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量子理论: 总结和展望 (一)
送交者: mingcheng99 2019年02月06日13:20:31 于 [茗香茶语] 发送悄悄话

在20世纪20年代量子理论开发之后的最初几年,哥本哈根解释形成了。动力学由确定性的薛定谔进化描述,随后是测量时量子系统与经典测量装置相互作用, 量子叠加崩溃,或称波函数塌陷,结果是概率性的波函数随机地塌陷到其一个本征态

原因是在量子系统和经典测量装置之间被引入了人为的鸿沟,以便能够解释原子系统上的实验结果。

虽然被广泛接受,但即使在早期,哥本哈根的解释也有著名的批评者,包括爱因斯坦和薛定谔,对他们来说很明显量子理论本身从来没有说它不适用于大型宏观物体,直接后果就是像薛定谔猫这样的悖论。爱因斯坦从来不对其自己创建的光量子模型满意,并提出量子力学不完备性意见。 并以量子纠缠为例。 

人们对理论产生了两大类态度。一方面,鉴于该理论的非凡成功,其根本不应该质疑:因为迄今为止没有实验与理论相矛盾,。这一派认为,80年代出现的退相干理论的发展,基本给出了解决宏观微观鸿沟的方向。而量子纠缠实验成功,证明了Bell 不等式,否定了爱因斯坦的不完备性意见。人们应该接受哥本哈根解释和相关的概率解释作为其配方,从理论上做出预测并将它们与实验进行比较。


另一个是要认真注意以下几个方面:


(i)经典宏观系统也是量子系统,引入量子经典鸿沟由哥本哈根解释是模糊的;

(ii)观察到的宏观位置叠加的缺失与量子叠加原理的直接解释相矛盾;

(iii)薛定谔进化是确定性的,当人们试图描述测量的结果时,概率出现,这是“矛盾的”。

随着人们对这些困难的认识的增长,哥本哈根解释占据了一席之地,并在量子理论早期阶段很好地实现其目的。今天也许可以公平地说,这种解释不再被认为是可行的,应该永久地解决, 现在出现的是三类解释,它们解决了前一段中提到的各种困难:

[i]不要修改量子理论,但改变其解释:这是所谓多世界解释。尽管有出现,但量子线性叠加永远不会被破坏。测量的不同结果是在“不同的”宇宙中实现的,由于退相干而不会相互干扰。在我们看来,在这种解释中,理解概率的起源和Born概率规则并不容易。此外,尚不清楚多世界何时产生。

[ii]不要修改量子理论,但改变其数学公式,这是波希米亚的力学。还有额外的自由度 - 粒子在空间中的位置 - 其引入意味着原则上可以事先预测测量结果,并且可以避免概率。

[iii]修改量子理论:用一种不同的理论替换量子理论,在微观极限中与旧的量子理论一致,在宏观极限中与经典力学一致,定量和动态地解释了宏观叠加的缺失和出现概率,当人们接近介观和宏观极限时候, 其实验预测与量子理论的实验预测不同。

就经验情况而言,今天所有三种解释都是可以接受的。事实上多世界的解释可能是最有利于成立的观点,因为它仅仅涉及标准量子理论的微小变化:一切都可以继续如此,而未观察到的则归因于宇宙的平行分支,这是无法观察到的。

我们在这里提出第三条路:修改量子理论。量子测量期间发生的是随机过程。尽管由薛定谔演化成功描述的微观系统的初始条件和演变是完全确定的,但测量的结果是完全随机的!一个直截了当的解决方案将直接面对证据,并宣称在动力学中,确定性薛定谔演化与随机进化(减少)竞争。

一场革命;一种新的动力学理论将诞生,量子理论和经典力学将成为近似。

 





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  赞一个  /无内容 - 五十肩 02/06/19 (208)
  注意这篇文章在不端更新!  /无内容 - mingcheng99 02/06/19 (262)
    这就是和实验结果矛盾。  /无内容 - zhf 02/06/19 (272)
      哥本哈根理论只能解释多粒子实验,不能解释单粒子实验。  /无内容 - zhf 02/06/19 (264)
    现在的技术,能追踪单个“电子”多长时间?  /无内容 - 酸亦鲜 02/06/19 (262)
    mingcheng99著,zhf校,:-) - 王福贵 02/06/19 (300)
    你说说答案是什么?  /无内容 - mingcheng99 02/06/19 (271)
      粗略地讲是单缝结果和双缝结果的叠加。细节我有时间再讲。  /无内容 - zhf 02/06/19 (274)
        注意我问的是必须有什么样的接受屏? 这个问题的实验已经 - mingcheng99 02/06/19 (338)
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