此乃作者中二病发作期采取发泄式自我治疗的文段。
因作者思绪紊乱和水平有限,文中包含多处用语不规范,请列位看官谅解。
“主体不属于世界,而是世界的一种界限。”
——L.维特根斯坦,《逻辑哲学论》,5.632
量子物理学彻底颠覆了我们对这个世界的认知,它告诉我们:观察者对这个世界的作用不能被忽略,观察对象必定影响对象;主体和客体间的关系紧密不可分割,也许当你没有看月亮时,是不能说月亮在那里的;在观察过程中,观察者的意识塑造着现实……
以上全部都是误解,尽管其中有些是在主流物理界也盛行过颇久的误解。并且这里不存在对量子物理进行修正的问题,原本它就不包含这些属于诠释层面的东西。
尽管本文试图论证的观点或许对于对物理学抱有错误期待的读者有些绝望,然则本文依然会探讨怀有这些期望的读者可能会感兴趣的话题,例如:信息的物理涵义,测量问题的解答方法,量子力学基础的多种诠释,熵增过程的起源,现实世界由计算机模拟而成的可能性等。只是不能期待笔者会对这些问题给出令人浮想联翩的答复,因为笔者试图做的是:从不同角度,分析某一类误解的成因并予以批判。
1, 海森堡的显微镜
有趣的是,海森堡本人对不确定性原理的理解是不正确的。在【1】中,他企图使用被比喻为“显微镜”的测量设备来说明这一原理。在这个假想实验中,电子依然作为经典粒子出现(换言之,确实具有一定的位置和动量),在观察者试图测量电子的位置时,必须利用一定波长的光子进行探测,而电子对光子的散射过程对于导出不确定性关系式的近似表达
是这个论证的必要条件。
在这里,我们注意到两个问题:1,这个论证至多只能说明不确定性原理和特定的光学测量方法所获取的结果相容,对于支持一个一般性的原理,这种论证是远不够的。2,在这个假想实验中,不确定性的起源被归结于测量对客体的扰动,而这就是误会的根源。
实际上,不确定性原理和测量并无本质联系。在信号处理领域,亦存在“不确定性原理”(伽博-海森堡极限),一段信号不能同时具有有限短的时长和有限窄的频域带宽(注意,在这里带宽的定义要求是严格的)。波函数在位置表象和动量表象下的表示分别相当于信号在时域和频域的表示。它们均可视作Benedicks定理的推论:一个函数与它的傅里叶变换不能都具有有限支撑集。这里没有任何涉及关于测量的细节的说明,也正因此,这才具有对论证原理而言较为充足的一般性。
到目前为止,这只是对该原理做了数学上的说明,那么物理的特殊要求体现在哪里呢?体现在作为比例常量的普朗克常数上。因此,这个原理的神秘之处完全用普朗克常数的特殊性(例如其具备作用量的量纲)来表达就够了。
“测不准原理”这一误译在一定程度上反映了这类误解的影响:因为我们测量位置到一定精度,所以给动量造成了相应大小的扰动,所以不能同时测准。这其实是仅仅考虑了下列表达式左边的第一项:
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=228b50f480025aafd3327ec3cbecab8d/ede8bb99a9014c089d9e3e91087b02087af4f4ad.jpg)
上式中
代表对物理量
的测量精度,
代表测量对
所造成的扰动,且定义
。容易看出,若在左边表达式中仅保留第一项,则A的测量精度与B所受的扰动确实存在如这种误解所意指的关系,但若考虑完整的表达式,则以高于海森堡原本预期的精度同时测量A和B(满足算符不对易关系)并不成问题。尽管这一关系式确实计入观察者效应的影响,我们注意到,
趋于0时,该关系式依然可以成立。原则上不扰动体系而对体系进行测量是完全可能的。
文献【2】提供的实验证据很好地支持了以上的论点(Masanao Ozawa即提出以上的小泽不等式的小泽正直)。
因作者思绪紊乱和水平有限,文中包含多处用语不规范,请列位看官谅解。
“主体不属于世界,而是世界的一种界限。”
——L.维特根斯坦,《逻辑哲学论》,5.632
量子物理学彻底颠覆了我们对这个世界的认知,它告诉我们:观察者对这个世界的作用不能被忽略,观察对象必定影响对象;主体和客体间的关系紧密不可分割,也许当你没有看月亮时,是不能说月亮在那里的;在观察过程中,观察者的意识塑造着现实……
以上全部都是误解,尽管其中有些是在主流物理界也盛行过颇久的误解。并且这里不存在对量子物理进行修正的问题,原本它就不包含这些属于诠释层面的东西。
尽管本文试图论证的观点或许对于对物理学抱有错误期待的读者有些绝望,然则本文依然会探讨怀有这些期望的读者可能会感兴趣的话题,例如:信息的物理涵义,测量问题的解答方法,量子力学基础的多种诠释,熵增过程的起源,现实世界由计算机模拟而成的可能性等。只是不能期待笔者会对这些问题给出令人浮想联翩的答复,因为笔者试图做的是:从不同角度,分析某一类误解的成因并予以批判。
1, 海森堡的显微镜
有趣的是,海森堡本人对不确定性原理的理解是不正确的。在【1】中,他企图使用被比喻为“显微镜”的测量设备来说明这一原理。在这个假想实验中,电子依然作为经典粒子出现(换言之,确实具有一定的位置和动量),在观察者试图测量电子的位置时,必须利用一定波长的光子进行探测,而电子对光子的散射过程对于导出不确定性关系式的近似表达
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=2986e8174b540923aa696376a258d1dc/f8cf9145d688d43f23a387c67f1ed21b0ff43bc3.jpg)
在这里,我们注意到两个问题:1,这个论证至多只能说明不确定性原理和特定的光学测量方法所获取的结果相容,对于支持一个一般性的原理,这种论证是远不够的。2,在这个假想实验中,不确定性的起源被归结于测量对客体的扰动,而这就是误会的根源。
实际上,不确定性原理和测量并无本质联系。在信号处理领域,亦存在“不确定性原理”(伽博-海森堡极限),一段信号不能同时具有有限短的时长和有限窄的频域带宽(注意,在这里带宽的定义要求是严格的)。波函数在位置表象和动量表象下的表示分别相当于信号在时域和频域的表示。它们均可视作Benedicks定理的推论:一个函数与它的傅里叶变换不能都具有有限支撑集。这里没有任何涉及关于测量的细节的说明,也正因此,这才具有对论证原理而言较为充足的一般性。
到目前为止,这只是对该原理做了数学上的说明,那么物理的特殊要求体现在哪里呢?体现在作为比例常量的普朗克常数上。因此,这个原理的神秘之处完全用普朗克常数的特殊性(例如其具备作用量的量纲)来表达就够了。
“测不准原理”这一误译在一定程度上反映了这类误解的影响:因为我们测量位置到一定精度,所以给动量造成了相应大小的扰动,所以不能同时测准。这其实是仅仅考虑了下列表达式左边的第一项:
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=228b50f480025aafd3327ec3cbecab8d/ede8bb99a9014c089d9e3e91087b02087af4f4ad.jpg)
上式中
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=4959d1d7552c11dfded1bf2b53276255/2cf8379b033b5bb5e26a36ca34d3d539b700bc94.jpg)
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=ac37870b49fbfbeddc59367748f1f78e/48c46d061d950a7bf49058f008d162d9f3d3c9ad.jpg)
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=3f5f8ae88813632715edc23ba18fa056/5f79caea15ce36d3fbb9950438f33a87e850b194.jpg)
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=ae14fe50544e9258a63486e6ac82d1d1/d0f38494a4c27d1e752c2df019d5ad6edcc438c3.jpg)
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=38c2f247af4bd11304cdb73a6aafa488/03c42b381f30e92448ce8a054e086e061c95f7ec.jpg)
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=ba93402360d0f703e6b295d438fa5148/110235d3d539b6000a731983eb50352ac75cb794.jpg)
文献【2】提供的实验证据很好地支持了以上的论点(Masanao Ozawa即提出以上的小泽不等式的小泽正直)。