概率与测量的本质——老子的牛和薛定谔的猫(13)

代曼谈文化 2024-09-20 12:46:34

“玻尔认为,根据量子理论,粒子在测量之前,在各种属性上都没有明确的值,就好像一个人在踩到称之前没有固定的值一样。这样说来,量子理论只能揭示各种事件的概率,而不像牛顿定律或爱因斯坦相对论一样可以提供坚实的预测。”(《量子简史》第18页)

普朗克,1858年4月23日—1947年10月4日

量子论揭示的是事件发生的概率而不是确定的属性值,这是量子论与经典物理学完全不同的地方。作者大卫·凯泽这段话对概率的理解是具有普遍性的,其中包含了致命的误解。人没有踩到称上,而人拥有确定的体重,但量子事件的概率的含义并非如此。这里必须引进本体论来诠释,黑格尔曾经哀叹十九世纪的世界智慧之士抛弃了古希腊哲学家最为珍贵的本体论,转而注重眼睛可见的现象,物理学上就是可以观测的物理量。

这是两条不同的认识论道路。人类的思想发展一段时间重视本体论,过一段时间又重视现象世界,总是这样交替,背后是因为人类遇到的困境不同。本体论的沉思没有带来科学的发展,然后就有以观察实验为手段的方法论的出现。现在量子时代的到来,现象论(观察量的研究)出现了无法克服的困境,是时候重新重视另一种认识论,即本体论,作者对概率的误解才能消除。泥塑师在团弄一团泥巴,一会儿把泥巴捏为泥牛,一会儿捏为泥马。

如果问泥巴在被没有被团弄之前是否具有确定的形(牛形马形),这显然是荒谬的。人踩到称之前的体重是确定的,泥巴没有被泥塑师团弄前的形是不确定的,这是二者的本质不同。人的体重是现象,泥巴未团弄前是本体,本体可以千变万化但本身不变,而现象是确定的。泥牛泥马是观测量,体重是观测量,泥巴不是观测量。老子说“有物混成”就是指这团无法观察的泥巴这个本体,不是指泥牛泥马的可观测量,但泥巴中含摄了牛形马形,可以随缘显现。

玻尔和海森堡一直认为观测前没有量子世界,观测时才有量子世界,爱因斯坦的“实在论”极力反对这种观点,并且多次交锋。如果翻译成老子的“混成论”或本体论(老子的本末论、体用论),玻尔和海森堡认为泥塑师没有雕刻前,泥巴没有可观测量,没有泥牛泥马。但泥巴是可以雕刻成泥牛泥马的。如果这位雕刻师只会雕刻泥牛泥马二种形,而且没有偏好,泥牛泥马的可观测量的概率是50%。概率是从本体到现象的可观测量之间的转变过程中出现的。

泥巴含有多少形?含有无数形。粒子未被测量前可以在任何位置,只有用薛定谔的波函数来表达。一旦观测,波函数就坍缩为一点,就是泥塑师创作念头出现,泥巴就“坍缩”为泥牛泥马了。如果用老子的本体论来诠释,并没有神秘性,但量子学家却诠释的十分神秘,而且很费解。反过来说,真正体验老子的本体论(当然古希腊哲学家就有深刻的本体论)却是要脱胎换骨的,人们的心要从徼的状态逆转为妙的状态,这是真正的魅力所在。我们需要重建哲学基础,也是认识论基础,也是逻辑学的重建。牛生牛马生马的小逻辑已经过时,非牛生牛牛生非牛的大逻辑已经来临。1=1的小逻辑已经走到逻辑悬崖,1=0的大逻辑(鲲化为鹏)展现在眼前。

玻尔说:“量子物理跟我们生活的世界毫无关系。量子世界并不存在,存在的只是一个抽象的量子世界模型。”量子物理只是一个计算各种实验结果概率的工具。由于量子物体并不像我们身边的物体那样真实存在,这个模型的有限用途仅限于预测量子事件发生的概率。海森堡说:“一个客观的真实世界里,那些微小的组成部分不可能像石头和树木一样,无论是否有人观测都客观存在”。可实验结果的的确确是真实的,因为我们通过测量它们而创造了它们。同时代的另一位量子物理学家约尔当说:“电子是被迫作出决定的,是我们强迫它选择了一个固定的位置。在这之前,它既不在这儿,也不在那儿。是我们通过实验本身创造了实验结果。”

爱因斯坦觉得这些话都是无稽之谈。“这个理论有点像是一个极其聪明的偏执狂脑中的那套妄想。”爱因斯坦也对量子物理做出了巨大贡献,但坚决反对哥本哈根诠释,并称其是一种镇静性哲学,“相信它的人陶醉的躺在这个柔软的枕头上,可我完全不能被说服。”(《谁找到了薛定谔的“猫”》第11页)

薛定谔的波动方程本来是描写粒子的物质波的振幅和位置的关系,玻恩则解释为位置与概率的关系。物质波是传统的实波,概率波则是非传统的虚波(数学形式上的波)。玻恩的解释一下把量子世界的存在方式从实物性(实在性)转向概率性。粒子的“位置”突然从一个(x,y,z,)三个定位数值变为波函数的无数个数字的集合,也就是从确定性转向了非确定性。

“为什么薛定谔方程只在测量行为没有发生时成立呢?这好像有违自然规律吧?不管有没有在傍边看,枫叶该掉还是会掉,而地心引力也不在乎有没有人在观测。”(同上第15页)这段话还是误解了测量效应。测量行为是一种限制行为,是强加的外力,这对量子世界极为重要,因为限制力量与被限制对象的数量级是相同的,好像二个势均力敌的拳击手在搏击。而且这是认识“物理世界的模型”(玻尔语),改变的是模型而不是实在。“实在”本身就是“老子的牛”或“薛定谔的猫”,是无法改变的,因为本身是万变的。

“那或许量子物理真的不一样吧。或许量子世界的规则会被测量行为打破,这听上去有些诡异,但并非不可能。可即便真是这样,它也不可能完全解决问题,因为新的问题又来了--什么行为算是测量行为呢?是不是必须有个测量者?量子世界的存在与否取决于测量者吗?测量者是否要保持清醒的意识,还是昏迷的人也能做到?新生儿可以吗?这是仅限于人类,还是黑猩猩也能做到?”作者这样追问道,越问越不知如何回答。爱因斯坦问:“如果有只老鼠在观测这个宇宙,这会改变这个宇宙的量子态吗?”贝尔也问:“在单细胞出现之前,整个世界的波函数是不是等待了数亿年?还是说,光是单细胞生物还不够,得等到有物理学博士学位的人出现才行?”(《谁找到了薛定谔的猫?》第16页)测量问题的理解走入了死胡同。测量的本质是加以限制,限制改变了测量结果。

“在量子论中,用概率来描写被观测的系统。”《物理学之“道”》第99页)“粒子和波,物质和光的这种性质是奇特的。粒子是仅限于一个很小的体积内的物体,而波则是弥散在空间中的大范围内的。某种东西居然可以同时既是粒子又是波,这似乎是难以接受的。”(同上第45页)粒子是一个模型,波是另一个模型,二个模型差别很大,无法兼容。因此要放弃粒子的子模型,又要放弃波的弥散模型或云模型。但放弃子模型和云模型,则人们心中没有模型。

“玻恩与爱因斯坦的社交关系无比密切,但是他将一个非常简单的概念-概率-引入到了量子论,令爱因斯坦困扰万分。为了让薛定谔的波动方程能够合理反映所观测到的世界,他建立不要描述电子(举例来说)如何运动,也不要揭示电子作为一种实体的本质,而是电子在某个地点出现的概率。于是这个方程并不是对电子特性的清楚描述,而是大概地对电子可能出现的地点进行定位。玻恩的这种做法,就仿佛是将我们对世界的认识从精确的现代地图引到中世纪的模糊地图,这是在某处标注着‘这里是电子’。”

玻恩将统计学中的概率概念引进到原来是精确的经典物理来,使精确性或确定性,甚至使实在性产生了根本性的动摇。爱因斯坦是确定性的信徒,确定性的背后是实在性,因而也是实在性的信徒。大地原来是安宁不动的,现在开始摇晃起来,出现被老子称作“恍兮惚兮”的状态,早就适应确定性的神经系统变得茫然若失,眩晕。但老子的脑神经早就适应“恍兮惚兮”的非确定性,这是物理学家不知道的。

“恍兮惚兮”的非确定态对于老子的神经系统来说是精彩的世界,更是实在的世界。确定的世界是“死的”世界,非确定的世界才是“活的”世界;确定的世界是塑料花,非确定的世界才是鲜花。经典物理学家看到的是塑料花,玻恩等量子物理学家看到的是鲜花。难道鲜花不比塑料花更加实在吗?这里涉及逻辑推理问题,经典物理中的“确定性”定义是经不起推理的,因为确定性不会产生精彩的世界,只有非确定性才会产生精彩的世界,或者说妙的世界。

概率的引进远非是一件使物理世界失去实在性的不良行为,而是为物理世界的多姿多彩的真实性提供逻辑基础。爱因斯坦对概率解释的不安是值得尊重的,但更是值得同情的。玻恩与爱因斯坦拉开了“确定性与非确定性之争”,也就是“实在与概率之争”的更为深刻的逻辑升级。确定性是小逻辑,非确定性是大逻辑。牛生牛马生马是确定性的逻辑,牛生马马生牛或非牛生马马生非马是非确定性的大逻辑。没有第一牛,那来第二牛?没有非牛生牛,哪来牛生牛?概率背后隐藏着更为精彩的世界。经典物理看到的是牛生牛的世界,概率物理看到的是非牛生牛的世界。世人为什么没有看见非牛生牛的世界呢?是我们的小逻辑反锁了我们的脑神经,其实这个世界本身就是非牛生牛的世界。

“率被引进到了量子世界,在此基础上,海森堡提出了不确定原理。海森堡指出,量子粒子具有成对属性,我们不能精确的测量其数值。对其中一个属性测量的越精确,对另一个属性的测量则越不精确。比如,对一个粒子的动量测量的越准,则对其位置的测量越不准。(《量子纠缠》第16页)”

爱因斯坦对玻恩说:“量子力学固然令人印象深刻,但是我内心深处有个声音告诉我,它不是事实。这个理论能说明很多现象,但是它并没有让我们更接近‘上帝’的秘密。无论如何,上帝不会掷骰子。”(同上第19页)

参考书目录

《物理学之“道”》美 弗里乔夫·卡普拉 中国编译出版社

《时间简史》英 斯蒂芬·霍金 湖南科学技术出版社

《谁找到了薛定谔的猫?》美 亚当·贝克尔 中国科学技术出版社

《光子之舞》奥 安东·蔡林格 中信出版集团

《量子纠缠》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《物理学的进化》美 埃尔伯特·爱因斯坦 湖南科学技术出版社

《物理学讲义》 美 理查德· 费曼 上海科学技术出版社

《量子简史》美 大卫·凯泽 新星出版社

《光子史话》英 布莱恩·克莱格 中国出版集团有限公司

《量子时代》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《十大物理学家》英 罗德里·埃文斯 重庆出版集团

《科学简史》英 W.C丹皮尔 中国华侨出版社

《物理学史》郭奕玲 沈慧君

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评论列表
  • 2024-10-14 23:40

    ❌万能骗术无底洞:::—— 无中生有解释稀奇,你能证有吗?永远不可能。你能证无吗?永远不可能(时空无限,号称科技没达到)。解释稀奇号称证明,虽然是(悖论)骗,但你只好被迫证伪/无,进入万能骗术无底洞!!!………鬼把戏总是无法识破的,科学鬼把戏可以持续玩到人类灭绝!!!⭕️真善皆美!!!由真理得食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理是人类的最高智慧和希望。……… 终身搞悖论的爱因斯坦,雅称悖论斯坦,搞的是两头骗,万能骗,诱惑哲学复合骗,终身骗,祸害真理,当然只能是人类公敌!!一些人鼓吹骗子肯定有一种快乐,一种缺德愚蠢的快乐,骗子的温水煮了100多年了,人类社会难道不需要猛醒吗???

  • 2024-09-22 23:00

    自然绝对诚实,所有自然现象永远自洽,有确定性复杂性,人类科学需要且追求确定性,也不容易……唯物主义。研究“观测不确定性”是希望提高观测精度,研究“自然的不确定性”“或然性”是想干什么???害怕确定性???掷骰子结果是确定的,不观测就不能确定,观测(公理)不足,不充分演绎是概率,也不能确定。用观测不足的不确定性否定自然的固有确定性,是科学???。空间连续可入,位置和速度的精度没有任何极限,pi计算到了万亿位还是没完,半径无限大的圆弧也不等于直线。光粒子的电荷质量大小不连续,是运动不连续不确定吗??不确定性原理/万事随机……肯定是骗!同与不同变与不变的确定性是科学认知的根本,“波粒二象性”祸害了人类认知的核心根基——同与不同的确定性。骗子招摇过市鼓吹不确定或然规律,这是科学吗???相对真理也是骗术,绝对真理客观存在,人类诞生之前月亮不运动吗?引力有没有??都是显而易见!………仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗???地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。

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