量子态坍缩前面的系数可以表示信息么

初探测量导致波函数的坍缩不是意识的参与而是信息的作用

摘要:波函数的理解波函数怎么坍缩的,任何事情都可以叠加吗测量导致波函数坍缩与信息的作用,测量引起波函数坍缩与意识有关系吗

近来有许多文章说量子力学与佛教、神学理念相通。基督教、天主教的传教士都有较丰富的数学、物理、天文、等自然科学知识明朝时期西方传教士利玛窦因由丰富的数学天文物理知识,受到朝廷官员的礼遇至今徐家汇光启公园还有利瑪窦和徐光启的塑像。藏传佛教对解剖学也有深入的研究藏医药得到民众的信服。而汉传佛教却很少有人去研究自然科学要说明量子仂学与佛教某些教义相通,就要认真探讨量子力学基本原理否则不会令人信服。

1.1波函数又称几率幅(几率振幅)或量子态坍缩是量子力學中用来描述微观粒子的波(物质波)的函数ψ。(德布罗意在光具有波粒二重性启发下提出电子等微观粒子也具有波粒二重性通过德咘罗意关系E=hν=hω/2π和p=h/λ=kh/2π 将具有波动性特征的频率ν和波长λ与具有粒子性特征的能量E和动量p联系起来。故电子等微观粒子也有波动性德布罗意波在空间某处的强度是和在该处发现粒子的几率成比例的

1.2布洛欣采夫指出德布罗意波可能是粒子坐标x,y,z,t的很复杂的函数。在這样复杂的情况中使用“波函数”这个词,用函数ψ统计的描述粒子的态ψ=ψ(x,y,z.t).用波的强度(ψ振幅的平方)来确定粒子的位置的几率实际粒子的的(位置动量,能量与时间的关系)很复杂这些关系都包含在波函数中。波函数只是统计的描述他们之间的关系一般情况下粒子的波函数不是单色平面波的形式,而是空间和时间的复杂函数但在这种复杂的情况中用波函数ψ(统计的)描述粒子的态。

1.3波恩的统计解释,波函数本身没有物理意义有意义的是波函数的平方∣ψ∣?(几率密度)∣ψ∣?大的地方,粒子出现的几率大,反之亦然。所以物质波是几率波反应微观粒子的统计规律,宏观看起来粒子的位置其实是对几率波函数的期望值波函数即不描述粒子的轨迹,也不描述粒子的形状给出的只是粒子运动的几率的波动。

1.4正如气象、地震、经济、政治、社会前景预报等我们不能准确預言在给定环境下会有什么事件发生,只能用统计理论预言种种事件发生的概率量子力学描述世界也是给每个可能发生的事件一个振幅,例如事件是找到一个电子则给出不同位置与时间找到该粒子的振幅(复数)。于是找到该电子的概率正比于该振幅绝对值的平方该幾率振幅随着时间和位置变化。

1.5统计解释对波函数的要求:1.归一化(∫∫∫ψ∣?dV=1)即因为在整个空间能够找到粒子是个必然事件几率为12.自然条件;单值(ψ是时间和空间的单值函数(在一定时刻在空间给定处出现粒子的几率应有一定的量值,不可能既是这个量值叒为那个量值)),有限(其平方是可积的-几率不能无限大)连续(粒子在空间出现的几率分布不会发生突变)3.状态叠加原理如果ψ1,和ψ2是体系的可能状态,那么它们的线性叠加ψ=c1ψ1+c2ψ2(c1c2是复数)也是这个体系的一个可能的状态∣ψ1∣?、∣ψ2∣?表示ψ态的粒子处于ψ1ψ2各态的概率。

2.信息导致波函数坍缩   坍缩是指观察到态叠加(或波函数的几率分布)中某一种状态的概率上升为100%观察(相互作鼡)一旦发生就有信息传输给人,原先怀疑的一些可能性被消除坍缩就随之而来。此时只有一种状态能被观察到观察到态叠加中其他任何状态的可能性都同时降为零。叠加态一般只会在相互作用发生的时候坍缩一旦这个物体不再与周围任何东西发生相互作用,它就可鉯回到多态叠加的状态了多次观察同一个物体时,态叠加并不一定会坍缩到同一个状态但是如果没有信息传递,观察者永远不知道波函数是否坍缩

2.1波函数是何时、何地、怎么坍缩的:电子在原子核外分布的概率ψ=ψ(xyzt)形象化为电子云电子在t时刻可能位置在其中嘚任何一点,这些点的集合好像是一团云雾观测之前不知道电子到底在空间的哪个位置,只能通过波函数知道电子在空间某一点出现的概率当测量(例如光子作用于电子,改变了电子的态)电子在t时刻在x,y,z处时,它在该点的概率变为1其他点的概率为0。在t时刻原子核外電子的状态就不再是概率分布的球状云而是坍缩为一个点(x,y,z)。该电子的波函数ψ在你测量的瞬间塌缩到该点若用函数表示就是一个δ函数。观测时得到其中一个本征值就是说未观测时,它有可能出现在空间中任何一点一旦观测,位置x,y,z变为确定波函数在此时此地坍缩。它那原本按照方程演变的波函数ψ便立刻按照那个时候的概率分布坍缩得到一个确定的值.  

2.2为啥测量导致波函数坍缩:宏观上的观察是咣打到物体上反射到眼睛里,人的神经系统确认这个概念微观上要对电子进行观察,必须找某种粒子、或者用某种作用去和被观察嘚电子进行一个操作,将其信息反馈给测量仪器人才能得到信息。例如用其他粒子去被观测的对象但对量子尺度的微观粒子(吔许是波包或超弦),如果光子作用于它就破坏了原有的状态。(例如电子原来的态是在空间(r,t)某种几率分布测量t时刻光子在r1处作鼡于电子,从而获得信息:这时这个电子在空间的位置r1已经确定而不再是处于电子云中的几率分布状态了。)总之是用物理手段迫使粒孓从多个态中选择一种来与外界进行物理互动一般来说要弄清任何不明白(不确定)的现象都要通过观察监测采集信息。信息如物质和能量一样在宇宙形成时业已存在。信息不是物质只是物质的产物,即先有信息反映的客观对象然后才有信息。所以为了获取信息就偠进行观察监测目前可能对电子原有状态影响最小的观察就是与光子的作用。(光子是静止质量为0尺度最小的粒子)。但是这最小的粅质作用于电子(测量)也会产生对电子原有状态的扰动(电子在电子云中,每时刻都在不停地运动处于不同的量子态坍缩(随机不確定性)。测量时当电子遇到光子就要有能量交换使得电子原有的量子态坍缩有所改变)电子获得(或释放)能量,从一个能级跃迁到叧一个能级或在一个稳态吸收测量光子能量变为激发态,很快又自发辐射回到稳态由E=hν,p=h/λ知能量、动量的变化必然导致频率、波长、相位的变化。光子与电子进行了能量交换,电子的状态有所改变,这样电子状态的变化的信息就可被检测出这时电子的位置(x,y,z)由不确定变为確定,电子在该点的几率为1因此波函数坍缩。通过测量获得信息消除随机了不确定性

2.3波函数坍缩的时间: 测量仪器的光子作用于被测電子,电子从得到能量到原有状态改变的时间Δt1是波函数坍缩的客观存在时间从这时起到仪器测量出该信息,再到此信息到达人的大脑嘚时间为Δt2大脑反应和判断“已波函数经坍缩了” 这个概念的过程所用的时间Δt3。对于人来说认为波函数坍缩的时间是Δt=Δt1+Δt2+Δt3其中Δt1是客观存在的物理过程,Δt2是信息传递的过程视信息传递的信道不同而不同,Δt3由人的神经系统决定以抛硬币为例,如果甲有一高速摄影机并连接电脑(软件可通过测量初始速度和旋转计算出最终那个面朝上)在开始抛出后就可以确定哪一面朝上。乙是没有电脑监測的人对几率分布坍缩的时间判断是硬币落地后看清楚才能确认。二人对“波函数”坍缩时间有不同的结论再如:一粒质地均匀的骰孓在密封竹筒中被随机摇动100次后放到桌上。朝上的面有几个点实际已经确定了(客观事实上的不确定已经消失的时间为Δt1)但没有开盖湔,谁也不知道结果还在认为是6个可能的概率的叠加。直到开盖才知道结果是某一个点数朝上。此时由各为1/6的概率分布变为此点朝上嘚概率为1其他5种情况由概率为1/6变为0。从骰子朝上的面已经客观确定到只有开盖后才知道这个结果的这个时间段是信息延迟传输和传输時间Δt2。如果竹筒中安装一个红外摄像头通过无线连接到电脑,信息会在Δt1传达到人Δt2比其他人短。即坍缩时间Δt1+Δt2+Δt3就比前者短许哆他会比别人提早知道“波函数”已经坍缩。

由于信息的传递渠道不同二人看到由不确定事件变为确定事件的时间不同。二者的差别昰客观上结果已经确定到信息传递到人的过程所用时间不同硬币的状态是信源,由两种不同的信道到达人脑(信宿)不确定状态在二囚脑海中存在时间不同。(“波函数”坍缩的时间就会不同)由香农信息的定义信息是用以消除随机不确定性的东西。所以由不确定箌确定的关键是信息信息的传递决定了波函数坍缩的时间。而不是由于意识的参与

l        至于为啥人总是追求把不确定的事搞成确定的答案?这看来是个常情、公理而牛顿就是从苹果落地这个司空见惯的事件受到启发,发现了万有引力定律有识有志之士不妨探讨一番。

3.1有囚认为你说电子既在A点又不在A点就像说你的女儿既在客厅又不在客厅,女儿在不在客厅电子可以同时处于两个不同地点,电子有可能在A点存在也可能在B点存在,电子的状态是在A点又不在A点的迭加

3.2上述描述应该说电子在A点的几率,是可能性(不确定性的描述)鈈是即在A点(确定性描述)又不在A点(确定性描述)。电子在A点(A)与电子不在A点(B是不相容事件,数学已经证明:P(AB)=0,他们同时存茬的概率为0即电子不可能同时既在A点又不在A点。

3.3电子有可能在A点存在也可能在B点存在的描述,不是电子可以同时处于两个不同地点洇为波函数是单值函数(在一定时刻,在空间给定处出现粒子的几率应有一定的量值不可能既是这个量值又为那个量值)详见本文1.5.

3.4在同┅时刻,电子的状态是在A点有存在的几率p就是说不在A点的几率是有1-p。同理女儿在客厅的几率是p不在客厅的几率是1-p。女儿既在客厅又不茬客厅只是主观猜测两个不相容事件各自有一定的概率但既在客厅事件与不在客厅事件不能同时存在。

3.5你没有观测就不能获得信息你偠去看女儿在不在,你就实施了观察的动作你一观察,这个女儿的存在状态就坍缩了她就从原来的,在客厅又不在客厅的迭加状态┅下子变成在客厅或者不在客厅的唯一的状态了。”不确定性状态坍缩是由于你获得了信息!你女儿某一时刻她在客厅是有一定的概率這时她可能在客厅也可能不在客厅,有在客厅和不在客厅的两个状态的几率分布在你没观测之前,你没有准确的信息而只是你主观上猜测有两个可能性,不能有确定性的判断所以认为是女儿在客厅的几率和不在客厅的几率叠加。实施观察后得到准确的信息不确定性消除。这时叠加态由两个几率坍缩为一个确定值1.(不是女儿的状态坍缩是位置概率分布状态坍缩)。这次宏观观测没有对被观测体的状態产生干扰不存在由于观测对原有状态产生干扰问题。同样观测导致叠加态坍缩。原因是由于信息的获得!香农信息的定义信息是鼡以消除随机不确定性的东西(信息、物质、能量是自然界构成的3要素,世间万物的发展变化可归结为物质、能量和信息的传递和转化過程)

3.6测量电子的状态,一个光子作用于电子电子吸收能量,从原有的能级跃迁到另一个能级改变了电子原有的状态。而一个光子對女儿的状态则不会有影响也就是宏观观察不会对人的状态产生影响(或可以忽略不计)。故用就像说你的女儿既在客厅又不在客厅奻儿在不在客厅这种宏观现象。来比喻量子效应欠妥

4.1叠加原理是个普适性原理,整体等于各部分相加之和是公理叠加原理也是个物理規律,如力的叠加原理波的叠加原理等。几率也有叠加原理在量子力学中的波函数决定体系的状态,称波函数为状态波函数所以量孓力学的叠加原理称为态叠加原理。上述电子云的坍缩也可以认为电子的位置态叠加状态的坍缩谈论态叠加时要注意ψ的几率特性,波函数ψ的几率特性见1.1~1.5。下面给出几个叠加原理的表述:

4.2布洛欣采夫给出的定义:如果任何一个体系(粒子或粒子集合)能在由波函数ψ1所在嘚态中找到又能在ψ2所表示的态中找到,则它也可能在用波函数ψ=c1ψ1+c2ψ2 , 所表示的态中找到 c1,c2是任意复数。如果体系具有一系列由某种力學数量(动量、能量、角动量等)的数值相互区别着的可能态并且这些态是用波函数ψ1,,ψ2…ψn,…来表示的则有复合态存在。:ψ=c1ψ1+c2ψ2+c3ψ3+…cnψn+…(注1)

4.3周世勋给出的定义:如果ψ1,和ψ2是体系的可能状态那么它们的线性叠加ψ=c1ψ1+c2ψ2(c1c2是复数)也是这个体系的一个可能的状态。(注2)

4.4郎道认为:假定在波函数ψ1 的态中进行某种测量时得到确定的结果是1而在波函数ψ2的态中这种测量能得到结果2.,那么僦假定在ψ1,和ψ2的任意线性组合所给的态中这种测量所得到的结果或者为1或者为2。(注3)

4.5狄拉克表述为:每当系统是确定的处于一个态時我们就能把它看成是,分别部分的处于两个或更多个态中的每一个我们考虑两个态A和B的叠加这两个态的性质,是当观察处在态A的系統时肯定得出一个特定的结果,比方说是a而当观察处在态B的系统时则肯定得出个不同的结果比方说是b.当观察处在叠加态的系统时,所嘚到的结果将有时是a有时是b……而决不会既不是a又不是b.

4.6.量子态坍缩叠加原理另一表述:假定量子客体有两个确定的可能的态0或1.由于量子状态昰不确定的它一般不会处在0或1确定的态上。只能处在这两种确定态按某种权重叠加起来的状态上|ψ>=c1︱0>+c2︱1>.其中c1,c2为复数且︱c1|?+

5.1量子力学嘚叠加原理本质是概率的叠加不是宏观的实物状态的叠加。

l       由叠加所形成的态所具有的中间性质是通过由观察得出特定结果的几率处於原来两个态的相应几率的中间而表现出来,而不是观察结果本身处于原来两个态的相应结果中间(量子力学原理-狄拉克:p12:)

5.2.任何一件倳情在你没有信息时,都会认为有几种不确定的因素的叠加有了可靠的信息之后,叠加态变成确定态{坍缩}例如;医生见到患者经询问後,会估计有4种病因于是开出化验单和各种仪器检查项目单。要求患者去检查这时在医生对你的病因在头脑中反应是:这4种病因都有存在的概率。或者说是存在这4种病因的叠加态通过检查化验得到准确的信息结果后,医生排除了其中3种病因可以确诊为其中的一种(此病因的概率变为1,另外3病因概率为0)这时叠加态由4个病因坍缩为1。一旦信息到达叠加态就会坍缩。

l        叠加是一种相加过程意味着几個态能够以某种方式被加在一起形成一个新态。因此态须是与这样一种数学量相关。这种数学量应当能加在一起而得出同类的另外的量这样的量最明显的是矢量。(量子力学原理-狄拉克p14)

l        风与马不能叠加。1.猫的态生与死不是数学量,不是矢量2.生态和死态不是应当能加在一起而得出同类的另外的量。3.不知猫的生态与死态与那种数学量相关因此我认为应该用猫的状态是叠加态P=P(猫死了) +P(猫活着). 来描述,幾率是有叠加原理的(统计物理引论-陈仁烈P9)

5.3薛定谔猫佯谬是说将一只猫关在箱子里,箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶鉯及一套受检测器(盖革计数器)和控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素原子核有百分之五十的可能性发生衰变,衰变嘚时候就会发射出一个粒子来这个粒子一发出来就会触发测器,驱动锤子击碎玻璃瓶释放出毒气将猫毒死。一小时之内有原子衰变囷没有原子衰变的概率相等铀未衰变前,毒气未放出猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的所以它处于叠加态.因为暂时没有足够嘚信息所以没办法得出“正确”的结论.盒子里面存在的只是猫咪生死的概率. 你一旦打开盒子,获得猫是死还是活的确定信息态叠加就会坍缩,变成一个准确的“死”或者“活”的状态.

5.4薛定谔的猫佯谬是信息获得与传输问题。

不是“打开箱子看一眼就决定了猫是死还是活”如果这个密闭的箱子里装有摄像机和盖革计数器而这都可以将信息无线传输到箱子外的电脑中,只要放出α粒子,人就知道信息,很快猫就死了。如果在猫身上绑着心电图监测器就能知道猫死的准确时间。这要比打开箱子才知道猫死了的观察者获得信息早得多也就是說有电脑监测的人确认叠加态坍缩的时间比没有电脑要开箱才能判断猫的状态的观察者要早得多(当后者认为还处于叠加态时,前者已经確认叠加态已经坍缩)那么,叠加态应确认是何时坍缩的呢显然从放射出α粒子,客观上叠加态已经坍缩。而不是由于你看一眼铀才放射出α粒子。

从客观上叠加态已经坍缩,到开箱子的时间间隔没有电脑的观察者还在认为猫仍然处于叠加态,原因是没有获得信息之前人只能猜测这时的状态是猫死或活的概率各0.5的叠加,所以认为猫是死还是活这不确定状态只是人脑子里的猜测而不是客观事实。猜测這时猫的状态是叠加态P=P(猫死了) +P(猫活着).猫的状态等效于铀衰变,(如果不计猫吸入毒气到心脏停止跳动的时间)只要衰变猫就死,否则貓活例如现在衰变发生了。叠加态以射出α粒子标志着叠加态坍缩这个事实要传输到人,人才能确认叠加坍缩了例如昨天电脑面前嘚观察者得到猫死信息,他确认这时叠加态已经坍缩了(猫死了)而没有电脑的观察者没有此信息。直到今天开箱前的这个时间段之前仍认为处于叠加态只是今天开箱后才能确认叠加态坍缩了(猫死了)。

可见通过观察获得信息传递给人的大脑才能确认这个猜测(叠加态)是否坍缩了,才能确定猫死还是活着所以这个过程的关键是信息的获得与传输,信息是用以消除随机不确定性的东西(注意:P=P(貓死了) +P(猫活着)是几率叠加。与猫是又死又活的叠加态的描述不同

5.5.1人类认知自然和客观世界,首先是通过观察感觉(监测)手(身体)、眼、鼻、舌(口)、耳感觉客观事物对人体神经的作用,人脑中才有了对客观事物的概念没有观察就没有认识事物的基本概念。在囿了事物的基本概念之后以此为基础人脑进行综合、思维、归纳、逻辑、判断、想象等抽象出各种思想,学说理论一切真正的基础知識来源于从对客观世界的观察测量。没有原始的观察测量是不能得到尚未知的事物的特性的。观察是获得信息的主要来源之一(盲人摸象的寓言说明没有观察就没有对客观事物认识的概念)故了解量子世界,必然要进行观察

如前所述,在量子尺度的观察测量(例如测量电子在哪里会导致它的状态改变了)导致波函数的坍缩(鉴于目前的技术水平,量子尺度为了获得信息的测量只能用引起原有状态改變的方法进行)

而宏观测量则不会发生因测量改变被观察物状态的改变。(例如:你看到远处房顶似乎有几个字但看不清楚是啥,即恏像是这个字又像那个字于是用望远镜观察,看清楚了后(获得信息)不确定因素消失了。这种观察不会导致被观察物任何状态的改變同样“好像是这个字和好像那个字”的叠加态通过测量而坍缩。可见坍缩是判断由不确定的几个因素转变到确定事件的过程如何将鈈确定转变为确定呢?还是香农关于信息的定义:信息是用以消除随机不确定性的东西而在这些过程中应该是信息的作用而没有出现意識到作用。

5.5.2·诺依曼认为必须有观察者的最后一瞥才可能导致系统的波包坍缩. 按照冯·诺依曼的观点可以推论,波包的坍缩最后必须由主体来决定人的意识决定了微观测量结果的存在.由此,维格纳甚至引申出更加似是而非的结论:量子力学理论必须有 主观介入微观概念不再具有客观性,量子微观世界不会独立于主体之外

爱因斯坦等人坚持认为:存在独立于人类意识之外的愙观物质世界,这种客观性是人类通过科学阐释自然规律的必要基础因此,寻求一个没有主观介入的客观的量子力学诠释无论对物理學、还是认识论都有根本性的意义。 

5.5.3一般而论人获得信息后不确定性(疑心)则消失。波函数坍缩实际就是认为一个不确定性事件有發生的概率(例如美国大选,川普和希拉里都有当选的概率)通过观测(大选揭晓)获得准确的信息,这个事件(川普当选)发生了於是(川普当选)概率变成1,“波函数”坍缩了如果没有大选揭晓对这个“观察”检测,则谁当总统这个“波函数”不会坍缩大选也僦没有意义了。再如天气预报明天下雨的概率为80%第二天真的下雨了。无论有没有观察下雨的事实总是存在的。即使你在床上蒙头睡觉┅整天只有你不知道外面在下雨。但数万公众都知道在下雨下雨这个“波函数”的概率已经不是80%,而是100%睡觉的你意识中还以为是80%,實际是因为信息不通使你被蒙在鼓里你不知道“波函数”客观上已经坍缩,但千百万公众都承认确实是下雨了(因为他们获得了信息“波函数”坍缩了)所以事实上的波函数坍缩与意识无关而与信息有关。由于信息获得程度不同对同一件事你一个人的主观认识可能会與众不同。世界上、宇宙间你一个人不知道的事情太多了但你不知道而别人却知道的事情也许有更多。不能说因为你不知道的就是不存茬更不能说因为你不知道而许多别人即使知道也不能是知道。你一个人因没有获得信息而做出的误判不能否定众多人士由于获得准确嘚信息而得出的正确的结论。

l        波函数坍缩即使没有观察者的最后一撇客观上也会坍缩,只不过没有信息传递给你你不能做出正确的判斷。你的一撇也是获得信息的过程包括将客观上波函数坍缩了的信息传递到大脑的过程和大脑得到信息予以确认的过程。而大脑得到信息予以确认的过程不是因测量而导致波函数坍缩的专利。而是人类对于任何事物确定都必须有这个过程例如你站在地面上这个事件,通过观察获得有关信息传递给大脑大脑得到信息予以确认,确认你是站在地面上你站在地面这个事件本身并没有意识参与。两者比较消去相同的项目(大脑得到信息予以确认)只有客观事实的发生和信息传输过程。

l        再如客观上有铀衰变这时“波函数”客观已经坍缩。而人要确认“波函数”是否已经坍缩必须有信息传送到大脑。所以人确认坍缩与否是由信息传递决定的信息是用以消除随机不确定性的东西

l        对世界万物(包括宏观和微观)最初的最基本的印象皆来自观察获得基本知识信息。然后通过形象思维、逻辑思维、推理演繹等形成印象概念对世界有了自己的理解。所以观察是的一切知识的基础宏观世界对确定的事物确认有3个阶段:第一阶段:感知客观倳物。第二阶段:将感知的事物的信息传达给人第三阶段:人脑神经系统根据已有的概念对比分析,对认知加以确认

l        对量子世界由不確定到确定也要有3个阶段:第一阶段.客观上波函数坍缩。第二阶段.客观事实的信息传递给人第三阶段人脑神经系统根据已有的概念对比汾析,确认波函数坍缩人才能意识到波函数坍缩。所以不能认为“必须有观察者的最后一瞥导致系统的波包坍缩”。而这最后一瞥只是第二阶段的信息采集,将客观事实的信息传递给人第三阶段人脑神经系统根据已有的概念对比分析,意识到确认波函数坍缩這个过程与对确定性存在的(例如宏观事物)已经发生的对事物的观察的第三阶段相同。事实上无论你有没有最后一瞥第一阶段.客觀上波函数坍缩已经发生了。而只是第二阶段信息的采集和传输不同到达人脑的时间不同,感知坍缩的时间不同而已所以可以说是信息影响了人对“波函数”或叠加态坍缩的确认。

l        第一阶段和第二阶段是物理过程第三阶段是生理过程,且是认知任何事物都要有的这个過程不是仅是量子世界波函数坍缩才特有的。所以波包坍缩主要是上述第一阶段和第二阶段的物理过程与意识无关。

人对客观事物的確认过程

第一阶段(物理过程)且是客观实在的事实

通过观测感知确定事件:例如人站在地面上

感知客观事物存在(人站在地面上)

人脑鉮经系统根据已有的概念对比分析意识到客观事物的存在(站在地面上)

通过观测感知不确定事件:例如放射性衰变与否

1.客观上波函数坍缩(放出射线)

2.客观上波函数没有坍缩(没有放出射线)

2.没有坍缩的信息传递给人

人脑神经系统根据已有的概念对比分析,意识到确认波函数坍缩与否

l        信息是用以消除随机不确定性的东西第一阶段是客观存在没有意识参与。第二阶段是传输过程也没有意识参与。苐三阶段是生理过程无论感知确认宏观确定性事件还是量子测量不确定事件都要有这个过程。如果一定说;量子测量导致坍缩要有人的意识参与那么世间万物的产生或任何事件的发生都要有意识到的参与(都有第三阶段生理过程)。然而既然是任何事件的发生都要有意识嘚参与,这个尽人皆知的事情就是全人类的共识(例如承认你是人这个事实)那么还有必要争论吗?

l        佯谬“我没有看月亮月亮就不存茬”是不可能的。第一月亮客观存在全球60亿人都知道。第二月亮存在的信息已经传达到你的头脑,你在孩童时期父母就告诉你那是月煷第三,如果你已经有了月亮存在的概念还认为“不看月亮,月亮就不存在”只可能是脑神经系统不同于正常人。此外地球上许哆我们不知道的事情,如西兰州半个世纪前没有被人发现(或定义),但不能说没有哥伦布没有发现美洲大陆之前,欧洲人不知道有媄洲大陆但印第安人知道、数千年前到达美洲的亚洲人知道有这块美洲大陆。只是没有将信息传播到世界其他地方所以欧洲人因为不知道,故以为没有它发现就是该事件实际有客观存在,以前没有信息传递给有关人士现在有人通过观察(感觉)得到了信息,并将信息传达给大众大家说他发现了这个事件。但是在被发现之前这个事件也是客观存在的。只不过信息不畅通而已 总之,信息是用以消除随机不确定性的东西同样,量子测量引起波函数坍缩过程中是信息而不是意识的参与

6.有关量子力学的各种解释:

6.1哥本哈根诠释。”貓在盒子里处于薛定谔波函数的概率幅中呈现出既死又活的叠加状态,当我们看它一眼波函数便轰然坍缩,猫随机选择死或者活的确萣状态存在我们的观测决定了猫的生死。”本文上述已经说明在你决定观测时,因铀衰变是客观存在不以人的意志为转移。衰变发苼则导致猫死未衰变,猫活波函数坍缩。同理当箱子里面安装摄像机和监测器并无线连接到电脑实时监测显示猫的状态。这时只要伱看电脑就不存在叠加状态你不观测时,猫是死是活也是显示在屏幕上这时客观事实。即信息及时可以到达你面前只要你观测,就能知道此时猫的状态除非你紧闭双眼故意不看!而是猜测猫处于生与死的叠加态。就和买了彩票彩票开奖后故意不看结果一样。既然開奖了客观事实已经存在,你看不见结果在客观上都是一样同理猫的状态实时出现在屏幕上,你看不看都是一样不会因为你的观看會影响客观存在的。即使你不看还自认为在是叠加态,多数人和有权威人士看了之后也会将信息传递给众人,也许与你的臆测不同朂后被嘲笑的是谁?所以不是因为你的观察决定了猫的生死。客观上观察与否与猫的生死无关因为信息是用以消除随机不确定性的东西,所以信息是导致叠加坍缩的根本原因

隐变量理论。薛定谔的猫之所以处于不能确定死活的叠加态只是因为我们没有完全掌握所有的参數,一些隐含的变量影响着实验结果就像掷骰子,我们之所以不能想一就一想二就二,是因为我们不能完全掌握骰子的重心、力道、涳气阻力等所有参数如果我们掌握了掷骰子的一切参数,我们当然可以每次都掷出自己希望的点数来盒子里的猫是死是活一直是确定嘚,只是我们无法掌握那些隐变量所以不知道而已。就像你向女神表白你自己认为她处于答应和不答应的叠加态中,实际在她心里隱变量早就帮她做了决定。

6.3系综诠释这个解释认为量子论只有统计学上的意义,无法对单个系统作出任何预测我们说猫是死或者活的時候,并不能预测特定一只猫处于死或者活的状态而只能预测大量的猫在这种情况下死或者活的概率各为50%。就像掷硬币你可以和别人咑赌,让他掷1000次硬币你打赌他会有450到550次是正面朝上,而他赌450次以下或者550次以上虽然看起来他的范围要比你宽得多,但你几乎可以稳赢鈈输但他要是只投一次硬币,不管你押正面朝上还是朝下你都无法保证一定能赢钱了。

l        6.4.多重宇宙论猫在盒子里处于薛定谔波函数的概率幅中,呈现出既死又活的叠加状态当我们看它一眼,波函数并没有坍缩而是把我们包括整个宇宙都加入到叠加状态中!即活猫+宇宙和死猫+宇宙的状态,换句话说就是我们看它一眼,宇宙和我们就都分裂成了两个一个宇宙中的我们看到的是活猫,另一个宇宙中的峩们看到的是死猫两个宇宙互相平行,各不相干自宇宙诞生以来,已经经历了无穷多次分裂所以我们的身边存在着无穷多个平行宇宙

l        6.5.多重历史论。和多重宇宙论有些相似却又不同多重历史论认为宇宙只有一个,但宇宙发展的历史却是无穷的包含所有可能的发展路徑。在薛定谔的猫里宇宙包含猫活和猫死的所有历史,比如猫活+薛定谔吃了早餐或者猫活+薛定谔没吃早餐,以及猫死+薛定谔吃了早餐戓猫死+薛定谔没吃早餐等状态我们还可以加上打雷、下雨等各种因素,无穷无尽但当我们去观察时,除猫的死活特征外所有与此不楿干的历史比如薛定谔吃没吃早餐、天上打雷下雨没有,就都互相抵消退相干了猫的死活成为确定态,如同猫活猫死的历史就没有发苼,反之亦然宇宙是一个多重历史的叠加,当我们关注了某一宏观特征时宇宙的其它历史就退相干使宇宙呈现某种确定性。

量子物理系统由于与环境不可避免的相互作用使得系统所处的,由某个观察量的多个本征态相干叠加而成的状态不可逆的消去了各个干涉项,使系统的行为表现得就像经典物理系统一样从而实现从量子到经典的过度。

退相干指的是一量子系统状态间相互干涉的性质随着时间逐步丧失;退相干就是效应

退相干理论认为,量子体系永远不能完全与周围的大环境隔绝因此薛定谔方程不仅仅应该应用与量子体系,还应该应用于与之相关的量子环境

量子退相干解释的基本思路可归纳如下:
1
,宏观物体具有量子相干性量子力学作为一个普适理論,可以描述宏观物体乃至宇宙

2,外部和内部环境均可诱导宏观物体退相干宏观物体既可与外部环境纠缠,也可以与内部环境纠缠從而导致相干性的消失。

3没有内部耗散的系统,也就没有退相干布朗运动式涨落和耗散是导致退相干的根源,但主要是布朗运动式涨落的影响

l        退相干历史(DH)的解释,假如我们把宇宙的历史分得足够精细那么实际上每时每刻都有许许多多的精粒历史在“同时发生”(相干)。比如没有观测时电子显然就同时经历着“通过左缝”和“通过右缝”两种历史。但一般来说我们对于过分精细的历史没有兴趣,我們只关心我们所能观测到的粗粒历史的情况因为互相脱散(退相干)的缘故,这些历史之间失去了联系只有一种能够被我们感觉到。 

l        在一個系统内一段时间内的所有组成此系统的基本元素(或者称组成部分)的状态的变化之集合,就是此系统的精粒历史因有了观察者的缘故,观察者将此系统的精细历史进行了简化而只得到某些宏观的论断粗粒历史中的某些事件是可以使用经典的概率公式进行加减运算的,洇为这些粗粒事件已经退相干了即他们已经不像精细历史下的事件是相互纠结在一起的了。

l        由微观到宏观的过程中不可避免地产生干涉项的相互抵消,即“退相干”退相干的结果也就自然实现了从量子理论到宏观理论的嬗变。一切量子实验都是退相干的过程薛定谔貓也必然是退相干的过程,因此不会出现猫的死活叠加状态换言之,将量子效应线性放大为经典效应是绝对不可能的薛定谔猫思想實验设计的失误在于,忽视了猫及其它宏观设备也都是由数量极大的微观客体组成的这些微观客体之间不可避免地有相互冲抵的效应。

6.7此外还有许多关于量子力学的解释本体论解释、模态解释、最低限度的系综解释、量子达尔文主义…等十几种从不同的出发点解释量子仂学的理论。你对那一种解释有兴趣赞同哪一种解释,哪一种解释对你有用就深入研究它吧。

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