上帝掷骰子吗

《上帝掷骰子吗》这本书是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦 …… [ 展开全部 ]
  • 作者:曹天元
  • 出版社:辽宁教育出版社
  • 定价:35.00元
  • ISBN:7538281770
第十二章 新探险
  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自322页
    量子论的出现彻底改变了世界的面貌,它比史上任何一种理论都引发了更多的技术革命。核能、计算机技术、新材料、能源技术、信息技术……这些都在根本上和量子论密切相关。牵强一点说,如果没有足够的关于弱相互作用力和晶体衍射的知识,DNA的双螺旋结构也就不会被发现,分子生物学也就无法建立,也就没有如今这般火热的生物技术革命。再牵强一点说,没有量子力学,也就没有欧洲粒子物理中心(CERN),而没有CERN,也就没有互联网的vvww服务,更没有划时代的网络革命。如果要评选20世纪最为深刻地影响了人类社会的事件,那么可以毫不夸张地说,这既不是两次世界大战,也不是共产主义运动的兴衰,也不是联合国的成立,或者女权运动,殖民主义的没落,人类探索太空……它应该被授予量子力学及其相关理论的创立和发展。
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  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自312页
    如果DH解释是正确的,那么我们每时每刻其实都经历着多重的历史,世界上的每一个粒子,事实上都处在所有可能历史的叠加中!但一旦涉及宏观物体,我们所能够观察和描述的则无非是一些粗略化的历史,当细节被抹去时,这些历史便互相退相干,永久地失去了联系。比方说如果最终猫还活着,那么“猫死”这个分支就从历史树上被排除了,按照奥卡姆剃刀,我们不妨说这些历史已经不存在于宇宙之中。
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  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自312页
    考虑薛定谔猫的情况:当那个决定命运的原子衰变时,就这个原子本身来说,它的确经历着衰变/不衰变两种可能的精细历史。原子本身只是单个粒子,我们忽略的东西并不多。但一旦猫被拖入这个剧情之中,我们的历史剧本换成了猫死/猫活两种,情况就不同了!无论是“猫死”还是“猫活”都是非常模糊的陈述,描述一只猫具体要用到1027个粒子,当我们说“猫活”的时候,我们忽略了这只猫与外界的一切作用,比如它如何呼吸,如何与外界进行物质和能量交换,等等。就算是“猫死”,它身上的n个粒子也仍然要和外界发生相互作用。换句话说,“猫活”和“猫死”其实是两大类历史的总和,就像“胜”是“1:0”,“2:0”,“2:1”等历史的总和一样。当我们计算“猫死”和“猫活”之间的干涉时,我们其实穷尽了这两大类历史下的每一对精细历史之间的干涉,而它们绝大多数都最终抵消掉了。“猫死”和“猫活”之间那千丝万缕的联系于是被切断,它们退相干,最终只有其中的一个真正发生!如果从密度矩阵的角度来看问题,则其表现为除了矩阵对角线上的那些经典概率之外,别的干涉项都迅速消减为0:矩阵“对角化”了!而这里面既没有自发的随机定域,也没有外部的“观测者”,更没有看不见的隐变量!
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  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自309-310页
    当我们观测了电子的行为,并得到最终结果后,我们实际上就构建了一种“粗略历史”。我们可以把它归结成两种:“我们观测到粒子在左”以及“我们观测到粒子在右”。为什么说它们是粗略历史呢?因为我们忽略的东西实在太多了。我们现在只关心我们观测到电子在哪个位置,而不关心任何环境的影响,比如我们站在实验室的哪个角落,今天吃了拉面还是汉堡还是寿司,更不关心当我们进行观测的时候,空气中有多少灰尘沾在我们身上,窗户里射进了多少光子与我们发生了相互作用……从理论上讲,每一种不同的情况都应该对应于一种特定的历史,比如“吃了拉面的我们观察到电子在左”和“吃了汉堡的我们观察到电子在左”其实是两种不同的历史。“观察到电子在左并同时被1亿个光子打中”与“观察到电子在左并同时被1亿零1个光子打中”也是两种不同的历史,但我们并不关心这些,而只是把它们简并到“我们观察到电子在左”这个类别里去,因此我们实际上构建了一个非常粗略的历史。
    现在,当我们计算“我们观测到电子在左”和“我们观测到电子在右”两个历史之间的干涉时,实际上就对太多的事情做了遍历求和。……最后,“我们观测到电子在左”和“我们观测到电子在右”两个粗略历史退相干了,它们之间不再互相联系,而我们只能感觉到其中的某一种!
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  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自308页
    在量子力学中,我们具体可以采用所谓的“路径积分”(pathintegral)的办法,构造出一个“退相干函数”来计算所有的这些历史。路径积分是鼎鼎有名的美国物理学家费因曼在1942年发表的一种量子计算方法,它本该在我们的史话中占有相当的地位,可惜由于篇幅原因,我们只能对它进行一些简单的描述。基本而言,路径积分是一种对于所有空间和时间求和的办法:当粒子从A地运动到B地,它并不具有经典理论中所描述的那样一个确定的轨道。相反,我们必须把它的轨迹表达为所有可能的路径的叠加!在路径积分的计算中,我们只关心粒子的初始状态和最终状态,而完全忽略它的中间过程。对于这些我们不关心的事情,我们简单地把它在每一种可能的路径上遍历求和,精妙的是,最后大部分路径往往会自相抵消掉,只剩下那些为量子力学所允许的轨迹!费因曼证明,他的路径积分其实和海森堡的矩阵以及薛定谔的波动方程同出一源,是第三种等价的表达量子力学的方法!他本人后来也为此与人共同分享了1965年的诺贝尔物理奖。
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  • dzter
    2015-12-08 19:50:18 摘录自305页
    我们还记得埃弗莱特的MWI:宇宙在薛定谔方程的演化中被投影到多个“世界”中去,在每个世界中产生不同的结果。这样一来,在宇宙的发展史上,就逐渐产生越来越多的“世界”。历史只有一个,但世界有很多个!当哈特尔和盖尔曼读到格里菲斯关于“历史”的论文之后,他们突然之间恍然大悟。他们开始叫嚷:“不对!事实和埃弗莱特的假定正好相反:世界只有一个,但历史有很多个!”
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