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主题:【原创】人择原理之我见 (序) -- 不爱吱声

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家园 【原创】从“EPR悖论”和“薛定谔猫悖论”想到的

jlanu兄的转贴精彩之极,读过让人欲罢不能,又见仁兄的关于因果关系的讨论,引起我对很多从前知道的关于物理学新进展新发现的回忆,一些想法并不成熟,但写出来与大家分享,尽量写的通俗一些,希望与大家多多讨论。既然谈到量子力学,我们就先从量子力学的两个著名的悖论开始吧。

著名的爱波之战(引用jlanu的题目)最终以得出著名的“EPR悖论”和“薛定谔猫悖论”而告一段落,不管是爱也好波也好,最终还是谁也没有说服谁,于是物理学中关于悖论的争论继续下去了,甚至最终将战火引入到哲学中去。。。

具体说来,1935年美国《物理评论》的第47、48期上分别发表了两篇题目相同的论文:“物理实在的量子力学描述能否认为是完备的?”在47期上署名的是:爱因斯坦、波多尔斯基和罗森,在48期上署名的是玻尔。 EPR是前三位物理学家姓的头一个字母,也就是他们在这篇文章中提出了闻名物理学界的EPR悖论!

这个悖论简单说来是这样描述的:假设一个单一的稳定粒子炸裂成两个相等的碎片A与B,A和B飞离了一段距离,那么当我们测量B的动量和位置,由于作用与反作用定律,A的动量和位置一定同时被确定了。要知道如果A和B已经分开飞过非常长的路程(比如十万光年),那么人们就不愿假设对B的一次测量能够影响A。至少A不可能即时地直接受到影响,因为按照狭义相对论,物理信号或影响不可能运动得比光还快,至少在光穿过A与B之间的时间之内,A就不可能知道对B实行了一次测量。也就是说,不可能出现一种超距的作用。爱因斯坦发现,对远离粒子中的每一个粒子作表观独立的测量,所给出的结果竟同谋合作得是如此充分,真叫人无法接受这种关于同谋粒子的想法。他将它嘲讽为“幽灵式的超距作用”。 爱因斯坦认为,为了消除上述悖论,人们只能肯定下述两个论断中的一个:“要么量子力学不完备,要么就必须假设存在超距作用。”我们知道,爱因斯坦断然维护了定域性原理,否定了量子力学的完备性。

为了对EPR论证进行实验研究,玻姆在50年代首先把EPR理想实验变成测量质子自旋和测量光子偏振关联的方案。这类实验早先由吴健雄等人做过,结果与量子力学的预言相符。而正是最令人惊异的地方:光子的加入,意味着这种关联一定是非因果关联!

1964年,爱尔兰物理学家贝尔(J. S. Bell ) 在玻姆设计的模型基础上,用两个仪器分别测量两个电子的动量。然后根据爱因斯坦定域实在性假设,分别计算这两个仪器的测量结果的概率分布,由此提出了“贝尔不等式”。于是关于是否存在“EPR关联”的哲学论争,成为可以用实验检验的实证问题。而后来的从70年代初开始的10多个实验大多数都明显违反BELL不等式,与量子力学的预言相符。1982年ASPECT小组的“原子级联辐射”实验最成功,采用了一个快速声光开关,速度为10的负8次方秒,这一速度比光在任何仪器中传播得都快。前一阶段,澳洲的华裔学家(http://www.cchere.com/article/115;ID=74290)所作的量子通信实验实际上也是这种“超距”现象的证明。这意味着定域实在性假定必定有什么地方不合理。

那么我们回过头来看看贝尔不等式成立的两点基本假定(爱因斯坦提出的定域实在性假定):一,实在论,即认为所观察现象的规律性是由某种独立于观察者之外而存在的物理客体引起的;二,爱因斯坦可分隔性原理或爱因斯坦定域性原理。

如果第一条错了,那么意味着世界是统一的,物质永远不会单独存在,也就是观察者和观测仪器与被观察的物理客体是不可分割的,对于“所观察现象的规律性”可以产生重大影响。这也是哥本哈根学派的拥护者的考虑,就是放弃“实在性”来解决问题。但同时它却带来的一个极富挑战性的观点,即是有关精神与意识的本性,以及它们与物质的关系等该如何认识,而这一领域恰恰是哲学斗争最激烈的地方。你可以设想一下,到底怎样定义观测?如果意识是物质的,他会不会对所观察的物理实体有影响?

写到这里,我们在这里不防回忆一下那个薛定谔的猫。在打开盒子之前,猫到底是活还是死,还是半活半死?猫自己怎么看呢?如果不是猫,是人,是你在盒子了,你到底是活还是死?我想大概所有人都认为自己是活吧?不然你就不存在”认为“了!那么你是怎么”测量“的呢?要知道没有测量,你的状态就无法确定,所以只有一个可能就是你的意识在“测量”,你的意识通过”测量“迫使盒子里的你”活“着!那么意识到底是怎么回事?我还是暂时写到这里,以后再谈吧。:)大家这回怕了薛定谔的猫了吧!

如果第一条对了,那么是第二条错了?

难道确实存在某种“非定域性联系”,使得信息可以“超距传播”?这么说超光速是可能的?“超距传播”的载体是物质还是其他的什么东西?如果不是物质,是意识吗?这就又回到了薛定谔的猫的问题。如果是物质,爱因斯坦的相对论理论可怎么办?此外,一个更恼人的结论是世界到底还存不存在因果关系?“我就是想要个说法”(秋菊语)。

通过评论贝尔不等式的检验结果,物理学家们提出了许多全新的观点。但不管怎么样,人们必须解决“物质与意识的关系”和“超光速或因果关系”问题中的一个。但是看起来,那一个都不能轻易打开,否则谁知道出来的是人还是妖?不知道各位选择打开哪一个?

关键词(Tags): #问题

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