主题：【原创】关于粒子性和波动性 -- witten1
家园 【原创】对经典力学和量子力学的一些看法 未经允许，谢绝转载
抛开根本性的问题不谈，比如质量起源，比如自旋究竟是什么等，其实无论是经典力学还是量子力学，在数学结构是相同的，把经典力学中的Hamilton-Jacobi方程加一个包含普朗克常量的修正项，我们就能得到量子力学中的Schrodinger方程。从另一方面，如果我们用统一的泛函积分的形式来看，两者的形式就几乎没什么不同除了一个没有复振幅（经典），一个有复振幅（量子）。从表达现实的角度来看，经典力学所描述的无非也是“状态”参量，比如“速度”，“位置”，“折射”，“衍射”等，而量子力学认为一切的事物的状态都可以由Hilbert空间中的态矢来描述，这是数学，可是我们测量到现实是什么呢？是“自旋”，“相干”，“涨落”等，我们总需要一套语言来描述它，就如同经典力学里面需要用一套语言来描述事物一样。
经典力学是决定论的，原则上只要知道“无限”精确的初始参数，我们似乎就能决定一切，抛开我们不可能做无限的精确不谈，我想问的是经典力学真的就能决定一切吗？由经典力学方程出发，我们最终能决定的其实仅仅只是客体在四维平坦时空中的位置和速度，经典力学还决定了什么？它能解释质量吗？它能解释原子的稳定性吗？它能解释黑体辐射吗？它能解释电荷起源吗？它能解释为何电荷是一个一个的吗？它没法解释非常多的“自然的参数”，它把这些东西当作“天生的”亦或是“神创”的“自然参数”，从这个意义上来说你还会觉得经典力学很完美吗？它是很美，但是远非完美，近代以来的任何一个对自然界的观测事实都会让它非常的难堪，一百年前的光线弯曲的实验不就很好说明了它的局限了吗？经典力学认为相互作用是超距的，你认为很完美吗？连经典电动力学都能扇它一个耳光，而后一百年前就有的广义相对论也可以，在广义相对论中，引力波的传播的速度是光速，也不是超距。更不要说一个要经典力学的决定的宇宙必然是不稳定的，一个经典力学决定的宇宙不会诞生像我们这样的智慧群体。
量子力学就没有决定论了吗？量子力学就真的什么东西都是随机的了吗？由Schrodinger方程所决定的系统状态的演化方程是以决定论式的方式演化的，在量子力学同样我们可以说，原则上，我们一旦从某一个初始状态出发，我们可以精确决定这个态在任何一个时刻的状态，那么这是不是你想要的决定论呢？在那一时刻如果那个状态恰是某一个力学量的本征态，那么我们就可以精确的测量那时候那个力学量所对应的值，这里是不是你想要决定论呢？而如果不凑巧那个时刻它不是任何一个力学量的本征态，那我们每一次的测量得到的是一个随机collapse到被测力学量相应的某一个本征态上对应的本征值，每一个测量随机，但是多测量后我们将得到的是一个可以期待的这个力学量在那个态下的平均值，这个平均值亦可非常精确，那么这算不算仍然是一种决定论呢？要知道，在经典力学中，在实际的测量中也一样需要多次测量而得到一个所谓的精确值（这个精确不会超出量子极限）。难道不觉得一个完全决定论的世界是让人沮丧的的吗？一个充满无数可能，一个绝对真理总是若隐若现的宇宙恍如蒙娜丽莎的微笑不是让人觉得更迷人吗？
而今天，我们终于可以在量子力学和相对论的基石上往前发展出量子场论，往前明白了更多的道理，比如自发对称性破缺，比如gauge不变性，比如universality，我们终于在真正的通往真正理解这世间一切万物的路上了，包括了质量，包括电荷的本性，包括为何有Fermion，为何有Boson，真空就像一个庞大的舞台，时空可看作弯曲的本底也可看作就是宇宙自身，其间的无穷多的粒子（对应特定能量本征态）上演着无数的好戏，这些戏是牛顿那个时代的人所不能想像的，我们应当庆幸我们生活在这样的年代，能让你的想像力无穷无尽的展开，甚至都可以在一定程度上的解释宇宙起源的第一推动，那有可能只是Planck尺度之内的不经意间的一次涨落，于是我们的宇宙就偶然的诞生了，呵呵。
小匪盗兄在其贴子拜读这个贴了里说到了“神”，这就不再是讨论范畴内的东西了，就像经典力学里面非常多不能解释的东西都只好归因于“神创”，要是有一天我们真的发现了解释世间万物的真理，其实我们仍然会问为何会有这个真理？是谁创造了这个真理？这其实已经是“不可说”了，也许真的应当有可能是有一个神，这个神启动了那个其所认为的“真理”，而后这个神就逍遥自在去了；也许真的有可能我们找到“自绊”的理论，这个理论甚至都解释为何会有这个理论，因为一个不在我们宇宙之中的神总让人有些不舒服，可是一个在我们宇宙之中的受制于我们宇宙规律的神似乎又不像是神的样子，所以也许连这一个就按了一下“按钮”的神似乎都是多余的，于是一个自恰的理论也许存在，这当然还有很多可能了，就不再多讨论了。
回到本文，量子态就像一个非常害羞的小女孩一样，她的演化遵循着Schrodinger方程（高能时为Klein-Gordon方程或Dirac方程分对应于整自旋和半自旋），她在世间的表现在每一个人眼里都不一样，因为每一个人对待她的态度都不尽相同，因为每个看到的是每个人想看到的（测量基），于是自然界就满足你的愿望显示给你看你想看的那一面（测量），而其实有时候她其实根本就没有那些你想看到的（比如磁单极，这里说的是真正的磁单极，而不是一些特殊体系的综合效果），于是有些人就会带着失望离开。自然界就是这样的一个小女孩，害羞，真诚，纯粹，只要善待她，她总是会报以美丽笑容。
很喜欢这两句话：
空即是色，色即空，空空色色，庄严妙相呈因果；
果必有因，因有果，果果因因，大千世界归色空。
量子力学中的“态”是“空”的话，我们所能看到的所测量到的就是“色”。“空”也罢，“色”也罢都只是相，相的动力学形式——因果律——以Schrodinger方程联系着，又因之一切完备力学量组的本征态组是完备的，于是一切量子力学中的“态”都可以被完备展开——这是另一个广义因果——于是自然界在“态”中种下无穷的因，我们凡人取其一果为我所用，而所有这些“因”“果”都展现为“色空”。这一切其实与唯物辩证法也是相匹配的，当我们把“色”——“测量结果”看成现象，那么“空”——“态本身”——就是荷载这些现象的本质，这些现象和本质间又是相互联系的，有背后隐藏的规律——Schrodinger方程或测量规律——决定着；最终这一切都是如此有机自然平滑的运行着，我觉得这是超越于经典力学的决定论，我以为这应当是更高层次的“决定论”。归根到底还是老子那句话：
道可道，非常道；名可名，非常名。
一句话就把三四千年后的所有自然科学研究全盖住了，如同如来佛的五个手指牢牢的将孙悟空扣住一样。
Thanks for your patience.
本帖一共被 8 帖 引用 (帖内工具实现)家园 似乎不难回答为什么有这个神，为什么有这个“真理” 小匪盗兄在其贴子拜读这个贴了里说到了“神”，这就不再是讨论范畴内的东西了，就像经典力学里面非常多不能解释的东西都只好归因于“神创”，要是有一天我们真的发现了解释世间万物的真理，其实我们仍然会问为何会有这个真理？是谁创造了这个真理？这其实已经是“不可说”了，也许真的应当有可能是有一个神，这个神启动了那个其所认为的“真理”，而后这个神就逍遥自在去了；也许真的有可能我们找到“自绊”的理论，这个理论甚至都解释为何会有这个理论，因为一个不在我们宇宙之中的神总让人有些不舒服，可是一个在我们宇宙之中的受制于我们宇宙规律的神似乎又不像是神的样子，所以也许连这一个就按了一下“按钮”的神似乎都是多余的，于是一个自恰的理论也许存在，这当然还有很多可能了，就不再多讨论了。这个，，，为什么有这个神，为什么有这个“真理”，为什么有这个神的神，为什么有这个“真理的真理”，，，可以无限问下去。。。
我忽然想到，这个问题简单的不能再简单了，只需要基本的科学素养和一点逻辑学知识就足够回答这个问题：人类是在用自己总结和“自认为正确”的规律去解释这个世界，并从中得到一些有益的好处。这个问题也许读一读哥德尔不完备定理可以得到一些相关的启发，还有从罗素的“直觉主义”和“悖论体系”也很有借鉴意义。不仅很可能不存在这样的大统一理论，而且我们可能完全也不需要这样的理论。
家园 经典力学不经典，量子力学不量子 以前被告诉经典力学都是确定性的，量子力学都是不确定的。结果是经典力学才有混沌，薛定谔方程反而是线性的，这一点上，量子力学比经典力学更经典了。
lz加油，这个系列写的很好。不过不要把现在的物理学夸得太牛了，好像什么都能解释似的，这样会打消很多人学习物理的积极性。
现在的情况是，经典力学里，大家对非线性混沌系统根本没有什么预测功能。量子力学里，对于有相互作用的多粒子系统，现在最牛的计算机也只能算大概30个一维排列的自旋粒子的本征值和本征态。有严格解得量子系统大概两个手能数得出来。
前不久听报告，一个教授用量子蒙特卡洛算法算了一个二维系统，有人问他是不是系统太小了，他说18乘以18，这个系统已经很大了！
家园 质量可以理解为四维空间本身的曲率吗 我们终于在真正的通往真正理解这世间一切万物的路上了，包括了质量，包括电荷的本性，包括为何有Fermion，为何有Boson，真空就像一个庞大的舞台，时空可看作弯曲的本底也可看作就是宇宙自身这是我在读广义相对论的科普的时候产生的一个想法，不知道现代科学对质量有什么看法
据认为，建立于杨米尔斯规范场的标准理论人们已经发现了其中的61种粒子，但是就是最关键的粒子希格斯波色子人们还没有找到，但是恰好这个波色子是这个理论大厦的基础，人们用这个波色子来解释规范场获得质量的机制
英国物理学家希格斯（P.W.Higgs）提出了希格斯机制。在此机制中，希格斯场引起自发对称性破缺，并将质量赋予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%8A%E5%B8%9D%E7%B2%92%E5%AD%90
我需要在提高自己的数学水平，对规范场有更多的了解以后才能进一步的思考这个问题
家园 经典力学也不是决定论的 只有两体问题才是决定论的，问题在于两体问题是客观世界的抽象
三体以上问题就难说了，因为微分方程组并不封闭，存在诸如混沌的现象----出现混沌的话，也就难说是确定性的了
我个人认为量子的运动大概也是一种多体运动
家园 这是民科啊？ 也精？？
- 复 这是民科啊？
家园 我是学物理的，这绝对不是民科 家园 多说几句 对不起，没看到witten1的那几篇精彩的帖子，也没看到这帖居然来自虎大的几段调侃。
对经济学和物理学，俺都是不入流，2位在各自领域都是大牛。
俺是坚定的虎蜜，虎大说得很让俺服气，有人看了吃狗S涨GDP的笑话，看了鲁滨逊在孤岛的寓言，就自以为懂经济学了。俺就是这种人。虎大科普起来的辛苦，似乎更甚。
看虎大的东西，感觉到举重若轻，拿得起放得下。
但虎大不会认为他的经济学能告诉我们今天买入明天卖出，lz觉得他理解的量子力学
甚至都可以在一定程度上的解释宇宙起源的第一推动，虎大不会用凯恩斯、弗里德曼去嘲笑《管子 轻重篇》或者盐铁论，lz居然赋予经典电动力学以暴力
你认为很完美吗？连经典电动力学都能虎大在尽量解释他的研究方法与手段，不纠缠于货币的本原这类看似简单却难以科普的概念，货币是实物？甚至货币是一种关系？这样很容易滑入名目论乃至名物论的争论。lz宣称已理解了量子力学基础上的决定论，
终于在真正的通往真正理解这世间一切万物的路上了所以，俺也只是虎蜜而已。
家园 对，lz这几篇就很可以 Casimir效应(3)：真空灾难
【原创】关于粒子性和波动性
- 复 这是民科啊？
家园 不妨挑点毛病出来 别让“民科”误导了大家
- 复 不妨挑点毛病出来
家园 【讨论】Re 抱歉，我不是说他有什么错误，而是这里的思维方式。
“经典力学还决定了什么？它能解释质量吗？……”这一连串的“能解释……吗？”
让稍微了解物理学历史的都，好吧，也许我不能代表，就说我吧，让我觉得愕然。
虽然不是学物理的，但最早接触量子力学，后来弦论，直到
最近看到校友陈刚突破黑体辐射定律，那种激动依旧是为数不多的快乐源泉之一。
只是，不会用那么尖刻的语言去叙述经典力学。
以前有本“Heroes in my heart”，读了后才知道，牛顿在那时候最天才的人的心目中，
都是神一般的人物。经典力学的背后，是用数学来解释自然哲学。
“真空就像一个庞大的舞台，时空可看作弯曲的本底也可看作就是宇宙自身，
其间的无穷多的粒子（对应特定能量本征态）上演着无数的好戏，”
这难道不是在用经典的描述吗？时空就是宇宙自身？？
究竟自然科学和哲学的分野在哪里？太祖曾对原子的结构感兴趣，曰，总是无限可分的吧。
可他老人家的理解，那是哲学意义上的无限可分。
“每一个测量随机，但是多测量后我们将得到的是一个可以期待的这个力学量
在那个态下的平均值，这个平均值亦可非常精确，那么这算不算仍然是一种决定论呢？”
嗯，海森堡最初粗糙的测不准原理就这样子滴，可惜爱爱和玻玻都有疑问，
说实话，俺对他们的质疑还没看懂。
“最终这一切都是如此有机自然平滑的运行着”，连有机都出来了。
“我们终于在真正的通往真正理解这世间一切万物的路上了，包括了质量，包括电荷的本性，”
俺想到了三叔写闷油瓶在青铜门后面的经历，“我看到了终极！”
“量子态就像一个非常害羞的小女孩一样，”“自然界就是这样的一个小女孩，”
量子态就是自然的本原吗？也许在若干年后，
作者的若干代转世，又开始写，对量子力学和XXX力学的一些看法。
以及最终把佛偈、道德经都搬过来，这样的堆砌单词、这样的理解力、这样的打机锋，
不是一个民科的境界吗？
总的看来，作者试图通过自己的理解，把量子理论移到经典框架中来，
只能羡慕地说一句，年轻真好。
- 复 【讨论】Re
家园 感谢：作者获得通宝一枚 哈哈，虽然兄台刻薄了一点，不过楼主对经典力学也苛责了。
牛顿的确很牛，非常牛
家园 heroes in my head 上看来滴 据说牛顿一生就笑了两回。
其中一回是有人问：几何原本如此老朽，不知还有什么用？
牛顿听了放声大笑。
- 复 【讨论】Re
家园 帮lz辩两句 人跟人的思维似乎真的不一样。
看来在你的思维中物理学家或者物理学理论都是伟大的，所以他们的工作都是极有价值而我们不能对他们的工作有任何不恭的。
而在我看来lz说的都是事实，言辞上也没有任何让人愕然的地方。经典力学确实有非常非常多不完美的地方，我不认为他是在贬低乃至嘲笑经典力学。正因为经典力学有如此如此多不令人满意的地方，所以我们才会发展出新的理论出来。
你自认为是了解物理发展史的，物理学发展的过程基本上说来从不是从错误走向正确，而是从模糊走向精确，适用范围从小走向大。因为有实验的验证（这点跟经济学难以做实验不同），物理学的理论不会出错，只会在一些条件下不能满足。lz说物理学的发展就是走在真正理解世间一切万物的路上也并不虚假，只不过这条路长的看不见头。虎大说经济学现在还不能解释很多现象，那不是虎大谦虚，确实是经济学内部还派别林立，互不服气呢，谁也不敢说自己的理论能够把现代社会解释清楚。这跟物理学完全是两个境界，物理学家们想把量子力学和相对论统一起来，可是从来没有人说他们是错误的，以后也不会有人说。
拿半个世纪前的物理学家对量子力学的质疑拿到现在再说已经落后了。物理学界对量子力学的发展是你难以想象的。量子力学基础上的决定论有什么问题吗？我是看不出来。
我感觉你是对lz的口气有情绪，可是这不是他成为民科的充分条件。