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主题:【原创】对康德“哥白尼式革命”原则的发散性遐想 -- 江城孤舟

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家园 你这个就是典型的把观测者非得算人

我写的一些东西,非专业人士,错误难免,大家权当小说看看罢了

薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。这个猫十分可怜,她(假设这是一只雌性的猫,以引起更多怜悯)被封在一个密室里,密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,雌猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计,所以雌猫便叫做薛定谔猫。

按照量子力学哥本哈根派的观点,量子态会因观测行为导致塌缩,在此之前,量子体系处于混沌状态。所以,薛定谔讽刺说,在我们打开密室之前,猫是处于又死又活的叠加状态,这无疑与我们的直觉相矛盾。

哥本哈根派的观点中, “观测”一词并没有严格的定义,或者说,并不能从“观测”一词推断出那些行为会引起量子态的塌缩,由此,一些人就认为只有人看才算是观测,导致了若干唯心主义的结论。我们看东西,用工具去测量,这是无可辩驳的观测行为。但是,不见得非得是人参与的行为才是观测。我认为,所谓观测,就是与被观测者发生作用并产生对于被观测者的某种信息的过程,假如一个人说,我对某个物体的某种行为进行了观测,但是我没有得到关于它的任何信息,这句话与我们的认知不相符合,观测的结果或者是图像,或者是数据,就算是现象没发生也是一种结果。对于薛定谔的猫来说,假如用盖格计数器来探测原子核是否放出了粒子,那么,这就是一个观测行为,因为盖格计数器的数目显示由不确定变为了0或者1,很明显,你得到了关于原子核裂变的信息。

为什么观测会引起量子态的塌缩呢?观测产生了对量子体系的某种信息。从逻辑上说,量子体系也就必定符合我们所得到的信息。摄像头拍到了你穿着红衣服,和你穿的不是红色衣服,这两件事不会同时是真实的。同理,你观测到一个电子自旋量子数是1/2,那么它就不可能同时是-1/2,观测会对量子态产生某种作用,使量子态由不确定变为与观测结果所符合的状态,或者说,剔除了那些与观测结果不符合的状态。但是,具体什么相互作用会产生这个结果,我们不得而知。

观测行为也是一不可逆过程,任何不可逆行为都可以算作观测。不可逆过程,宏观层面上表现出来的是热力学熵增加,微观层面上表现的是信息熵减少。观测过后,量子体系的包含的状态数变少了,信息熵减少了,而观测仪器的热力学熵增加了(参加附)。也就是说,我认为存在着微观的不可逆现象,量子态的塌缩是其中的一种。(这一段逻辑比较乱,砸砖头时轻点^)

所以,对于薛定谔的猫来说,一旦原子产生了衰变并且被探测器捕捉到,她在若干秒后死亡的命运就注定了。一旦探测器捕捉到了,由于此过程的不可逆性,量子体系的混沌状态就不再存在,猫的死活始终是一个单值。我们不能知道猫是不是死了,和猫处于不死不活的状态,这完全是两回事。

PS:盖格计数器是一个观测者,不代表量子态的叠加在此之前一直存在,也许原子也能成为观测者呢?

我不赞同多世界假说和隐变量解释,前者会导出荒谬的结论,后者则等于什么都没说,把现象往不可知上推。我觉得把哥本哈根的理论中的唯心部分去除更容易有说服力,我写的东西也仅仅是一种可能的解释,但我认为,这种解释总比猫又死又活的说法可靠一些吧。

附:信息熵

信息理论的鼻祖之一Claude E. Shannon把信息(熵)定义为离散随机事件的出现概率。对于一个32支球队争夺世界杯冠军的系统来说,信息熵H=-(p1*log p1 + p2 * log p2 + ... +p32 *log p32),p1,p2。。。是各支球队夺冠的概率(可以看到,中国男足的参与不能提供任何的信息熵),当p1=p2=….=p32时,信息熵最大。

变量的不确定性越大,熵也就越大,把它搞清楚所需要的信息量也就越大。

信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念。一个系统越是有序,信息熵就越低;反之,一个系统越是混乱,信息熵就越高。所以,信息熵也可以说是系统有序化程度的一个度量。而信息熵和热力学熵是紧密相关的。根据Charles H. Bennett对Maxwell's Demon的重新解释,对信息的销毁是一个不可逆过程,所以销毁信息是符合热力学第二定律的。而产生信息,则是为系统引入负(热力学)熵的过程。所以信息熵的符号与热力学熵应该是相反的。


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