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pzzdm.com:谈测不准原理与世界观
送交者: pzzdm.com 2010年06月06日05:32:50 于 [教育学术] 发送悄悄话
本来想晚一点写这个题目,先把电子与偷窥者的答案贴上。不过发现大家好像对这个题目更有兴趣。那就先探讨一下这个。

十九世纪的时候,欧洲流行一种世界观,认为世界乃至整个宇宙都是DETERMINISTIC的,就是天注定的。比如说,牛顿的万有引力和开普勒的行星轨道可以很好地解释太阳系主要天体的运行。你只要知道任何一个时间各主要天体的状态,比如运行速度和位置,就可以推理出过去多少多少年前这个天体所在位置,或者将来多少年后它的位置。这样一种宏观确定性使当时的科学界产生一种错觉,即一切都是宇宙开始的那一状态决定的。只要知道一些关键的参数,那么宇宙的演化和结局都能推算出来。同理,如果你知道宇宙任一时刻的状态,你也可以推算出宇宙的诞生状态和结局。

不久之后海森堡同学登场了。他发现如果你想要准确测量一个粒子的位置,你就得用更多的能量来观测。这些能量就对你所观测的对象形成扰动,而改变其动量。反之,如果你想也同时测准其动量,那么你得用比较低的能量来观测,这种比较低能量的观测手段(电子显微镜?)测量精确位置的误差就比较大。所以,你不可以同时测准一个粒子的位置和动量。这就是测不准原理的最初表述。

那么问题出来了。如上所述,你在观测一个粒子的时候,你对它的观测手段必然形成对粒子状态的扰动,进而影响观测结果。那么,如果你不去观测,对于任一粒子,在任一时刻有没有确定的位置和动量呢?这是我问jjmmjj同学的问题,他扯了半天YES OR NO都答不出来。其实答案海森堡同学已经给出了。如果你不去观测,基本粒子同样没有确定的位置和动量。这是他通过数学理论证实了的。就是说,测不准是微观世界的一个基本性质,与有没有外界观测无关!这些微观粒子,像幽灵一样,可以在不同位置出现。所以我们绝对不能用对我们所在的宏观世界的理解来想象微观世界。

这就引出世界观的问题来了。前面DETERMINISTIC的世界观说只要你知道宇宙任一时刻的状态,你就可以推算出任何其他时刻的状态。但是,如果你连一个微观粒子的状态都测不准,何谈宇宙的状态?所以,这种DETERMINISTIC的世界观在这个时候就被海森堡送进了坟墓。

既然不确定,那么还有研究的必要吗?反正你也测不准!我发现,很多教徒信教就因为学了科学,发现科学不能回答心中的问题(或者不能精确回答)。 那么我要问,天气预报反着也不太准,还预报个啥?股市反正没人总能说得准,还研究个啥?回过头来,单个微观粒子的状态虽然测不准,但是对于大量微观粒子的总的状态,还是可以通过量子力学来研究和统计的。事实上,量子力学是上个世纪最伟大的理论!我们现在用的计算机,网络(光纤通信),生物医学技术,都是由于量子理论而得到大幅进展。我相信,在新的世纪里,量子理论必将更加完善,做出更多贡献。
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