引用著名物理學(xué)家費曼曾經(jīng)說過的一句話:沒有人真正懂得量子力學(xué)!或許這句話就是最直接的答案。
但顯然這樣的答案并不能讓人滿意,不滿意的原因不是說非得弄懂量子力學(xué),而是即使弄不懂,我們也要知道為什么弄不懂。
那么,就讓我們一起來看一下,在詭異的量子世界人們的觀測行為是如何導(dǎo)致坍縮的,也就是說,人們的觀測行為是如何影響結(jié)果的。
量子世界(微觀世界)與我們每天所見的宏觀世界有很大不同,那里的一切都是模糊的,用專業(yè)術(shù)語來講,都處于“疊加態(tài)”,我們絕不可能同時確定一個粒子的速度和位置。而在宏觀世界,確定一個物體的速度和位置則非常簡單。
那么,該如何描述量子世界的粒子行為呢?簡單三個字:波函數(shù),用波函數(shù)的形式去描述一個粒子的運動狀態(tài)。
當我們試圖觀測微觀粒子的行為時,粒子的“波函數(shù)”就會坍縮成為確定狀態(tài)。通俗來講,在我們沒有觀測之前,微觀粒子可能在任何地方,或者說無處不在,但在我們觀測的一瞬間,粒子就只會在一個位置。
那么,觀測行為為何會讓微觀粒子坍縮成確定狀態(tài)呢?
很多科普文章會給出這樣的解釋。觀測行為通常會干擾到微觀粒子,影響粒子的運動狀態(tài),畢竟我們只有通過粒子反射的光才能觀測到微觀粒子。這種解釋比較容易理解,但事實上這種解釋仍舊被束縛在經(jīng)典思維中,是不嚴謹?shù)摹?br/>
如果人們的觀測行為影響了微觀粒子的運動狀態(tài),這說明觀測行為發(fā)生之前粒子已經(jīng)有某種確定狀態(tài)存在了,就不是所謂的“疊加態(tài)”了。同時,著名的貝爾實驗也給我們提示,量子世界不會存在一個確定狀態(tài)。
很顯然,觀測行為影響微觀粒子運動狀態(tài)是不成立的。
在量子世界里,所謂的“觀測”,“坍縮”都是基本的原生概念。在現(xiàn)有的量子力學(xué)理論體系下,“坍縮”是不可能改變的。說白了,所謂的“坍縮”就是一個公設(shè),一個公理,一個最基本的前提。就像狹義相對論中的“光速不變原理”那樣,是一個基本假設(shè)。
所謂公理,無所謂“為什么”,我們要做的只有:承認或者不承認。
你肯定會說:這也太霸道了,不讓問為什么,只有承認或者不承認!但事實就是這樣,任何科學(xué)理論都是這樣的,包括相對論和牛頓經(jīng)典力學(xué)都不例外。
但我這樣說你肯定不滿意,那么接下來就盡量解釋一下為何會這樣。
在我們進行觀測行為時,其實就相當于把整體系統(tǒng)(微觀粒子,還有我們的眼睛或者觀測儀器)強行分割開來,分割成粒子和我們的眼睛兩個單獨的系統(tǒng),這樣的話所謂的疊加態(tài)就失去了意義。
也就是說,所謂的觀測并不是說觀測行為干擾了微觀粒子,而是觀測行為與系統(tǒng)發(fā)生了糾纏,然后就不會再有單獨的定義。
任何物理實驗過程和現(xiàn)象都是客觀的,但人類描述實驗的方式方法和邏輯關(guān)系卻是主觀的。
所以說,“波函數(shù)為何坍縮(或者說觀測行為為何會導(dǎo)致坍縮)”這個問題其實沒有實際意義,因為波函數(shù)其實并不能在實驗中直接觀測到。正如前面所說,波函數(shù)只是人類根據(jù)實驗過程進行的主觀設(shè)定。
之所以波函數(shù)的概念被廣泛接受,原因很簡單, 因為波函數(shù)理論可以進行預(yù)測,與實驗結(jié)果非常吻合,科學(xué)家當然樂于接受這樣的設(shè)定,正如狹義相對路中的“光速不變原理”這個設(shè)定一樣。
至于說為何實驗會得出來如此結(jié)果,就沒有人知道了,起碼目前我們很難知道,只有去問上蒼了。
其實反過來想想,為何我們會認為量子力學(xué)如此詭異?說白了,我們不可能生活在量子世界里。如果一開始我們就生活在量子世界里,肯定不會認為量子世界很詭異。為什么我們會心平氣和地樂于接受牛頓的經(jīng)典力學(xué)?很簡單,因為我們就生活在一個經(jīng)典的世界里。
任何科學(xué)理論都是建立在公設(shè)的基礎(chǔ)上,沒有公設(shè)就不可能有科學(xué)理論的出現(xiàn)。當然,任何公設(shè)(公理,假設(shè))都不是拍腦袋想出來的,而是基于對客觀世界的觀察,通過大量實驗總結(jié)出來的。
作為一個基本前提,公設(shè)肯定是越少越好,因為假設(shè)的東西越多,出錯的幾率就會越高。說白了,公設(shè)就像一個定時炸彈一樣,隨時可能會引爆,顛覆整個物理學(xué)界,甚至推翻早已建立起來的物理學(xué)大廈。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.