《量子的世界--扶好你将被惊掉的下巴》
第10节

作者: geffect_fraily
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  上帝给真理的房间房间上了锁,把我们置之门外。这个锁就是不确定原理。这个锁的包装盒就是波粒二象性。

  我们再拿抛硬币来举例说明。虽然我们仅仅能知道扔很多次的统计规律是一半正一半反,却并不能预言下一次是正还是反。但牛顿定律告诉我们,只要我们准确知道了出手高度,手的力度,风速,地面硬度等等所有的条件我们其实是可以预测下一次的硬币的反正的。但现在不确定定律告诉我们,高度、力度、风速等等条件我们不能同时得知,所以我们永远不可能准确预言下一次是正是反,只能知道次数极多时正反的次数基本相等。

  为了更形象地说明,我们来想象一个机器。它有两只手和一些糖块,它会把糖块随机地分配在两只手里。但是存在着一个机关使得它每次只能有一只手被打开。每次打开手以后,它就会重新分配两只手里的糖块数。你能有办法知道这个糖块的总数吗?
  那个使得打开一只手的机关就是不确定原理,而波粒二象性本身就可以证实这个机关的存在。糖块总数就是真理,就是上帝的秘密。
  想想挺奇妙的,我们一直认为多少和大小都只是量的变化而已。然而,没想到大到宇宙的地步,光速的限制将局限我们的视野,小到原子的内部,不确定原理又将模糊我们的视线。就像恒星质量的大小将决定它最终变成白矮星、中子星或者黑洞一样,量变到一定地步总能引起质变。
  所以我们需要悲观和失望吗?其实没有必要。毕竟我们能够来到这个门前看到这把锁已经是很大的成就了。同时虽然不能准确地观察量子,但我们可以预测它们的统计分布(数量很多时的分布情况)。还有,即便我们不知道原子的具体分布,我们也甚至可以用巨大的能量轰开原子,轰开原子核,轰开质子甚至轰开夸克。就像绳子被乱糟糟的缠在一块,即便我们不知道绳子缠绕的具体情形,我们也可以拿刀把它一刀切开。

  而且,上了锁也未必就打不开不是吗?也许未来有像爱因斯坦一样的奇人可以做到也说不定呢。
  我们说过海森堡首先创立“矩阵力学”,但人们更乐于接受薛定谔后创立的“波动力学”。海森堡因此事感到非常郁闷,非常排斥波动力学。他发现不确定原理后想要藉此机会重新提高矩阵力学的地位,没想到玻尔却想要用波动力学的方式来解释不确定原理,这令他感到不快,由此还引发了一些矛盾。
  但这些小事不能影响哥本哈根宣布量子力学已经是一个完备的体系。宣布的场合是一个空前的科学盛会。爱因斯坦自然也在其中。在这场盛会上,爱因斯坦和玻尔的科学大论战也将拉开帷幕。

  但是,在领略这精彩纷呈的论战之前,我们先来看两个有悖常理的现象。
  友情提醒:楼主所说的上帝是指的宇宙终极规律的化身,并非宗教中人格化的神。谢绝歪解含义
  日期:2013-03-23 17:42:40
  还想和大家聊一个关于概率的事情。
  就是我们看到“事情按照一定的概率随即进行”是否真的就说明事情本身就是随即的。

  我们知道电脑程序经常会使用“概率”。比如抽奖,比如游戏中按照概率随即掉落装备等等。电脑展示给我的结果是随即的,但会编程的朋友们肯定都知道,这个“随即”在电脑中产生的过程其实并非真正的“随即”。电脑产生随机数的原理大致是这样的:假设把1秒中分成10000份,比如我们点下按钮要在1-10中随即获得一个数,那么假设点下按钮时的时间是1点1分1.7453秒。那么电脑就可以把3(个位)显示给你当做你获得的随机数。当然真实的过程要比这个复杂以保证结果可以更显“随即”,但原理基本如此。

  日期:2013-03-24 17:05:53
  关于唯物和唯心,看来是大家讨论的一个热点。
  其实我一直并不太确定唯心到底是什么意思。所以我只能随意说说我所能想到的可能性。
  第一、唯心指的是外界事物在我们心中形成的图像会受到我们自身的加工。比如“情人眼里出西施”。当我们喜欢一个人时,感觉TA越看越好看,讨厌一个人时,又会越看越觉得丑。这当然是事实,但我们自己也明白这是为什么啊,我们明白对方并没有因为自己的喜好而改变容貌。人们分得清哪是真实的,哪是自己想象的。这一点应该称不上“唯心主义”
  第二、不相信看到的是真实的。其实我不明白这是为什么。你难道不相信你眼前的电脑是真实存在的吗,你不相信家人亲戚朋友是真实的吗。人当然会犯错,所以才要证据,才要“眼见为实”啊。古代的人认为“天圆地方”,但也只是认为而已,并不能证明。但到了现代,我们可以朝着一个方向走到原点,可以从太空拍下地球的照片,我实在是不理解为什么还不信任“地球是圆的”这个结论的正确性。犯过一次错就永远不再信任自己,也太过盲目悲观了。我们犯错是因为我们没正确地认识客观世界,这也正说明了客观世界是客观存在而不会随我们的意愿而转变的,不是吗?

  也许还有其他可能吧,但我真的不喜欢辩论“唯物”还是“唯心”。唯心就代表不相信自己所看到的世界的真实性,既然如此,又怎么会相信我说的呢
  日期:2013-03-24 17:23:48
  二十九、两个和尚挑水喝,三个和尚没水喝

  我们先了解一个概念:偏振。
  想象一条绳子,我们在绳子的左右各放一块木板,此时如果左右抖动绳子,那么由于木板的存在,绳子的波肯定会受到限制。但如果上下抖动绳子,那么绳子的波将不会受到影响。
  光也一样。当然不能使用木板来限制光,而应该使用一个叫做偏振片的东西。光和绳子的波不同点在于,绳子只在一个方向抖动,而光所有方向都有振动--上下、左右、倾斜方向都有振动。而偏振片可以只让一个方向抖动的光通过。
  你可能认为自己没见过偏振片。其实不是的,如果你看过3D电影的话。看3D的时候都需要带上一副眼镜,那一副眼镜就是偏振片。而且左右镜片的偏振方向是垂直的。3D影片由2个放映机分别把不同偏振方向的光打在屏幕上。所以如果你不带眼镜的话会感觉模糊,而带上眼镜后,每个偏振片(即镜片)会只允许对应偏振的光通过,于是每个眼睛只能看到一个放映机放出来的图像。这样就可以通过两个放映机放略有差别的影像来实现3D效果。

  现在,我们来看一个令人惊奇的实验:
  两个相互垂直的偏振片放在一条直线上,让一束光穿过他们。结果应该可以很容易的预测到,那就是没有光可以通过,后边一片漆黑。
  然而,如果我们在两个偏振片中间再放一个偏振片,让该偏振片的角度与其他两个成45度,会有什么效果?
  出人意料的是:有微弱的光通过了!
  如果我们按照普通波的方式,这根本解释不通。只能把光当做概率波来解释。两个垂直的偏振片时,经过第一个偏振片的光经过与其垂直方向偏振片的几率是0,所以全都通不过第二个偏振片。但是当使用三个偏振片时,经过第一个偏振片的光子,有50%的几率经过与第一个成45度的第二个偏振片,经过第二个偏振片的光子又有50%的几率经过与第二个成45度的第三个偏振片。于是有很微弱的光通过了!
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