03.05 为什么观测会引起坍塌?

深圳过客80


这个问题看似是个经典问题,但是也是前沿领域,至今科学界对测量坍缩的本质还没有统一的口径

目前是分派别的,其中一玻尔为代表的很多科学认为测量坍缩是微观粒子运动的内禀属性!但是还有科学家认为测量坍缩是由于光子对被测量对象的干扰!


以电子的双缝干涉为例,电子具有波粒二象性,也就是既有波动性也有粒子性。不去观察电子,你会看到光屏上呈现出干涉条纹,并且电子貌似可以同时经过两道狭缝,这是波粒二象性的体现。测量则会导致波函数坍缩,也就是波动性消失,只体现出粒子性!


这其中还包含了动量和位置的不确定性。也就是说测量电子的运动属性需要发出光子探路,而我们又知道光子的波长越短其测量出的电子位置信息就越准确,但是波长短的光波其频率大;由E=hλ就能知道,频率越大的光波其能量越大,那么它就对电子的动量干预就会很大。用波长短的光子测量,位置你是测准了,但是动量却被光子给扰动太大了。如果用波长短的光子测量电子,动量扰动会变小,但是位置就测不准了。

电子位置的不确定性=λ×2θ

这是目前解释测量坍缩看似合理的一种说法,但是部分科学家认为这种解释这是表象而已,其本质是微观世界的一种普遍规律!


科学认识论


这个问题和量子纠缠一样一直是量子力学的一个软肋,使得量子力学的本质被误解。



首先是量子力学的数学理论不完整,其次是人类目前对物质本质的认识还不明确。对于量子力学的数学波函数本身应该是物质内部物质存在性质的描述,但是物理学的概念还不能突破不使用四维空间来描述物质内部,所以对物质的描述一直脱离不了位置,大小,时间,运动,旋转等物理概念。



实际上物理的概念就是物质存在的维度是多少,它们之间有什么关系。而上面的物理概念只是这些关系在四维时空的映射(投影)。所以所谓的量子纠缠和观测塌陷都是四维时空中物质内部性质的映射和四维时空的关系。


而在物质内部并不是四维时空的天下,而是二生三的世界。维度之间的相互关系是固定的(相互正交)。所以当我们观测其中一个维度时另一个垂直关联维度必然会以垂直的形式存在。


所以存在于物质内部的su(2)及其相互关系是确定量子纠缠和观测塌陷的根本。当我们用阳的维度去感受阴的存在时就会形成量子纠缠和观测塌陷的现象。


科学无止境


因为观测者其实是带有瞬间的倾向性的,哪怕他的倾向是变化的,但瞬间的倾向是明确的。虽然观测者自己并不确定, 左右狐疑,但在左右狐疑的每一个瞬间是确定的。这样,在观测的瞬间,就开始向某一种可能性坍缩了。

为什么会引起坍缩,因为观测在量子的层面是有能量的,这种能量太小,以至于我们不认为有什么能量,但在量子的级别,生物的观测,脑电波是有能量与场的,生物磁场,在微观上就发挥了作用,任何一种状态,会因某一倾向性能量的推动而决定了它坍缩的方向。

拿我们答题比方,我们不要先看别人的回答为好。因为,无论怎样,你看到的回答都会在你答题之前先行对你本来的想法产生某些坍缩,而使你写的内容带有了其他人的痕迹与影响,不容易保持自己更多、更纯粹的原创。因为,在你观测别人的答案的时候,你其实也被答案在观测。答案就是信息,信息影响你的脑电波磁场。所以先写自己的,这样容易保持更多的、不被影响的原创。

那么,被观测者无需知道观测者的存在,被观测者其实是在某种能量场的作用下发生了反应。


一家之言,仅供参考吧,有相关兴趣的朋友,记得点击关注我哦——丙戌探索,共同探索更多的未知领域!


丙戌探索


薛定谔猫其实描述的是量子态,而不是只说一只猫的生死……盒子代表的是一个封闭的物理系统,意味着盒子中的环境和外界没有能量交互,这一点很重要,那些说用透明盒或装上摄像头的同学基本上都没了解这一重要的条件,因为不论是透明盒子或摄像头,都意味着有光线(光线也有能量)的进入或消耗。

对于量子态这种极微观的事物而言,一丁点能量的输入或输出都会引起粒子运动状态的改变。而所有的观测手段都会有能量的消耗,没错,是所有的观测手段!包括摄像、拍照!因为哪怕是一个光子的能量都会改变粒子的状态。

换成薛定谔猫中的描述:想看盒子中的情况而打开观测有50%的可能拨动开关放出毒素把猫杀死,其实描述的就是观测带来的细微能量变动会导致量子当前的状态发生变化,而你只能看到观测后的情况,无法得知在观测之前,量子到底是个什么状态(运动中还是静止的)


哪是刹车


答:这个问题,目前没有定论,但是我可以谈一点我自己的想法。


关于波函数坍塌的探讨,有著名思想实验——薛定谔的猫,该实验有点唯心的意思,这也是最容易被唯心主义利用的地方。




在量子力学中,一旦对量子不确定性进行测量,那么量子行为就会发生波函数坍塌,也就是说,谁也无法观察到坍塌前的图像,那么我们有多大信心,说坍塌前图像存在呢?

或许波函数并非坍塌,只是我们缺少了某些数据和机理,一旦我们掌握了这些数据和机理,那么就不需要波函数,更不会有坍塌一说。



可令人失望的是,这样的诠释正是爱因斯坦支持的隐变量诠释,在2015年,已经被无漏洞的贝尔不等式实验所否定。


所以,目前最佳的解决办法,就是相信哥本哈根诠释,我们观察了就发生波函数坍塌,至于为什么会坍塌,哥本哈根诠释禁止谈论,因为波函数坍塌就是量子力学的基本原理。

难道你会死心眼地,去追问作用力和反作用力为何相等吗?

所以,我们还是老老实实接受波函数坍塌吧,目前真没有更好的诠释,如果有,我也想知道呢!


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艾伯史密斯


说全了叫“波函数塌陷”,是一种物理测量效应。波函数,用来描述一个量子运动轨迹在空间的概率分布。

例如,氢原子的1个核外电子在空间的点位分布叫电子云,本来是一种自然分布。


可是当你用一种发射电磁辐射的仪器测量电子运动状态时,电磁波的光子与电子会发生量子纠缠,破坏了电子云原有的概率分布,这种破坏的后果,学说上叫塌陷(collapse)。你获得的测量数据,并不是电子运动的原有状态。

用这样的光谱仪器,如果测量一个天体,由于电磁波对天体的影响微乎其微,就不存在什么塌陷效应;如果做金相分析,还是要有所考虑的。


物理新视野


最简单的理解:正常人眼观测的物体,实际上是接收到了物体表面反射的光子;微观层面的观测则需要使用电子显微镜,也就是需要大量的电子束去撞击观察物体。光子、电子,本身就是一种量子。你为了观测一种量子,不得不使用另一种量子对其进行撞击。在宏观尺度上没有问题(这种没有问题实际上指日常光源,紫外线、核辐射一样有问题),但在量子层面,等于用一台车去撞击另外一台车,你说那辆被撞车还能正常行驶吗?


科普平论猿


讨论一下,有没有人觉得量子纠缠,或是其他量子力学里的现象,只不过是更高维度中物质在我们维度中的表现吗?就好像用一个截面圆形的三维圆环垂直穿过一个二维平面,这个三维圆环在二维平面中只能被观测成两个实心圆,而这两个圆相互之间的位置在二维平面的世界里有一种神秘关系。放宽一些,我们世界的每种物质,是否都是高维物质在我们维度上的投影呢?而我们的科学只不过是对高维物质运动变化规律在低维世界的解释,这种解释并不能揭示真理的根本,只不过是补丁罗补丁的自欺欺人罢了。


mercyy


观测就意味着两件事情,缺一不可,少了任意一个,就不会引起塌缩:

1.需要测。任何工具都是在测量,包括直接的和间接的。比如薛定谔的猫实验中,我们不打开盒子,在盒子里放一个摄像机观察猫,再通过传输设备判断猫的死活,如果死亡就发信号告诉外界信号为1,如果活着就报告外界为0。这样即便我们不打开盒子,通过读数就可以判断猫的死活,也就进行了观测。这跟打开盒子直接观看是一样的。

2.需要一个观测者。什么是观测者?我认为是一个意识,这个意识的力量足够引起塌缩。回到薛定谔的猫实验,猫本身难道不是个观察者吗?毒气瓶子有没有放毒难道猫不会观测吗? 这是因为这个实验里面直接假设猫不具备使得波函数塌缩的意识能力。实际上可能有些不对。

至于什么样的意识可以使得波函数塌缩,就不好说了。是一条虫子,还是说只有人类。目前无定论。

另外说被观测者 如何知道自己被观测了?

因为量子本身就没有时间观念啊……

量子早就知道你什么时间会打开盒子,或者你永远不会打开盒子,从而做出选择是否需要塌缩。详见 量子延迟擦除实验 。


左慈哥哥


此问题我已有自己的解释了,光或者电子在没有被“利用”的时候它们是“自由自在”的波,但是一旦有任何东西影响到它或者跟它们发生“关系”,它们便会自动转换为粒子形态,而你的观察恰恰是你跟它建立了关系,其实就这么简单。光或者电子在没被“使用”时就像自由的矿物元素,分散,在被利用后它们就像进入模具成型了。还有,它们的成型过程也许类似于计算机中的指令集工作原理。所以最后我想说的是,我们都是在模拟世界中。


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