量子力學能通過簡單的語言和經典的模型來描述嗎?

星宇飄零2099

這個答案,取決於你怎樣理解“描述”,以及怎樣理解“簡單”。

假如你對準確性要求不高,只想大致聽個意思,獲得一些感覺,那麼完全可以說是可以的。例如我對量子信息這個學科的詳細科普文章《你完全可以理解量子力學》,裡面對量子力學三大“奧義”疊加、測量和糾纏的解釋,就極盡簡單。

我對疊加態和量子比特的解釋是:“經典比特好比開關,只有開和關兩個狀態;而量子比特好比旋鈕,是連續可調的,有無窮多個狀態。”我想,任何人看了以後,都會立刻明白量子疊加的一些本質特徵,至少明白它跟經典比特的區別。

旋鈕

但是,假如你的目的是得到完整的理解,尤其是能夠做出定量的預測,那麼答案就必須是斬釘截鐵的“不可能”。這一點非常重要,必須事先知道,做好思想準備。

許多人感覺量子力學不講理,不可理解,甚至有不少民科認為量子力學是徹頭徹尾的偽科學,是騙局,都是因為他們誤以為科普書籍、文章上用日常語言對量子力學做的那些簡單的描述就是對量子力學的標準描述。一旦你把這些簡化的說法當了真,你就很容易怎麼看怎麼不對勁,有些人最後就乾脆完全反過來想,認為量子力學都是騙人的。

舉個例子,很多人知道量子力學裡有個“測不準原理”,還知道這個原理說:“你不可能同時確定粒子的位置和動量。”說實在的,這句話的字面意思很難以理解。最容易產生的一種印象,是認為粒子存在確定的位置和動量,但由於某種測量方面的困難,導致我們無法同時測準這兩者。

什麼樣的困難呢?一個很容易產生的印象又是:如果你要測準位置,就會對動量產生一個不可控制的干擾;而如果你要測準動量,又會對位置產生一個不可控制的干擾。

通過這樣的一套語言,你貌似對測不準原理獲得了理解。但你心裡很容易犯嘀咕:這算什麼了不起的智慧?牛頓力學裡難道沒有同樣的問題嗎?為什麼牛頓力學沒有什麼測不準原理?

到這個程度,日常語言就完全不夠用了。實際上,量子力學說的是下面這樣一組命題,這些命題都只有用數學語言才能表述清楚

一,每一個量子力學體系,都處於某個量子態,可以用在狄拉克符號|>裡填某些數字或字母來表示。這個量子態包含了體系的全部信息,也就是說,通過對這個狀態進行某些數學操作,能夠得到對這個體系做各種實驗操作所可能得到的結果。數學操作的方法如下。

二,每一個物理量A都對應一個算符,經常用A上面加一個帽子來表示,在這裡讓我們姑且也用A這個字母表示物理量A對應的算符。

三,一個算符A作用在一個量子態|f>上面,會得到一個新的量子態A|f>。這時有兩種可能。一種是A|f>等於|f>乘以某個數c,也就是說A|f> = c|f>,這時我們說|f>是A的

本徵態,c是相應的本徵值。另一種可能是A|f>不等於|f>乘以某個數c,好比兩個矢量不在一條直線上,這時我們說|f>是A的非本徵態。

四,讓我們把物理量A的所有的本徵值記為A1、A2、A3等等,相應的本徵態記為|A1>、|A2>、|A3>等等。然後,重點來了:當你對一個量子態|f>測量物理量A時,你得到的結果不是唯一的,而是有可能得到A1、A2、A3等等中的任何一個,得到An的概率是|f>和|An>之間的“內積”的絕對值的平方,即||^2。如果|f>恰好是一個本徵態,即某個|An>,那麼只有An對應的這個概率等於1,測得其他各個本徵值的概率都等於0,也就是說這樣你必然測得An。但如果|f>不是個本徵態,那麼所有的An都有可能出現。

五,既然測量結果一般而言不是一個確定的值,而是一個分佈,我們就可以定義這個分佈的寬度,把它記作ΔA,定義是sqrt(

六,對一個態|f>測量A和B兩個物理量,就會得到兩個寬度

ΔA和ΔB。

七,測不準原理說的是,這兩個寬度的乘積存在一個下限:A和B對應的算符的對易子在這個量子態中的期待值的絕對值除以2。寫成數學公式,就是ΔA * ΔB >= ||/2,其中[A, B]表示的是A和B這兩個算符的對易子,即AB - BA,而表示的是[A, B]在當前這個體系中的期待值。

如果你感到以上數學描述中有很多看不懂的地方,沒有辦法,我已經告訴過你了,這才是對測不準原理的標準描述。

這就是量子力學教材和量子力學科普文章的基本區別。看科普文章你很容易以為自己理解了一些東西,但其實沒有真正理解。只有看教材,才能明白科普文章那些好像是禪機的說法實際上是什麼意思。

所以,現在你覺得,量子力學能通過簡單的語言和經典的模型來描述嗎?


袁嵐峰

我希望題主注意兩件事情:

  • 簡單語言是什麼語言,是大白話嗎?

  • 經典模型是什麼模型?

量子力學需要用數學語言,它的五個公理(或者七個公理),基本上都需要數學語言來描述,而數學語言描述的問題基本上不能用大白話來解釋。

我們都說,量子力學是非經典的力學理論。但是要搞清楚的是,經典力學裡的“經典”到底是什麼意思?經典一詞並不是“經久不衰”的意思,它應該理解為“古典”“古老”甚至是“陳舊”。換句話說,經典力學應當理解為“與現實情況不相符合,但是能夠部分解釋現實情況的力學”。從這個角度來理解“經典”二字就容易得多。題主問能否用經典模型理解量子力學,我只能說“妄想”!因為經典力學的諸多概念到了量子力學就完全不適用了,因此用經典模型去類比量子力學模型,其結果必定是“畫虎不成反類犬”!

題主問,普通人能不能直觀地理解量子力學。我想問問題主,量子力學是人發明的還是神方發明的?這個毫無疑問,量子力學是人發明的。因此只要是人,就一定可以理解量子力學。但是,這裡面有兩個前提,第一個前提是需要接受過嚴格的物理學訓練,否則“隔行如隔山”。我十分反對將近現代物理學過度大眾化。物理學裡面的很多問題和難題都不是茶餘飯後的閒聊天能解決的。量子力學也是如此!

另一個前提是量子力學得是可以理解的。然而這個前提無法滿足!這就意味著量子力學不是那麼簡單易懂的東西。至少到今天為止,沒有人能真正理解量子力學!目前國內有一些科研項目和量子力學的基礎理論有一些關係,但是即便如此,我們還是能聽到項目負責人說“自己並不理解量子力學”,這並非謙虛之辭,也並非搪塞之語,而是量子力學本身特點。尤其是越企圖用經典模型去理解量子力學,其結果就是越難理解量子力學。舉一個最簡單的案例來說明:擲骰子。

我們考慮這樣的兩枚骰子:經典力學骰子和量子力學骰子。每個骰子都是六個面。對於經典力學的骰子來說,我們拋出骰子以後的任何一個時刻它能且只能是一個面向上。換句話說,我們完全可以用牛頓力學在給定初始向上的那個面、給定各種物理參數以後,精確計算出未來每一個時刻骰子向上的那個面。

但是如果是量子力學骰子,情況卻不是這樣。我們拋出骰子以後的任何一個時刻它都是六個面同時向上!而且,這六個面也同時向下、向左、向右、向前、向後!!只不過每個面向上的概率之和為1,向前的概率之和也為1……對於一個面來說,其向各個方向的概率之和也為1。此外,我們不能根據任何物理學方程——連薛定諤方程在內——計算出每一個時刻到底是哪個面向上!這就是量子力學的非決定論。但是量子力學並不是江湖騙子理論,它可以告訴我們每一個時刻每個面以多大概率是向上的!

如果我們用經典力學的骰子去解釋量子力學的骰子,那麼我們根本無法理解為為什麼骰子不能被精確預測出現,也無法理解為什麼到底是什麼導致了不確定性。在量子力學的主流觀點來看,必須要把量子力學和經典力學區別開來。以玻爾為首的量子力學專家,認為宏觀世界和微觀世界存在一堵牆,將二者隔開。但是以愛因斯坦為首的量子力學專家則批評道:量子力學不是一個完備的理論,不能用一個不完備的理論來解釋世界!

由此可見,量子力學是連物理學界極具影響力的北斗泰山都不能給出最完美的解釋,更何況普通人呢?


科學聯盟

量子力學能通過簡單的語言和經典的模型來描述嗎?左一,第二行的左二,三是《易經》《道德經》量子力學的表述圖;其他幾個圖案是量子力學的模型圖。(這是我最近學習“量子力學”收集的圖,供參考。)

我的看法見下:

目前,量子是不可分割(古代哲學認為還可分割),測不準,不可克隆,有疊加與糾纏特性,自旋與波動特性(見圖)。這其實已經被我國古代哲學家概括認識了。

老子曰:“道可道非常道。”“天下萬物生於有,有生於無。”有形的天下萬物都是由無形的道即元氣生成的。即⊙(見圖。)

莊子曰:“遍天下一氣耳。”天下萬物包括量子,都是元氣聚散消長髮展變化的不同形態而已。――中國文化的核心價值在此。

量子=本體,宇宙本體元氣的發展變化規律就可以解釋量子。本體規律=宇宙宻碼=宇宙之奧=生命實相。

《道德經》說:“道之為物,惟恍惟惚,惚兮恍兮,其中有象,恍兮惚兮,其中有物。窈兮冥兮,其中有精,其精甚真,其中有信……”就是說:“氣”就是道;精氣是其中的主體;上述關於“恍”“惚”等描述,也與現代關於量子性質的描述相近。

老子又說:“大道至簡”。簡到無法用語言描述,其表現形式是運動變化的。因此,“上士聞道,勤而行之。”

以上引述,可見,古代哲學家對道即是氣的認識,包括“量子”的認識在內。(可以言說的規律,並非宇宙的根本規律。因此,量子應該不是終點,還可再分割……)

以上供參考,請雅正之。










桂花芳香77105282

《中國的祖先們早就知道,各種微妙能量的運用來提升人的本性》

量子有很多層次。

現代了,我們就知道用儀器來了解量子。但是中國的智慧早就能夠運用,人本身來了解量子。用自己的本身性的瞭解,最大的好處就是能夠提升本性境界。現在西方科學的研究,它會造成種種的外化異化,帶來重重的危機。中國的這種種種微妙能量的運用智慧,對於現代西方的文明有巨大的彌補作用。我們為什麼不來研究呢?

假如說中醫的氣就是量子,那麼每一種草藥就是一種量子狀態存在。附子的量子與黃連的量子狀態,它們的性質不同,雖然同為量子。

我們的身體,也是量子的聚集狀態。但是眼與耳的量子狀態他們相同嗎?心臟與腎臟,他們的量子性質相同嗎?

眼的見性,叫:見精明元,這才佛法中叫真性,但是與識精元明隔一層。常用比喻喻為第二月,第二月是捏日所現,放開手所捏之手,就是第一月。這個見精是量子嗎?假如說見精就是量子,那麼這個量子還不是第一月,還沒有達到妙真如性的層次。

在身與心量子的狀態,一切都存在著可能,隨著你的意識觀察而來決定所顯之象之物。這種方法的引用,在佛法中有非常詳細的訓練方法。西方科學量子的研究還沒有注意到這個,心與身的量子狀態,如何在生活中正確的應用?

舉個例子:量子可以用於大腦研究嗎?

中華智慧可以讓在大腦研究中運用量子。

現代的西方科學家,把量子科學引入大腦科學的研究,於是他的大腦進化到了量子層次。現在的西方科學家又把量子科學,引入到了對身體的研究,這讓人可以成為超人。這科學我們非常讚歎。真的,這種科學非常有魅力。真的,我們應該佩服西方人的創造性。但是我們應該回過頭來看看,我們如何來面對別人的創造性呢!為什麼我們自己不能夠?假如我們引用量子來觀察我們的身心與大腦,會產生什麼情況?就會有許多科學主義者,他們會站起來說這是偽科學。這真是奇葩之事啊!反對科技進步的是那些科學主義者。這些科學主義者影響了我們的創造性。他們會拿科學來壓制我們的奇妙異想。

其實呢!西方人科學創造,在中華文化中大量存在著。量子大腦,對於我們中華古老的智慧來說,人本來就存在著,不需要進化,只要能覺來悟,就能把握這種”法爾如是”存在。古人不叫量子大腦,他叫本心真空妙明真性,把握這妙性,就能啟開無窮無盡的妙德妙智,就會讓你成為宇宙中的高級智慧生命。西方的量子大腦,量子身體輸送術,對他們來說還是一種科幻,具體的應用還非常遙遠。但是中華古老的智慧早就應用了幾千年。這種古老的中華智慧我們還不會打開來應用於時代,是什麼東西妨礙了我們的創造力,這個看起來是科學主義在作怪,真正的原因其實在於我們,我們沒有把中華古老的智慧與西方的科學文化進行融合溝通,所以還我們無法瞭解中華的智慧,於是西方的知識系統的差別,換句話說。中華古老的智慧,與中國人的智慧創造性,還沒有激發出來,他還在沉睡中。

對於能量的運用,西方人他們現在有他們的科學方法,中國人,中國的祖先們,早就知道各種各樣微妙能量的運用,我們應該把中華文化與西方文化進行融合溝通,這樣我們就能發現中華文化的奧妙,也能對現代的文明帶來促進作用,甚至會產生質變。




圓拙

量子用最普通的語言叫做:正在做不同運動狀態的有型粒子。其疊加態就是此時此刻的粒子同時具有許多運動狀念,聽起來玄乎乎的,實際很簡單,如一粒電子可稱謂量子,因本身電子就是一團以光速自旋的由無數細小能量運動態耦合而成的光速繞轉體,電子除了創生慣性自旋外,每時每刻還負責傳遞來至不同方向的能量傳遞,電子外的任何輻射源發出的輻射動態都是獨立的能量系統,都能獨立完成對任意一粒電子的作用態效應,因此電子的任意時刻都存在無窮多的而且都不相同的能量作用態通過電孑體,這就是量子疊加態的根源。

測不準就更好理解,一是測的工具本身是由動態粒子組合起來的物體,同樣時刻都有不相同動態產生,無論主動或被迫觀測永恆沒有相同的狀態出現,每一狀態又拌隨著型態的位移變化,這就是測不準的根源,無論何時觀測都不會相同,原因就是環境動態源時刻都不相同,因此觀測的不準確性並非因意識而塌縮。

糾纏同樣好理解,一粒電子的存在不是獨立的環境,都存在於不同的大環境中,也就是同時存在於無窮多的動態作用環境中,如任意一粒電子同時受地球上各能量場作用,也同樣受太陽及其各天體的輻射作用,當任何輻射來到電子身邊都將通過相鄰動態轉移來實現傳遞,存在接送狀涵接,相互和諧自洽完成各種動態轉移傳遞,無論什麼信息引力能量態都是通過彼鄰變態來完成的,因此糾纏態是不可分開的,分開後糾纏立即解除,糾纏只存在類物相鄰糾纏態,不存在超距類物糾纏作用態。

至於各種動態的數學表達式,也只能建立在正確物態演化原理基礎上的數學式才有用,否則只能是純數學邏輯式與物質演化無關。(本文原創,個人觀點供參考)


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