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量子力学的基本理论是什么?

常驻编辑 科普中国 2022-10-16 普朗克   能级   量子力学   量子   粒子   原子   函数   物理   理论   世界   电子
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为了验证这种理论,科学家在缝隙的位置加了个观测器,到底看看电子通过了哪条缝,观测器显示的结果单个电子确实只通过其中的一条缝隙,至少在缝隙这个位置电子还是个粒子,没有变成波。Qxj拜客生活常识网

然而这个不是关键,让人惊奇的是穿过缝隙的电子在背板上打出的条纹变成了两条缝隙,电子在这个实验过程中完全变成了粒子!Qxj拜客生活常识网

咱们复盘一下,整个实验最诡异的地方在于,没有观测的时候电子表现出明显的波动性质,在实验装置完全不变的前提下,增加一个观测器,电子回归了粒子的本质。Qxj拜客生活常识网

难道我们不看的时候,电子在空间总弥散成波,当我们睁开眼睛的时候,电子瞬间变成一个粒子?意识的介入决定了坍缩的时机,是不是有点唯心主义的意思。Qxj拜客生活常识网

没错,这个就是哥本哈根派的解释,测量导致了波函数的坍缩。Qxj拜客生活常识网

哥本哈根派是观测说坚定的支持者,他们认为测量使得波函数坍缩为粒子,回归了经典物理学。在坍缩之前,是叠加态,各种状态各种可能性都有。只有在观测的那一瞬间,才按照概率展现为一种粒子形态,而这个概率严格跟波函数的计算结果吻合。Qxj拜客生活常识网

按照这种理论,测量之前,粒子作为波函数存在,表现出波的特性,所以会同时穿过两道缝隙,到达终点后因为测量的原因(挡板),波函数坍缩变为粒子,按照概率显示在挡板上,表现为明显的明暗相间波动条纹。Qxj拜客生活常识网

如果在缝隙处加测量设备,电子会提前坍缩为粒子,按照经典物理学公式,粒子穿过缝隙后打在挡板上,表现为和双缝对照的两个亮条纹。Qxj拜客生活常识网

这个理论一问世就引起轩然大波,首先跳出来的反对的是薛定谔,倒不是因为自己的研究成果被对手引用,主要是他对叠加态很不感冒。为了证明叠加态是胡扯,他研发了薛定谔的猫,利用一整套装置把原子衰变和猫的死活联系在一起,因为原子衰变是叠加态,处在既衰变又不衰变的状态,所以猫是也是叠加态,宏观上猫就成了既死又活,直到你观测的那一秒才决定。请大家注意,不是说开箱之前猫一直活着,而是说开箱前猫是生与死的叠加态,这个明显与常理不符合,所以薛定谔说你们这是胡扯。Qxj拜客生活常识网

哥本哈根学派解释说微观和宏观有界限,叠加态理论不适于宏观情况,原子和猫不能扯在一起说。不管大家怎么质问,他们翻来覆去就是这一句“不适用于宏观状态”,不过一句话顶一万句,任你东西南北风,我自岿然不动,大伙也拿他们没办法。Qxj拜客生活常识网

叠加态这事算是糊弄过去了。但是关于观测决定波函数坍塌的理论还是引出了一大波争议。Qxj拜客生活常识网

问题的关键是观测的定义,如果你只是加一个测量仪器,无论他怎么样精确,也只是机器,只有叠加了人的作用,机器才能没法成为测量仪器。人的介入也有很多种方式,眼看是观测,耳听、手摸是不也是最观测?顺着这个思路捋一遍,我们可以得出一个结论,人的意识介入才是观测。Qxj拜客生活常识网

这又引申出另外一个问题,什么是意识?Qxj拜客生活常识网

按照唯物论的说法,人的大脑说到底是由各种物质和神经线路组成,说白了就是一个超级计算机,意识本质上是算法,只不过对外界的应激反应更为复杂。按照这个理论,算法复杂到何种程度才算是有了意识呢?猫也有应激反应,猫的意识算不算意识?深蓝能够处理复杂的棋局,算不算意识?指南针总是倔强的把你掰歪的指针扭回南方,指南针是不是也有意识?如果意识导致坍缩,那么一个足够复杂的能够完全模拟人脑的计算机系统是不是也能导致波函数坍缩?

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