维格纳 在量子力学里,为什么观测会导致波函数的塌缩?

在量子力学里,为什么观测会导致波函数的塌缩?作者:李春生(书房记特约作者)
维格纳 在量子力学里,为什么观测会导致波函数的塌缩?
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这个问题和《西游记》中,为什么孙悟空一个跟头可以十万八千里一样。很多人会勃然大怒,科学怎么可能和神话混为一谈?
是吗?
维格纳|在量子力学里,为什么观测会导致波函数的塌缩?】观测会导致波涵数坍塌吗?常识告诉我们,物质是客观存在的,不会因为人类意志而改变!即意志不可以左右物质。我们知道,观测是一种行为,波涵数只是数学概念而不是客观事实,因此,观测不会导致波涵数的坍塌。
可是,当今的理论物理学已经抛弃了科学常识。问题是,我们以理论为准,还是以客观事实为准?我们身处的客观世界依赖于有智力生物的观测吗?
不观测,月亮就处于存在与不存在的叠加态吗?
宇宙这么大,是否需要一个万能的,无处不在的上帝的观测来让宇宙保持同时存在(一致性和同时性)呢?
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今天的量子力学已经是神一样的存在,几十个处于叠加态的量子比特的计算能力号称已经超过了经典电子计算机几十上百亿个电子管计算能力的千百亿倍。叠加态就是神奇的力量倍增器,是量子力学神奇的源泉。但是,量子力学真有这么神奇吗?真相往往土的掉渣。
现实中类似的例子很多,例如,火箭、导弹、坦克尺寸不可以任意扩大,只要是需要方便铁路运输的设备的尺度寸都有一个上限,一个尺度瓶颈。为什么呢?追根溯源,这些设备的尺度上限源自于两匹马屁股的宽度。同样,量子神奇的叠加达态来自于一个实验的解释。
1801年,民科托马斯-杨医生设计了一个简单的实验,他在一张硬纸板钻了一个孔,第二张纸板上钻了两个孔(后改为狭缝),光穿过单孔和双孔(双缝)后会在第三张纸板上显示出干涉条纹。这就是著名的双孔(双缝)干涉实验。光是粒子还是波,波动说和粒子说争论了100多年,双缝干涉实验毫无异议的证明光是波。第二次波粒之争以波动说胜利为结束。继而,麦克斯韦将光、电、磁统一为电磁波,经典电动力学由此建立。到目前为止,人类电子科技仍然建立在经典电动力学的基础上(其他所谓先进理论还在为简单的应用而奋斗)。这简单的双缝干涉实验是物理学的分水岭,具有划时代的意义。它也是一座“鬼门关”,所有粒子说的理论至今无法无法逾越这个关口。
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1900年普朗克提出辐射并非连续,而是一份一份的能量子。能量子是什么?波动说和粒子说的“战争”再次爆发。普朗克认为量子是并不连续的电磁波,并提出“万物皆是波”。而沉寂100年的粒子说卷土重来,认为量子是实实在在的粒子(爱因斯坦首先提出光是光量子)。
双缝干涉实验证明光是波,如果认为光是粒子,就绕不开这个简单的实验,必须提出自洽的解释来证明光是实实在在的粒子。
如果光是粒子,必须回答两个问题:
1.是一个光粒子如何同时通过两条狭缝?
2.一个光子如何产生干涉条纹?
第一个问题就难住了粒子说的学者。怎么解释一个粒子同时穿越两条狭缝…呢?
玻尔领导的哥本哈根学派提出了他们的解释:当我们不进行观察(注,最初不是观测)时,单个光子将会同时从两条狭缝穿过。而有智力的观察者观察时,光子将选择一条狭缝穿过。不观察时,光是经典的波,一旦有智力的生物观察时,光就是实实在在的粒子,只选择一条狭缝通过。世界的存在依赖于一个观察者。
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美籍匈牙利物理学家冯-诺伊曼支持哥本哈根诠释,他进一步提出观测导致波涵数坍塌,在不观察时,光处于是波和粒子之间的叠加态。一经有智力的生物和观测装置的观测,量子将摆脱叠加态成为物理的实在。
薛定谔觉得这套逻辑很搞笑,因此提出著名的“薛定谔的猫”悖论,即在不观测时,猫处于不死不活的叠加态。只有在观测之后,猫才会出现一个是死是活的确定状态。请注意,“薛定谔的猫”是质疑量子力学叠加态的假设,而不是为量子力学奇异性“背书”的思想实验。
冯-诺伊曼的观测导致波涵数坍塌存在一个逻辑漏洞,根据所谓的“观察者效应”观测装置本身也需要另一个观测者的观测才能得出确切的结果,而这个观测装置又需要另一个观测装置来观测上一个观测装置以得到确切的结果,这样推导下去,永远也没有尽头,永远也不会有确切的观测结果。导致出现一个逻辑怪圈---“冯-诺伊曼无限复归”(所有量子力学的支持者都应该反思)。

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