西西河

主题:【原创】唯心的先验的唯物主义 -- 东方射日

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家园 写得很好

虽然俺哲学一点也不懂。

量子模拟的困难在于维数增长是4^N的指数增长。稍微大一点的系统就没法仿真了;这也是造量子计算机的主要目的之一。

家园 真家伙来了。看这名字就知道是量子的高手

抽空给我们科普一下量子领域最近的进展如何?

有啥说啥,量子计算机?超弦?

比如你说的4^N的算法复杂度是如何来的。

给我们点概念,免得被民科给忽悠了

送花预定

家园 不很懂量子物理, 文章写得很好

马克思主义好像不太懂科学吧。 社会科学部分很优秀, 但也有些绝对, 片面.

家园 4^N嘛

如果有一个原子,那么它的动态由薛定谔方程决定,而这个薛定谔方程是定义在一个叫做SU(2)的李群上(李群就是拥有群结构的微分流形)。如果有N个原子,那么相应的薛定谔方程就定义在李群SU(2N)上,而SU(2N)的维数就是4^N-1。

俺对量子力学的理解主要是从数学的角度出发的,真正的物理图象还是让其他更专业的河友来说吧。

4^N嘛
家园 你真的是学数学的吗?

如果有N个原子,那么相应的薛定谔方程就定义在李群SU(2N)上,

N个SU(2)的乘积上

而SU(2N)的维数就是4^N-1。

这个也算错了,SU(2N)的维数是4N^2-1

家园 嗯,谢谢指出,打错了

SU(2N)应该是SU(2^N),维数就是(2^N)^2-1=4^N-1.

家园 我们说的是同一个玻姆理论吗?

据我所知,玻姆(最终的)理论是确定论的、非定域的,包括非定域的隐变量。请注意,关键就是玻姆理论中的隐变量是非定域的。贝尔不等式是关于定域的隐变量理论的。所以贝尔不等式被证伪,对玻姆理论毫无损伤。实际上,玻姆理论简直不可能被证伪,因为它的数学结论和正统的量子力学是一样的,只是解释不同。实验不能判定哪种解释更合理,即不能判定量子力学是确定的还是随机的,但可以判定量子力学是定域的还是非定域的。现在能说的就是:量子力学肯定是非定域的;确定还是随机,还无法判断,不过不影响数学结果。

家园 贴是好贴,但火气太重了.

西西河不主张对网友用太过激烈的讽刺挖苦的态度,就事论事比较好一些.

家园 虚心接受,下回就改

天使批评天使批评

本文被大家观测了,就塌缩回本征态,不好改了。

狡辩狡辩,恕罪恕罪。

家园 【讨论】谈点个人对于量子力学与隐变量理论的理解

东方兄的这篇文章,我大体上是赞同的。但是有些细节,我觉得还是需要说的更加明确一些。比如下面这一句就不是很妥当。

“好了,如果你了解量子论的,你应该知道EPR实验和延迟实验。前者证伪了实在性和/或定域性,后者证伪了因果率。”

严格的讲,EPR实验没有证伪实在性和/或定域性,延迟实验也没有证伪因果率。

要把这个问题说清楚,隐变量理论是绕不过去的。

爱因斯坦和他的后继者,相信的是,如果这个世界存在一个完美的理论,那么这个理论应该是决定论的。也就是说,给定理论所需要的所有初始条件,系统在将来任何一个时间的状态,都可以被准确的预言。

量子力学不是这样一个理论。虽然波函数的演化可以通过薛定谔方程来决定,但是波函数本身不是物理量。波函数的振幅代表几率,量子力学只能对系统的未来给出几率性的预言。

爱因斯坦等人对这个描述不满。在他们看来,量子力学只能做出几率性的预言,是因为理论中缺少了某些变量。一旦这些变量被补充进去,量子力学就可以升级成一个符合决定论观点的理论。

这些变量是什么?不知道,所以称为隐变量。隐变量是有可能存在的。就像人类对原子核的认识一样,也不过

一百年的历史。

隐变量理论可以解释很多现象。比如用来证明波粒二象性的双缝干涉实验,用隐变量理论也可以说明。只要假定缝和后面的探测仪器之间存在着某种未知的相互作用,更换测量仪器会改变这种相互作用,进而影响粒子穿过缝的方式;那么,不需要假定粒子同时具有波性,一样可以解释干涉条纹的出现和消失。

为了判断量子力学和隐变量理论孰是孰非,物理学界发展了贝尔不等式(还有它的加强版,legget不等式),延迟实验的提出也是这个目的。

爱因斯坦向往中的理论,必须是决定论的,同时,还要是定域的,实在的。三者缺一不可。定域的,意味着发生在某个时空点的事件不能被相距类空间隔的另一个事件所影响,也就是说信息传播的速度不能超过光速;实在的,意味着我们可以把一个系统孤立起来,这个系统的状态只能由系统本身和周围类时间隔内的其他系统来决定。(物理上对“实在”的定义,和一般意思上的实在--与意识无关的存在相比,要加强了许多。所以,即使物理意义上的实在性不成立,也并不意味着存在依赖于意识。量子力学不承认这一点,隐变量理论也不承认这一点)

Aspect的实验首先发现了违反贝尔不等式的实例。所以说明,决定论,定域性,实在性,要想三者兼得是不可能的。于是有人退而求其次,承认信息传递的速度可能超过光速,提出了非定域的,实在的隐变量理论。但是去年Zeilinger做了另一个实验,实验结果证明,至少有一部分这样的理论是不正确的。这个结果暗示了,如果还想坚持决定论的隐变量理论,可能要放弃实在论。但是,仅仅是可能。所以,决定论,定域性,实在性,哪一个都没有被证伪。放弃决定论,你可以选择量子力学;坚持决定论,你还可以在定域性和实在性之间挑一个。这一切,只是个人选择问题。

Aspect去年也做了一个实验,就是那个延迟实验的实验室版本。这个实验也是冲着隐变量理论的去的。前面提到,隐变量理论一样可以解释双缝干涉实验。只要假定粒子穿过哪一个缝由某一个未知的变量决定,而这个变量和测量方法有关。用拟人的方法来说,这就好像通过这个变量,粒子就提前知道了前面有什么样的命运在等待着它,于是它也让自己的行为符合命运的期待。

这样的解释当然让量子力学的拥护者不满。于是有人就提出,我们可以在粒子穿过缝“之后”再来决定采用那一种测量方法。好了,问题来了,“之后”到底怎么定义,在哪个坐标系里?根据相对论,不同事件在不同坐标系里发生的顺序可以是不相同的。

仔细再研究一下延迟实验,就会发现“延迟”这两个字实在是误导。重点不在于粒子穿过狭缝和改变测量方法这两个事件发生的前后,而在于保证这两个事件之间不能互相影响。于是实验上的安排,就是把这两个事件之间的间隔做成了类空间隔。实验结果依然证明干涉条纹的出现与否与测量方法有关。而隐变量理论(定域的,实在的)则不能解释这个结果,因为即便这个隐变量存在,它也不可能随着测量方法的改变而发生变化。

但是,这个实验并没有否认因果率。正因为粒子穿过狭缝和改变测量方法这两个事件之间的间隔是类空间隔。一旦选择一个合适的坐标系,两个事件发生的前后顺序可以颠倒。只要承认信息传播的速度可以超过光速,因果率依然可以保留。

总之,量子力学和隐变量理论的对错并没有定论。同时两者都给人类的想象力留下了足够的空间。但是,归上帝的归上帝,归科学的归科学,拿科学来证明上帝的存在,则是完全没有必要的事情。


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家园 这个一定要花,多谢海豚解惑

其实我对量子力学基本上如我所言是一窍不通,特别是那些复杂的数学过程更是一头雾水。要说知道,也就是有点概念罢了。

你说的对,我文中一些说法的确非常非常不严谨。其实我也犯了先验的错误。可能是因为我对爱因斯坦的崇拜(他绝对配得上这两个字)吧,我对非定域性感到难以接受。再加上我对玻尔海森堡治学态度的人认同,我也相信“存在但不可能被观测到等于不存在”。这个观点已经很难说是唯心还是唯物,不过是实证主义是肯定的。所以,对现在时髦的隐变量总是怀疑大于支持,除非理论发展了,将对隐变量的观测由不可能变为可能。我想我会转而接受这个理论吧。

再加上承认隐变量就必须承认非定域性。所以我更难接受隐变量。

所以在确定性和定域性间我选择了定域性。文中就先验的将定域性作为原则,将延迟实验认定为证伪了因果率。

但是就如我说的,我一直对科学保持敬畏,所以我一直且永远不会对科学及其理论有任何不敬。

老兄对量子理论看来很有研究,可否另开一贴,聊聊量子领域 的近况?各主要流派的数学模型有什么主要不同?在解释物理现象上各有什么困难的地方?最近时髦的超弦理论在什么问题上比较成功?是否成功预言了什么新的微粒和现象?

家园 清晰呀,牛人牛人!

这一块被曹天元误导了一些(或许是我理解错了他的意思),现在看来,确实还有很大空间的发展。期待有生之年能得到解惑

家园 我对量子力学基本层面的问题谈不上有什么研究。

写的东西基本上都是当年上课的时候听来的。我是做实验的,我的正行是分子电子学。你说的超弦理论那些东西,不是我的智力可以理解的,呵呵。从实用的角度说,现有的量子力学工具对于我平时的工作已经足够使用了,究竟量子力学背后是不是还有一个隐藏的理论并不是很重要。但是,作为一般的物理学工作者,对于量子力学基本层面上的一些新的进展,还是应该多少了解一些。这就有点像大家每天在河里操心些国家大事,虽说大体上那些事离大家很远,但是说不定那一天就真的影响到自己了。

家园 对这一段话有疑惑,恳求解答:“决定论,定域性,实在性,

要想三者兼得是不可能的。于是有人退而求其次,承认信息传递的速度可能超过光速,提出了非定域的,实在的隐变量理论。但是去年Zeilinger做了另一个实验,实验结果证明,至少有一部分这样的理论是不正确的。这个结果暗示了,如果还想坚持决定论的隐变量理论,可能要放弃实在论。但是,仅仅是可能。所以,决定论,定域性,实在性,哪一个都没有被证伪。放弃决定论,你可以选择量子力学;坚持决定论,你还可以在定域性和实在性之间挑一个。这一切,只是个人选择问题。

我觉得,纵使放弃了决定论,我们仍需面对定域性和实在性的二选一。因为即使在用波函数的概率描述的框架下,不同的观测行为还是会影响波函数的设置,进而影响所观测到的物理事件。 就是说,放弃决定论,并不意味着没有规律可循了,而这其间所遵循的规律,依然表示出定域性和实在性的矛盾。

不知海豚兄怎么看?

家园 我不能肯定我是否正确的理解了衲子兄的问题

在我看来,量子力学不是决定论的理论,当然不意味着就没有规律可循。波函数本身的演化还是受薛定谔方程的支配。这我在前文已经说过。而且,在一些极端情况下,量子力学可以给出几率为一的预言,这在实验上已经被证实。

但是,你所说的“这其间所遵循的规律,依然表示出定域性和实在性的矛盾。”,这一句我不太理解到底何指?

很多人说量子力学是非定域的。我的看法是,如果不说这是个错误的表述,至少也是个非常含混的表述。

Aspect以及其他人的实验,证明了坚持定域实在论的隐变量理论是错误的。但是,从这个结果,第一你不能推论如果还坚持一个决定论的隐变量理论,定域性和实在性就要二选一,还有一个可能就是两者都不选。第二,不能以此说明量子力学就是非定域的。

定域性的含义我在上文解释过,非定域性意味着信号传播速度超过光速。非实在性,并不是说存在决定于意识,而是说无法把一个系统孤立起来,用数学语言来说,就是加法的结合律不成立。

衲子兄所说的“不同的观测行为还是会影响波函数的设置,进而影响所观测到的物理事件”,这是说测量的顺序不可交换,翻译成数学语言,是乘法的交换率不成立,这和非实在性是两回事。同时,虽然薛定谔方程不是洛伦兹不变的,但是它的修改版狄拉克方程在洛伦兹变换下是不变的。量子力学和狭义相对论是没有什么冲突的。在这个意义下,不能说量子力学是非定域的。

引力的量子化和广义相对论之间可能是有冲突的。这方面的细节,我不了解,等待做这行的河友科普。

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