顾思想史与科学史上的著名悖论和假设
黑暗血时代吧
全部回复
仅看楼主
level 7
y549949520 楼主


2012年12月03日 14点12分 1
level 7
y549949520 楼主
1“量子芝诺效应”
我们生活在一个4维的世界中,其中3维是空间,1维是时间。时间是一个很奇妙的东西,它似乎和另3维空间有着非常大的不同,最关键的一点是,它似乎是有方向性的!拿空间来说,各个方向没有什么区别,你可以朝左走,也可以向右走,但在时间上,你只能从“过去”向“未来”移动,而无法反过来!虽然有太多的科幻故事讲述人们如何回到过去,但在现实中,这从来也没有发生过,而且很可能永远不会发生!这样猜测的理由还是基于某种类似人择原理的东西:假如理论上可以回到过去,那么虽然我们不行,未来的人却可以,但从未见到他们“回来”我们这个时代。所以很有可能的是,未来任何时代的人们都无法做到让时钟反方向转动,它是理论上无法做到的!
这看起来很正常,无法逆着时间箭头运动,这似乎天经地义。但在物理上,这却是令人困惑的,因为在理论中,似乎没有什么特征可以显示出时间有一个特别的方向。不论是牛顿还是爱因斯坦的理论,它们都是时间对称的!中学老师告诉你t0时刻的状态,你就可以向“未来”前进,推出tn时刻,但也可以反过来向“过去”前进,推出-tn时刻。理论没有告诉我们为什么时间只能向tn移动,而不可以反过来向-tn移动!事实上,在基本层面上,不管时间是正着走还是倒着走,它都是符合物理定律的!但是,一旦脱离基本层面,上升到一个比较高的层次,时间之矢却神秘地出现了:假如我们不考虑单个粒子,而考虑许多粒子的组合,我们就发现一个强烈的方向。比如我们本身只能逐渐变老,而无法越来越年轻,杯子会打碎,但绝不会自动粘贴在一起。这些可以概括为一个非常强大的定律,即著名的热力学第二定律,它说,一个孤立体系的混乱程度总是不断增加的,它的量度称为“熵”。换句话说,熵总是在变大,时间的箭头指向熵变大的那个方向!
现在我们考察量子论。在本节我们讨论了DH解释,所有的“历史”都是定义得很好的,不管你什么时候去测量,这些历史——从过去到未来——都已经在那里存在。我们可以问,当观测了t0时刻后,历史们将会如何退相干,但同样合法的是,我们也可以观测tn时刻,看“之前”的那些时刻如何退相干。实际上,当我们用路径积分把时间加遍的时候,我们仍然没有考虑过时间的方向问题,它在两个方向上都是没有区别的!再说,如果考察量子论的基本数学形式,那么薛定谔方程本身也仍然是时间对称的,唯一引起不对称的是哥本哈根所谓的“坍缩”,难道时间的“流逝”,其实等价于波函数不停的“坍缩”?然而DH是不承认这种坍缩的,或许,我们应当考虑的是历史树的裁剪?盖尔曼和哈特等人也试图从DH中建立起一个自发的时间箭头来,并将它运用到量子宇宙学中去。
我们先不去管DH,如果仔细考虑“坍缩”,还会出现一个奇怪现象:假如我们一直观察系统,那么它的波函数必然“总是”在坍缩,薛定谔波函数从来就没有机会去发展和演化。这样,它必定一直停留在初始状态,看上去的效果相当于时间停滞了。也就是说,只要我们不停地观察,波函数就不演化,时间就会不动!这个佯谬叫做“量子芝诺效应”(quantum Zeno effect),我们在前面已经讨论过了芝诺的一个悖论,也就是阿喀琉斯追乌龟,他另有一个悖论是说,一支在空中飞行的箭,其实是不动的。为什么呢?因为在每一个瞬间,我们拍一张snapshot,那么这支箭在那一刻必定是不动的,所以一支飞行的箭,它等于千千万万个“不动”的组合。问题是,每一个瞬间它都不动,连起来怎么可能变成“动”呢?所以飞行的箭必定是不动的!在我们的实验里也是一样,每一刻波函数(因为观察)都不发展,那么连在一起它怎么可能发展呢?所以它必定永不发展!
从哲学角度来说我们可以对芝诺进行精彩的分析,比如恩格斯漂亮地反驳说,每一刻的箭都处在不动与动的矛盾中,而真实的运动恰好是这种矛盾本身!不过我们不在意哲学探讨,只在乎实验证据。已经有相当多的实验证实,当观测频繁到一定程度时,量子体系的确表现出芝诺效应。这是不是说,如果我们一直盯着薛定谔的猫看,则它永远也不会死去呢?
时间的方向是一个饶有趣味的话题,它很可能牵涉到深刻的物理定律,比如对称性破缺的问题。在极早期宇宙的研究中,为了彻底弄明白时间之矢如何产生,我们也迫切需要一个好的量子引力理论,在后面我们会更详细地讲到这一点。我们只能向着未来,而不是过去前进,这的确是我们神奇的宇宙最不可思议的方面之一。
2012年12月03日 14点12分 2
level 7
y549949520 楼主
3“薛定谔的猫”
EPR出台的时候,薛定谔大为高兴,称赞爱因斯坦“抓住了量子论的小辫子。”受此启发,他在1935年也发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》(Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik),文中的口气非常讽刺。总而言之,是和哥本哈根派誓不两立的了。
在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验。好,哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加,是吧?比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才随机选择一种状态而出现。
好得很,那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死。要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着。
自然的推论:当它们都被锁在箱子里时,因为我们没有观察,所以那个原子处在衰变/不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定,所以猫的状态也不确定,只有当我们打开箱子察看,事情才最终定论:要么猫四脚朝天躺在箱子里死掉了,要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫。问题是,当我们没有打开箱子之前,这只猫处在什么状态?似乎唯一的可能就是,它和我们的原子一样处在叠加态,这只猫当时陷于一种死/活的混合。
现在就不光光是原子是否幽灵的问题了,现在猫也变成了幽灵。一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫,那么要是它能说话,它会不会描述那种死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能。
薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的问题。这个实验虽然简单,却比EPR要辛辣许多,这一次扎得哥本哈根派够疼的。他们不得不退一步以咽下这杯苦酒:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是又死又活的。
不仅仅是猫,一切的一切,当我们不去观察的时候,都是处在不确定的叠加状态的,因为世间万物也都是由服从不确定性原理的原子组成,所以一切都不能免俗。量子派后来有一个被哄传得很广的论调说:“当我们不观察时,月亮是不存在的”。这稍稍偏离了本意,准确来说,因为月亮也是由不确定的粒子组成的,所以如果我们转过头不去看月亮,那一大堆粒子就开始按照波函数弥散开去。于是乎,月亮的边缘开始显得模糊而不确定,它逐渐“融化”,变成概率波扩散到周围的空间里去。当然这么大一个月亮完全融化成空间中的概率是需要很长很长时间的,不过问题的实质是:要是不观察月亮,它就从确定的状态变成无数不确定的叠加。不观察它时,一个确定的,客观的月亮是不存在的。但只要一回头,一轮明月便又高悬空中,似乎什么事也没发生过一样。
不能不承认,这听起来很有强烈的主观唯心论的味道。虽然它其实和我们通常理解的那种哲学理论有一定区别,不过讲到这里,许多人大概都会自然而然地想起贝克莱(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。这句话要是稍微改一改讲成“存在就是被测量”,那就和哥本哈根派的意思差不离了。贝克莱在哲学史上的地位无疑是重要的,但人们通常乐于批判他,我们的哥本哈根派是否比他走得更远呢?好歹贝克莱还认为事物是连续客观地存在的,因为总有“上帝”在不停地看着一切。而量子论?“陛下,我不需要上帝这个假设”。与贝克莱互相辉映的东方代表大概要算王阳明。他在《传习录?下》中也说过一句有名的话:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来……”如果王阳明懂量子论,他多半会说:“你未观测此花时,此花并未实在地存在,按波函数而归于寂;你来观测此花时,则此花波函数发生坍缩,它的颜色一时变成明白的实在……”测量即是理,测量外无理。
2012年12月03日 14点12分 4
他还不是真正的求道者,否则他会自己去代替这只猫的
2017年08月20日 23点08分
level 7
y549949520 楼主
当然,我们无意把这篇史话变成纯粹的乏味的哲学探讨,经验往往表明,这类空洞的议论最终会变成毫无意义,让人昏昏欲睡的鸡肋文字。我们还是回到具体的问题上来,当我们不去观察箱子内的情况的时候,那只猫真的“又是活的又是死的”?
这的确是一个让人尴尬和难以想象的问题。霍金曾说过:“当我听说薛定谔的猫的时候,我就跑去拿枪。”薛定谔本人在论文里把它描述成一个“恶魔般的装置”(diabolische,英文diabolical,玩Diablo的人大概能更好地理解它的意思)。我们已经见识到了量子论那种种令人惊异甚至瞠目结舌的古怪性质,但那只是在我们根本不熟悉也没有太大兴趣了解的微观世界而已,可现在它突然要开始影响我们周围的一切了?一个人或许能接受电子处在叠加状态的事实,但一旦谈论起宏观的事物比如我们的猫也处在某种“叠加”状态,任谁都要感到一点畏首畏尾。不过,对于这个问题,我们现在已经知道许多,特别是近十年来有着许多杰出的实验来证实它的一些奇特的性质。但我们还是按着我们史话的步伐,一步步地来探究这个饶有趣味的话题,还是从哥本哈根解释说起吧。
猫处于死/活的叠加态?人们无法接受这一点,最关键的地方就在于:经验告诉我们这种奇异的二重状态似乎是不太可能被一个宏观的生物,比如猫或者我们自己,所感受到的。还是那句话:如果猫能说话,它会描述这种二象性的感觉吗?如果它侥幸幸存,它会不会说:“是的,我当时变成了一缕概率波,我感到自己弥漫在空间里,一半已经死去了,而另一半还活着。这真是令人飘飘然的感觉,你也来试试看?”这恐怕没人相信。
好,我们退一步,猫不会说话,那么我们把一个会说话的人放入箱子里面去。当然,这听起来有点残忍,似乎是纳粹的毒气集中营,不过我们只是在想象中进行而已。这个人如果能生还,他会那样说吗?显然不会,他肯定无比坚定地宣称,自己从头到尾都活得好好的,根本没有什么半生半死的状态出现。可是,这次不同了,因为他自己已经是一个观察者了啊!他在箱子里不断观察自己的状态,从而不停地触动自己的波函数坍缩,我们把一个观测者放进了箱子里!
可是,奇怪,为什么我们对猫就不能这样说呢?猫也在不停观察着自己啊。猫和人有什么不同呢?难道区别就在于一个可以出来愤怒地反驳量子论的论调,一个只能“喵喵”叫吗?令我们吃惊的是,这的确可能是至关重要的分别!人可以感觉到自己的存活,而猫不能,换句话说,人有能力“测量”自己活着与否,而猫不能!人有一样猫所没有的东西,那就是“意识”!因此,人能够测量自己的波函数使其坍缩,而猫无能为力,只能停留在死/活叠加任其发展的波函数中。
意识!这个字眼出现在物理学中真是难以想象。如果它还出自一位诺贝尔物理学奖得主之口,是不是令人晕眩不已?难道,这世界真的已经改变了么?
半死半活的“薛定谔的猫”是科学史上著名的怪异形象之一,和它同列名人堂的也许还有芝诺的那只永远追不上的乌龟,拉普拉斯的那位无所不知从而预言一切的老智者,麦克斯韦的那个机智地控制出入口,以致快慢分子逐渐分离,系统熵为之倒流的妖精,被相对论搞得头昏脑涨,分不清谁是哥哥谁是弟弟的那对双生子,等等等等
2012年12月03日 14点12分 5
level 7
y549949520 楼主

4.祖父悖论Grandfather Paradox对时间旅行感兴趣的朋友一定听说著名的“祖父悖论”:
假设你回到过去,在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死;因为你祖父母死了,就不会有你的父亲;没有了你的父亲,你就不会出生;你没出生,就没有人会把你祖父母杀死;若是没有人把你的祖父母杀死,你就会存在并回到过去且把你的祖父母杀死,于是矛盾出现了。
对于这个悖论的解释,有人提出了“平行宇宙”理论:
当你回到过去,你来到的过去是在另一个平行的宇宙中的过去,所以当你改变任何事情的时候,影响的只是那一个平行宇宙中的历史,所以即使你杀死祖父,这个世界里的你消失了,但是你也不会因此就消失,因为你是来自另一个宇宙。换言之,平行宇宙之间是不会有影响的。
这个理论乍看上去有点道理,可是仔细想一想就有一些矛盾。因为你是来自于另一个宇宙的,而你的行为对这一个平行宇宙产生了影响,因此这就与平行宇宙之间不会产生影响的假定矛盾了。为了解决以上矛盾,我们需要另一种解释。 诺维科夫自洽性原则Novikov self-consistency principle1980年代,俄罗斯理论物理学家诺维科夫Novikov提出了一个关于时间悖论的规则,即诺维科夫自洽性原则(Novikov self-consistency principle)。此原则指出,人可以回到过去,但是不能因此改变历史的进程。换句话说,我们现在所在的世界是已经被时间旅行改变过的最终结果。这个想法与我原来的想法不谋而合。这个原则的背后指出了一个被世人公认的原则,就是“过去是无法改变的”。我们现在的状态,其实已经考虑到了将来会有人回到过去去做一些改变这一点了。如果一个人回到过去,那么他的行为其实已经被确定了,因为处于他的时代的人通过历史的回溯,可以看到他回到过去之后所作的任何行为。因此他根本不可能做出杀死他的祖父这类事情。这个原则引出了下面这个“命定悖论”(这里暂且称为悖论,因为我并不认为这是一个悖论):
改变历史的做法,不论企图与否,最终都会引致历史所“命定”的结果,而并非作出之外的改变。
这貌似有一点宿命论的味道。但是需要注意的是,这里的“命定”,仅仅是指从现在的时间点向前的这部分,而不是指宇宙的整个历史。换言之,这里的“命定”等价于前面说的“过去是无法改变的”,即“过去是确定的”。因此我觉得这并不是宿命论,而是符合一般人的直觉的。这种解释到这里看起来比较完美了,但是如果真的这条原则存在的话,时间旅行就真的没有什么意义了,我们只能做观光客,而不能改变任何事情。想用时间旅行做后悔药的想法也就不太可能了。而我们从古至今,一直没有遇到任何从未来来到现在的人,是不是也意味着时间旅行是不可能的呢?这实在是一个让人悲伤的事实。
2012年12月03日 14点12分 6
level 7
y549949520 楼主
2012年12月03日 14点12分 8
level 7
y549949520 楼主
2012年12月03日 17点12分 9
level 7
y549949520 楼主
2012年12月04日 05点12分 10
level 7
y549949520 楼主

第一百六十二章 触摸石碑
第三百八十章 哀天之陨https://tieba.baidu.com/p/1150023534
第六百九十九章 伪碑的真相https://tieba.baidu.com/p/2017283304
修改了一下,今天是新的一卷第一章,虽然已经过了零点,但还是想说点什么,这本书是长篇小说,不是短篇,很多伏笔飘火会在五十万前甚至一百万字前提前埋下,其中会不停地隐晦提到,知道形成一条线,揭秘大白,所以在本书只有一百五十万字前,千万不要下定论,飘火相信会给兄弟们带来精彩的构思。
另外,同样的暗线伏笔还有许多,飘火都会一一写到,只要您给点时间,因为飘火实在太忙,现在有要到年底了,公司的事情很多,私事也到了关键时刻(大家懂得),不过会尽最大努力加快更新,怎么说2012年12月也快要到了!RO
……第四百九十三章 武源令
飘火是这样想的,大家先不要着急,飘火的情节安排不会是简单的打完地球打星际,打完四维打五维,并非是因为急着要把情节往上层赶而产生的粗糙。
下一卷会很有意思,但也会在合理的逻辑之中,因为我已经埋下贯穿了全书的伏笔,当回过头来看,就不会再有混乱的感觉,而且我保证,下一卷开始,会去翻第一章重新看一遍,寻找蛛丝马迹 ……
第五百四十三章 破天一箭
说两句,理论方面的内容写起来很累,大家读起来估计也不舒服,属于吃力不讨好的事情,但飘火尽量压缩了,不写不行,要不然后面的情节就没办法说的清楚。
 
  飘火以前说过,不会简单的去写打完地球打宇宙—打完低维打高维的那样的情节,同样也不会写国外和国内都写烂影烂的界外有界或者盒子世界,所以就不用往这上面猜了,相信飘火—定可以给大家带来具有想象力的惊喜,窃以为可以解释最近为何地震频繁,呵呵,开玩笑了。
 回到正题,科幻的基础在干假设,大家如果细心观察周围的世界,就会发现这个世界其实很有意思,有很多令人想不数的东西。......第六百一十三章 不存在的人
2012年12月04日 08点12分 16
level 1
手机党看不了视频,文字已阅~好长~
2012年12月04日 08点12分 17
level 11
新人报道
2012年12月04日 09点12分 18
level 11
这。。。。。这是光明正大的水经验啊[怒]
2017年08月21日 01点08分 19
1