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报码:【j2开奖】温伯格:深究颠覆量子力学 | 众妙之门(4)

时间:2016-11-24 12:55来源:本港台直播 作者:j2开奖直播 点击:
有些支持工具主义者观点的著名物理学家会这样辩解:概率并不非得要在人类做出决定的时候才产生,事情会发展成什么样的结果,其概率一直都在那里,

  有些支持工具主义者观点的著名物理学家会这样辩解:概率并不非得要在人类做出决定的时候才产生,事情会发展成什么样的结果,其概率一直都在那里,与人的测量无关。但我觉得这种观点完全站不住脚,因为我认为概率本来只有在人决定测量什么量的时候才产生,就拿海森堡的不确定性原理做例子:你可以通过波函数推知发现一个粒子在某一个特定位置的概率,也可以推知发现它具有某一个特定动量值的概率,但你无法讨论它在某一个特定位置,并且具有某一个特定动量值的概率,因为没有哪个粒子可以处于位置和动量都完全确定的状态。我们也可以举自旋的例子:我们可以讨论一个粒子沿向北的轴自旋为正的概率,也可以讨论它沿向东的轴自旋为正的概率,但我们无法讨论它同时沿两个轴都有某一特定自旋的态,因为这个态根本就不存在,在一个时候,自旋只能存在于一个方向,就是你测量的那个方向。

  第二种解决概率问题的方法被称为“实在论者”(realist)方法,意味着相信波函数就是一种真实的存在。他们认为波函数的确描述了自然,是自然的一部分,物体随时间的状态变化就是受着(决定论的)含时薛定谔方程的指导,其他就没别的了。那实在论者是如何看待测量的呢?实在论者会说,在我们测量电子的自旋之前,它的波函数是两种自旋方向的叠加,在测量之后仍然是两种可能性的叠加,在其中一个世界里,观察者发现它的自旋为正,并把结果发表到了《物理评论》(Physical Review)上,所有人都认为它的自旋为正,而在另一个世界里,观察者观察到它的自旋为负,所有人都认为它的自旋为负。因此,尽管这波函数还是两种状态的叠加,但世界的历史已经分岔成两支,处在一支中的人们不知道另一支的存在。这种“多历史”(multi-history)理论,又称多世界理论,于1953年首次由普林斯顿大学的博士生休·埃弗里特(Hugh Everett III)提出,它的新颖观念被应用到各种科幻作品中,也为多宇宙(Multiverse)理论提供了可能的支持。如果你身处多宇宙理论的世界里,问“事情为什么会是这样?”在不同宇宙(不同历史线)里的你可能有不同的回答,甚至在有的分支里你根本不可能存在,或者不会问出这个问题。

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埃弗里特与他的多世界理论。图片来源:《环球科学》

  呃,这个想法倒是挺不错的(众笑),不过,我觉得它也不那么令人满意。第一,在多世界理论中,宇宙不仅在某人测量电子自旋时分成两条历史线,它一直会不断地分出无数的分支。这对我来说很难接受,也许只是我这么认为。不管怎么样,我更加倾向于认为宇宙只有一个历史。另一个问题在于,实在论的多宇宙观点也不足以解释概率的来源。比如,一个波函数可以分裂出1000个宇宙,每个宇宙中产生1000个电子,我们测量每个电子的自旋。对于这个波函数我可以说,自旋为正的概率是自旋为正的数量除以1000,负自旋也同样如此。假设有500个电子自旋为正,我们可以认为该波函数的电子自旋为正的概率为50%。

  但是我们并不能以此证明在每条历史线里波函数的概率都遵从这个平均的结果,自旋为正的概率是50%。完全存在别的可能性,比如这1000个电子其中500个确定地变成正自旋,另500个确定地变成负自旋。当然,你可以认为它是自然规律的一部分,假设它是对的,但这又回过头来遇到工具主义方法的问题,让人类介入到自然规律之中了。

(责任编辑:本港台直播)
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