为什么物理学家费曼说,世界上没有人懂得量子力学?

闲雲Li


这来自于人性本身

其实这个问题说起并不复杂,只是我们自己没有发现罢了。

如果你注意一下我们平时说话,我们常常会用“因为,所以”,人类是一个讲究因果关系的物种,我们凡事都会追求一个“为什么”,这成为了人类的一种习惯和常态,而这是一种线性的思考方式?

但如果我们反过来问一个问题,世界上真的存在因果关系么?或者说这世界上的事情都是线性的么?实际上并不是,我们举个最常见的例子:沙堆。

沙堆的复杂程度其实已经超过了全球所有计算机加起来的算力。人类根本无法估算出到底第几颗沙子下落时,整个沙堆才会坍塌。为此,我们建立了很多学科来研究这个问题其实就是想试图追问为什么。除了沙堆,还有很多我们也很熟悉的蝴蝶效应。

说的就是只要初始值有一点点不一样,系统的最终结果就会完全不同,这就是混沌系统。它是一个非线性的系统。

其实后来科学家发现非线性系统到底都是,宏观的人类社会,股市,自然的演化等等。很多人用单一的因果关系去解释这些系统其实偶尔蒙对两次,一直都要对是不可能的,你看巴菲特也只对了50%不是?多说一句,在这些系统中其实广泛的存在这一种概率分布,就是幂律分布。(下图左边是我们常见的正态分布,右边是幂律分布)

正态分布其实指的是系统内的各个参数是独立的,而幂律分布指的是相互作用,互相不独立的参数。其实人类社会就是一个人人都要参与相互作用的地方,所以人类社会的财富是呈现幂律分布的,我们亲切地称呼这个叫做:二八法则。

微观上的非线性系统

后来,科学家发现微观世界完全就是一个非线性的系统,这是因为科学家发现我们根本无法测的准微观粒子的情况,如果你要测准位置,你就测不准动量。你要测准动量,你就测不准位置。

要描述他们只能用概率。(你想想所谓的正态分布和幂律分布其实也是一种概率分布)

所以,这其实是和人性中那种寻找因果关系是反着呢,它不仅仅反直觉,简直就是反人类。我们的思维是因果的,而微观世界确实概率的,所以其实我们很难能够get到其中的奥妙。


钟铭聊科学



上个世纪初人类物理学两项划时代的理论分别是相对论和量子力学,但这两项理论却有一个共同点,那就是除了创始人和周边少数人之外短时间内再没有人能理解理论本身。

当年爱丁顿在通过实验证明广义相对论后有记者前来表示祝贺,但爱丁顿表示世界上只有3个人可以看懂广义相对论。无独有偶,量子力学的那些创始人们也都说过类似“世界上理解量子力学的人没几个”这种话。


鲜有人弄懂量子力学的背后其实是因为量子力学太过于颠覆且违背常理了,正如玻尔所说的“要是谁第一次听说量子力学时没有发火,这说明他还没有理解量子力学” 。

量子力学研究的微观世界和我们熟知的宏观世界完全不同,不确定性原理和不连续性是量子世界的主流,也正因为不确定性的存在,我们永远都无法知道微观粒子的准确动量数据,只能用概率云的方法去大概预测它。



费曼作为爱因斯坦之后物理学的领跑者,其发明的费曼图和新开创的量子力学路径积分方法使他成为了当时世界上量子力学的老大,但他本人却认为包括自己在内的所有人都不懂量子力学,而且这并不是谦虚的表现。

而是费曼发现自己在量子力学最前沿钻研越久就越体会到量子力学的神秘与广博,和量子力学的未知区域相比费曼的平生所学不过是一小部分而已,所以费曼发出“没有人懂量子力学”的声音也就不足为奇了。


宇宙探索未解之迷


这个话题可以说老生常谈了,我来试试能不能补充一些知识点,讲点新意思吧。

历史上抱怨量子力学的科学家非常之多

量子力学从它诞生开始,基本上没有不被抱怨的时候,很多著名的科学家也常常吐槽过这倒霉的量子力学。

量子力学教皇般存在的玻尔说过,“要是谁第一次听说量子理论时没有发火,这说明他没有理解意思。"詹姆斯·特雷菲尔说,科学家们首次碰到了"宇宙里我们的大脑无法理解的一个区域"。创立量子论“不确定原理”的海森伯在回复是不是可以想像一下,量子论中原子的模样,他回答说:"别这么干。"

本猫给予的忠告是,不要试图自学量子力学,简称“不自量力”。

爱因斯坦的态度

由于存在许多稀奇古怪的特点,许多物理学家不喜欢量子理论,至少不喜欢这个理论的某些方面,尤其是爱因斯坦。

这对爱因斯坦来说,具有特殊的含义,因为正是他在1905年,这个科学史上有名的奇迹年中,极具创意的提出了,光子有时候可以表现得像粒子,有时候表现得像波——这是新物理学的核心见解。也是量子力学的奠基之作。但在量子力学真正开始蓬勃发展之时,爱因斯坦却说出了“上帝不掷骰子”!

爱因斯坦无法忍受这样的理论:上帝创造了一个宇宙,而里面的有些事情却永远无法知道。为此爱因斯坦的后半生,几乎都在和量子论过不去。

以至于亚伯拉罕?帕斯(AbrahamPais)在《爱因斯坦曾住在这里》一书中这样描述,就算1925年后,爱因斯坦改行钓鱼以度过余生,这对科学来说也没什么损失。

物理学大一统的情节从未改变

本猫多次强调,物理界的最高教义是大统一!无数科学家穷极一生的研究,就为了实现这个梦想,一点小小的瑕疵都不能被容忍。


量子力学最大的问题是,量子物理学在一定程度上打乱了物理学,这种情况以前是不存在的。突然之间,科学界需要有两套规律来解释宇宙的表现——用来解释小世界的量子理论和用来解释外面大宇宙的相对论。任何一个具备传统科学素养的科学家都不会喜欢这种状况。

一点题外话

量子力学是超出人们普遍客观经验的理论,就是人类第一得抛弃常识,去接受一个理论,对大多数人来说是极其困难的。

而且,量子力学以数学公式为基础语言,不具备良好的研究生级别的数学功力的人,更是会直接云里雾里。

但是量子力学确实给现代社会带来了巨大的改变,而且必将带来更多的改变,这是毋庸置疑的。

相信科学的力量吧!少年!


猫先生内涵科普


不只是费曼,玻尔,狄拉克这些量子力学的旗手都说过类似的话,量子力学就是这样奇妙,它可以完美的处理很多细节,奇妙的量子现象只有微小的尺度上才能得到验证,所以,我们以宏观直觉的角度去了解量子力学,必然会觉得量子理论有很多“荒谬性”,令人难以理解,但量子力学却偏偏能够成功的获得惊人的成就。

费曼当然是世上最懂量子力学的物理学家之一,他是上世纪处在爱因斯坦和霍金时期中间的明星科学家,他发明的费曼图是量子场论中最有力的工具,实用而直观,揭示我们所无法观察到的基本粒子世界的深层结构。但他是一个科学顽童,科学研究对他来讲,就是一场好玩的游戏,除了物理,他还会开密码锁,打鼓画画,费曼也是一个预言家,从纳米技术到量子计算机都是费曼的想法。

但目前人类对微观世界的研究手段毕竟还是有限的,量子力学目前还是迷雾重重,人们可以很好的利用量子力学的各种理论预言,量子力学也成为从生物,化学到宇宙各项学科的基础,目前从半导体到网络通讯也都是建立在量子力学的应用之上。

但量子力学的一些深刻内容,我们还不知道为什么会这样,它们本质到底是什么?例如量子纠缠的幽灵作用,例如量子测量的意识问题。在经典物理时代,人们可以采取因果性等常识思考,但到了量子时代,量子诠释否认存在着独立于观察之外的物理实在世界,即使是费曼,爱因斯坦这些天才的科学家也只能以最谦虚的态度来讲,世界上没有人懂得量子力学。


量子实验室


费曼是上个世纪爱因斯坦之后最杰出的几位物理学家之一,他在量子力学方面的贡献就是开创了量子力学的路径积分方法,这是和海森堡的矩阵力学以及薛定谔的波动力学等价的量子力学的第三种形式。

费曼能够给出量子力学的一种新形式,按理说他应该非常懂量子力学,可是费曼用自己的一句名言道出了他对量子力学的认识——我确信没有人能够懂量子力学(I am convinced that no one can understand quantum mechanics)。其他物理学家也有过类似的表述,量子力学的旗手玻尔就曾经说过:“如果谁不对量子力学感到困惑,说明他不懂量子力学”。中国量子通信的领军人物潘建伟在接受记者采访谈论墨子号卫星时也曾表示过自己不懂量子力学。

无人能懂量子力学,这几乎是物理学界的一个共识。不过需要认识到,费曼、玻尔、潘建伟等物理学家说的不懂量子力学,并不是不知道氯化钠是什么那样的不懂,也并不是指他们不会写薛定谔方程、不会解薛定谔方程。而是因为他们能够站在科学前沿的角度去审视量子力学,正可谓是知道的越多就越觉得自己不懂,还有很多东西需要知道。量子力学也是如此,尽管她能够精确的描述微观世界里的运动,但还有很多问题依然困惑着物理学家。就连爱因斯坦和玻尔之间的跨世纪争论——上帝到底是不是在掷骰子,尽管目前所有的贝尔实验给出的结果一致认为爱因斯坦的局域隐变量理论不成立,反对方依然能够找出贝尔实验的各种漏洞,还有很多科学家在寻找方法弥补之前实验的漏洞,去检验上帝是否在掷骰子。

微观世界中有很多奇妙的现象有别于我们的日常生活,也许在宇宙诞生的时候就为量子力学设计好了今天的样子。量子力学为什么会是这个样子?这个大问题是科学界要思考的大问题,无人能够回答这个问题。


刁博


粒子自述:你们永远别想看到我的真实状态,但这次却自曝量子真相

我是粒子,之所以自述,是因为你们对我打扰太多、误会太深,描述太乱,理解太少。

首先,我明确的告诉你,量子物理对我的描述,仅仅是你们观察到的表象,在你们“看”我的时候,我确如你们描述的,例如:双缝干涉、不确定性原理、量子叠加和坍缩、概率波、隧道效应等等,这些都是我的外在特征,但不看我时,我完全是另一副模样。

我之所以强调“看”字,是因为你看时的我与你不看时的我,具有两个完全不同的特征,我如同一个姑娘,待于闺阁里时,脱了衣服卸了妆的本来面目,你们是绝对看不到的,你们看到的我,都是浓妆艳服的表象,特别是在你们的聚光下,我更加显示不同,其实,这一点,你们也有所察觉,你们描述的量子坍缩现象,其实就是暗示了我看与不看存在有两个模样。

所以今天,我一定要告诉你们,我待于闺阁卸妆后的真实模样,目的只有一个:不要再一群又一群、一代又一代的人来偷窥我、猜测我、误会我。

当你们不看我的时候,我的真实的运动状态是:

在封闭不受任何干扰的环境里,将永远保持绕核作匀速的自转和周转。

这就是我的本来面目,粒子数目千万种,但无论哪一种,小如我的光子妹妹,大如我的原子爷爷,无一例外,就算我们组建的星体、宇宙,都是这样子。

总之,我们只要不受任何打扰,我们所有的粒子家族都是安详的绕核匀速的自转和周转,从不歇息,永不停止。

可惜,我们都没有这样的命运,我们生在一个非常恶劣的干扰环境里,干扰无处不在,而且这些干扰是不可预测的、不确定性的方向、不确定性的能量,说句实话,我飘忽不定的概率状态、不确定性的运动规律,离散的样子,都不是我想要的,都是外界干扰所逼的,这就是你们描述我的概率离散态、不确定性原理的本质与起源。

我唯一安宁时候,就是我的电子弟弟日夜环绕守护的核内,那才是我的闺房,只有此时,我才能表现我的本来面目,就算这种状态,你们还常常叫我的电子弟弟和光子妹妹来偷看我。

作为粒子,真的是一个小小小小的我,实在是弱不禁风,哪怕是我最小的妹妹光子撞我一下,我都会东倒西歪的,更何况是你们在强光下看我或用电子弟弟打探我,所以你们的这种“看”,是对我的极大干扰,我本来就极少能有绕核匀速自转和周转的悠闲,你们的“看”和“打探”,我只会运动更乱,所以,我再三的强调,你们永远无法看到我的真实面目,因为你们的看,就是对我的扰乱,就是让我无法安然的绕核匀速自转和周转的原因,这也就是我要公布我真实面容的目的,我害怕你们的“光”顾和“电”探。


华龙新观


因为量子力学还不完善,理论上讲不通(没道理,逻辑混乱),只是一个很管用的工具而已。所以正常人都不懂量子力学。玻尔也说过,谁说他懂量子力学那是因为他不懂量子力学,一个道理。

潘院士也说过他不懂量子力学,但他确实是不懂,因为他敢于自比上帝搞出个人类不可能懂的(真懂了就能破解只是代价多少而已)量子通讯,他就是玻尔说的那个真不懂量子力学的人。然而,他是一个成功的骗子。


Ztopkuang


当美国人发现金属态氢离子以后,量子力学就不是谜团了。





金童希瑞


一个全新的体系,有着自己的规则,用一个体系的见识去理解另一个体系的现象是行不通的,微观世界还是会有自己的规则,只是这个规则是什么?需要人们进入这个规则里去探索和发现,但是想要进入这个规则,又有人类的局限性,不是说人类去到量子世界里,而是仅仅用“看”都有人类的局限,但是人们还是希望用看的方式了解它。那感受它呢?感受就只能知道结果又无法了解过程了。


懒人H思考着


这是美帝的阴谋!潘建伟最懂此学,还经常获奖获大奖!前段时间媒体还大肆报道过!


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