近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(40)

2023-07-21 来源:旧番剧
量子力学极其狡猾:它解释了你所看到的东西,但又不让你看到解释。
你可能会进一步追问:那么为什么用单独的历史和轨迹描述运动的经典物理学——常识物理学——竟可以解释宇宙?为什么经典物理学在解释和预测每一样物体(从棒球到行星到彗星)的运动时都如此有效?为什么日常生活中就没有证据说明过去会以这种奇特的方式发展到现在?正如我们在第4章中简要介绍并要在稍后更为详尽地探讨的那样,这里的原因在于,与电子之类的粒子相比,棒球、行星和彗星都比较大。在量子力学中,某物越大,就越会偏离平均:所有可能的轨迹确实都对棒球的飞行有贡献,但我们通常看到的棒球轨迹——牛顿定律所预测的那条——比其他路径合起来的贡献还要大很多。对于大个物体而言,经典路径的贡献是平均过程中的主导贡献,而且远大于其他贡献之和,因此经典路径才是我们最熟悉的路径。但是,当物体非常小时,像电子、夸克和光子,各种历史不分伯仲,都对平均过程的形成起重要作用。
最后你可能会问:为什么观测和测量的作用如此特别,以至于会迫使所有可能的历史结合到一起,导致单独的一个结果?我们的观测行为又是如何告诉粒子该什么时候将历史求和起来,平均一下并得出一个明确结果的呢?为什么我们人类和我们制作出的机器有这种特殊的力量呢?这特殊吗?又或者,人类的观测行为只不过是更为广义的环境影响的一个子集,我们根本就不特殊?在本章的后半部分,我们将着手讨论这些令人迷惑而又富于争议的问题,因为它们不仅对于量子实在性的本质非常重要,还能为探讨量子力学和时间之箭提供一个重要的理论框架。
计算量子力学的平均值需要严格的技术训练。彻底理解平均值是何时何地如何求和起来的,则需借助于物理学家们仍然在努力探索的概念。但关键的一点可以简单地表述为:量子力学是终极的选择舞台,每一种可能的“选择”(从这里到那里时需要做出的抉择)都被包括在与这样或那样的可能结果相关的量子力学概率中。
经典物理和量子物理对待过去的方式完全不同。
修剪历史
以我们所受的经典物理教育去想象一个不可分的物体——电子或光子——同时沿着多条路径运动,是极为不可思议的。即使是我们当中最有自制力的人,也难以抵制偷偷观测一下的诱惑:当电子或光子通过双缝屏幕或分束器时,为什么不偷看一下它们究竟是通过哪条路径到达探测器的呢?在双缝实验中,为什么不把一个小探测器放在每个缝隙前面,以辨别电子到底通过这条缝隙、那条缝隙,还是同时通过这两条缝隙(然后继续前进进入主探测器)?在分束器实验中,为什么不在每条发射路径中放置一个小小的探测器以鉴别光子通过哪条路径?左边的?右边的?还是同时通过这两条路径(继续朝探测器前进)?
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