微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

“隨機”這個概念我們都很熟悉,但是我們通常理解的隨機其實並不是真正的“隨機”,為什麼呢?舉個例子,我們說扔硬幣猜正反面算是一個隨機事件了吧,但是其實當我們扔出硬幣的初始時刻,我只要知道硬幣的初速度、扔的角度、風阻、風速、地面的彈性係數等等物理參數,我就可以通過物理規律來預言硬幣將來每一個時刻所處的狀態,而無需等待將來到來。當一個事情通過初始狀態就已經知道將來的一切了,請問這能叫隨機嗎?

微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

我們通常認為扔硬幣的確是一個隨機事件,是因為我們並未掌握一切初始物理參數而已。而且要注意的是有的事件看起來像真正的隨機,其實依然是“偽隨機”,比如彩票預測,很多人說這是一個真正的隨機事件,的確我們不能預測結果,但是其實這個行為是可以預測的,只要我知道機器的動力學相關參數、機器的原理等等,我其實是可以預測結果的,雖然不能100%精準預測,但是這也說明了這個事件的確是可預測的。


微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

這裡我就要談到一個關鍵,那就是某個事件,如何隨著時間的推演,越來越具有可預測性,那麼這個事件多半都是偽隨機。舉個例子古人不能預測彗星啥時會出現,認為這完全是一個隨機事件,但是現代科學的發展我們完全可以預測,從古代到現代科學進步了,預測彗星這個事件也變得越來越具有“可預測性”,所以這的確是一個偽隨機事件。

微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

但是微觀世界的隨機就不一樣了,微觀世界的隨機性不是因為我們掌握的物理規律不夠造成,而是因為微觀粒子具有一個特性“疊加態”,微觀粒子可以同時處於多個位置,同時擁有多個速度,就好像微觀粒子有很多分身一樣,每個分身霸佔著一個空間位置,每個分身都擁有一個不同的速度。所以面對具有疊加態的微觀粒子,我們就很難像宏觀世界這樣去100%精準預測將來微觀粒子一定會如何如何。

微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

前面我專門寫了一篇關於薛定諤貓的思想實驗,但是很多網友依然沒明白微觀世界的隨機性到底是怎麼回事,這裡我通過兩個思想實驗對比來說明這個問題。首先薛定諤的貓是怎麼個思想實驗呢?其實就是把一隻貓放到一個不透明的箱子裡,箱子裡面有鐳元素、改革計數器、錘子、毒瓶,由於鐳衰變屬於隨機事件,所以鐳如果衰變會導致改革計數器觸發錘子去敲碎毒瓶,從而導致貓死,當然如果沒衰變貓就活著,所以鐳衰變的隨機帶來的貓生死的隨機。更重要的是鐳元素衰變屬於微觀世界的隨機,也就是鐳其實處於衰變和未衰變的疊加態,從而導致貓也處於生和死的疊加態,所以微觀世界的疊加態就被帶到宏觀世界來了。

微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

但是不少網友表示不理解,這裡我再舉一個思想實驗來對比下,假設此時薛定諤的貓實驗改變下,不讓鐳成為因果鏈的源頭,我們改為一個人扔硬幣,如果正面則去按箱子外面的按鈕去觸發錘子敲毒瓶,如果反面則不去按這個按鈕,不少網友說,由於扔硬幣正反面是隨機事件,所以貓的生和死也是隨機事件,而扔硬幣由於隨機,所以硬幣一直處於“正面”和“反面”的疊加態,所以貓也處於生和死的疊加態。

大家仔細品味下這兩個實驗有沒有本質區別?如果你依然覺得這兩個實驗本質沒區別,那麼對不起,你依然沒聽懂我再講什麼,你依然沒理解到宏觀和微觀隨機的差別。這兩個實驗最本質的區別在於因果鏈的源頭,一個是鐳衰變與否,一個是硬幣是正面還是反面。鐳當它存在的時刻就一直處於衰變和未衰變的疊加態,而扔硬幣不一樣,當你扔出去的一刻其實硬幣是正面還是反面就已經決定了。

微觀世界的隨機和宏觀世界最本質的區別是什麼?

所以只有因果鏈的源頭是疊加態的隨機,造成的後續一連串的結果,這種實驗才是真正薛定諤的貓要表達的精髓。所以今天開始一定要明白,微觀世界的隨機其實本質是其“疊加態”造成,疊加態是罪魁禍首,疊加態是真實存在的,疊加態是微觀區別宏觀的一個標準,疊加態不是由於微觀粒子運動速度太快導致看起來像疊加態,疊加態是一種微觀粒子的內在屬性,貝爾不等式在微觀世界不成立已經足以證明疊加態的真實性。我是《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。


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