。我們知道,在我們這個世界,尤其是人類世界,所有的觀測活動都需要光,不管多大的物體還是多小的物體,沒有光我們都看不見。

光是電磁波,包含無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等波譜,這些電磁波譜各波段除了可見光,都屬于不可見光范疇。

不確定性原理是描述量子世界粒子運動規(guī)律的,這個理論認為人們不可能同時知道一個粒子的位置和速度。這是因為粒子位置的不確定性,必然會大于普朗克常數(shù),遵循不等式:

h為普朗克常數(shù):h=6.62607015×10-34 J·s

在對微觀世界觀測時,人們不可能將粒子位置確定在比光的兩個波峰距離之間更小程度,這樣要精確的測出粒子位置,采用的光波越短越好。而波長越短的光能量就越強,如X射線、γ射線等,這些光照射到粒子上面,粒子獲得的動量就越大,導(dǎo)致測量的不確定性就越大。

測不準定律是粒子世界其他特征的根源。而既然量子世界存在不確定測不準的特性,量子糾纏和波函數(shù)坍塌等一系列理論,就必然從中引申出來。因此可以認為,不確定性原理(測不準定律)是量子力學(xué)種種詭異現(xiàn)象的根源,波函數(shù)坍塌、量子糾纏的一些特性,都是源于這個前提的。

這個前提就是觀測必然對量子造成擾動,無法同時確定其位置和動量。

這與什么“意識導(dǎo)致波函數(shù)坍塌”風(fēng)馬牛不相及,毫不相干。

就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。

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