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10 杀死拉普拉斯妖的骰子

10 杀死拉普拉斯妖的骰子

作者: 41da02806815 | 来源:发表于2015-04-18 11:24 被阅读128次

    微观世界是非常之奇怪的,这是我们人类在了解量子之后最直观的认知。但我们日常生活的宏观世界就很“正常”——毕竟人类所拥有的一切一般认知都是从正常尺度世界来的。其实世界到底正常不正常是没有一个正确标准的,但我们可以确定的是,至少微观世界和我们所在的正常尺度世界真的不一样。

    就目前而言,我们可以认为,微观世界在进入正常尺度的世界时,在某个临界点,某些东西坍缩了,形成了我们听到看到的正常世界。至少,我们看一张桌子,它就是桌子而已。它不能通过双缝来形成干涉,也不具有波粒二象性。但我们目前不知道在正常尺度上这种量子态向一个方向上的坍缩到底是为什么发生的。

    有个说法叫做“观察者效应”,这玩意儿更惊悚。说,是有一个最初的“观察者”看了这个世界一眼,于是这个世界在他看的那一瞬间,变成了我们现在所知的样子。

    这东西有些偏向唯心了,但其中的唯物性还是非常强。毕竟是存在一堆量子态的云,这不过是它们本身的性质。

    我个人不喜欢这个观点。当然了,我喜欢不喜欢根本无关紧要。不过我倒可以在一定程度上驳倒这个观点,虽然我用来驳倒它的理论似乎同样不靠谱。我不过是不想让这个我不喜欢的理论进入到我的系统里面去——虽然我是说建个平台让所有有道理的东西跑在上面,但毕竟是我的平台,强行让某个理论变得没道理我还是做得到的……淘宝也不想让京东把店开到天猫上对吧?

    观察者效应有个不大合理的地方……也不是说不合理,只是它所强调的那种破坏宿命论的主观性有点不大对。关键在于,量子的一切行为都是可逆。就是说,你用双缝实验观察一个电子是波动的,然后你再回收这个电子,让它通过带报警器的那个双缝,它就表现粒子性了。你不观察它,它就会回复成那团概率云。你再以不同的方式观察它,它就再表现另一个性质,然后再在你看不到它的时候,再一次逆转成为概率云。

    这就是为什么量子计算机的所有计算可逆的原因,量子本身就是可逆的。它只有在被观察的那一瞬间会坍缩顾你想观察的那个东西。你闭上眼,它就变回去了。当然了,这里的“闭上眼”只是个比喻。

    关于从微观到正常尺度到底发生了什么,我们目前不得而知,但让我们松了一口气的是,幸好我们的世界还是正常的。因为,似乎量子态没法显示在正常世界中。

    但真的是这样吗?

    有一个非常非常简单粗暴的实验,随手就打破了这个微观与正常尺度的界限。

    这个实验非常有名,以至于其设计者几乎不以他的科学家身份为人所知……这么说也不对。这个人就是大名鼎鼎的虐猫狂人薛定谔,爱猫协会的死敌。

    这个奥地利来的薛定谔提出了一个实验,它设想,把一点放射性物质与一瓶剧毒氰化物与一只猫同时放到一个封闭的箱子里。如果这点放射性物质衰变了,会有一个仪器检测到其放射性,从而打破剧毒氰化物的瓶子,那只猫就一定会死掉。反之,如果那点放射性物质没有衰变,瓶子就不会被打破,猫就仍然活蹦乱跳。

    放射性物质的衰变有个半衰期,就是V社著名游戏《half-life半条命》的那个半衰期,我们更熟悉的可能是CS吧……半衰期就是说,在一定时间内,这些放射性物质必然会有一半衰变成为其他东西并且放出射线。但是,最重要的一点是,我们只是知道经过一个半衰期它必定有一半会衰变,但具体是在哪个时间衰变,在这个时间会有多少衰变,我们完全不知道。假设这个放射性物质半衰期是一小时的话,它可能在这段时间里平均而缓慢地有一半完成衰变,也可能在59分钟59秒里没一点动静,直到最后一秒有一半瞬间衰变。

    那么,把这堆东西封闭到箱子里之后,在这一个小时内,那只猫是死的还是活的呢?

    我之前与别人提过这个实验,大家也都有过听闻,因为它实在是太著名也太好玩了。但我发现很多人的理解完全不对,他们说,那只猫可能死也可能活,概率各为百分之五十。但这是错的,就像我在前一篇说过的,量子确实不存在确切的位置与速度——而不是因为我们测不出来。按照经典的物理体系,在某个时刻里猫的死活是确定的,我们在这个时刻打开了箱子,是“发现”它死或者活着。但按照量子物理,如果我们在这一个小时里不打开箱子,那只猫就处于死与活的量子叠加态——换言之,它既死又活。这也不是什么有一半死了另一半活着,真的就是说,它在死了的同时还活着。

    那我们打开了箱子,会发生什么呢?在我们打开箱子的那一瞬间,量子叠加态坍缩了,猫坍缩为死或者活的某一边。我是说,我们打开箱子的这个动作“导致”了猫的死或者活,我们根本不是发现这个事实。猫是因为开箱子而变得死去或活着的。

    感觉在这一篇里我重复说了为数不少的废话……完全违反了我写东西的一贯作风。这不是我的原因,因为这些东西实在是麻烦得要命。

    这就是薛定谔家的那只倒霉的猫,也是被争论了相当长时间的“上帝是否掷骰子”。当时爱因斯坦坚持认为,我们打开箱子是“发现”而不是“导致”那只猫的死活,也就是说他当时认为量子确实存在一个确定的位置与速度——我们现在知道,他的这个观点确实讲错了。

    我们知道,还有一个非常著名的科学假设,叫做“拉普拉斯妖”,讲到存在一个非常厉害的大妖怪。这妖怪厉害到什么程度呢?至少比起点流小说里那些什么大妖恶魔厉害多了,因为,拉普拉斯妖懂科学。

    这个笑话似乎有点冷……

    在最初的版本里,我们说,拉普拉斯妖知道了某个时刻里世界上所有原子的位置与速度,并且它还懂得牛顿第一二三定律,那么,这个妖怪就了解了整个宇宙的过去、现在与未来。你还没饿的时候它就知道你要饿了,你在对想对吃什么做决定的时候它就知道你要扔硬币了,你刚扔出硬币的时候它就已经知道硬币是正还是反了。没有任何事情是含糊的。

    后来人们觉得牛顿定律开始不靠谱,于是人们把这个假设改为,拉普拉斯妖懂得一个宇宙真理级别的公式,世界上的一切东西都包含在这条定理之中——因为那时候流行大一统理论,人们想要将四大基本力统一到一个体系中来。

    当然了,拉普拉斯妖很容易就被上帝扔出来的那粒骰子击垮了,它不可能同时知道粒子的位置与速度。这个假设也迎来了悲伤的结局,可喜可贺。

    但我想说的是,干掉拉普拉斯妖的可不仅仅是那粒骰子,还有大一统理论。另外,还记得我提过的矛盾律吗?它也被这粒骰子干掉了。

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