猴塞雷

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物理不确定性的症结所在是什么?

我对物理学(尤其是量子物理学)不确定性的根源有一些想法,我本来也相信,但是从多个角度看待您的答案是相当不错的。有一个看法。因此,在我提出自己的想法之前,我想总结一些现有的答案并提出一些个人意见。 “物理不确定性的症结所在是什么?”

现存的想法简要总结如下:

引自狄拉克(Dirac)的“量子力学原理”中的不确定性描述,从叠加原理可以理解。答案来自@北午有虾,我也认为狄拉克的妙处是提出国家叠加的原理来解释这种不确定性。但是用叠加原理来解释不确定性原理。我认为这并不能解决“从物理学中的倒数关系,这是代数的诱因”这个真正的问题。答案来自@ren dao。我的想法是,量子力学的不确定性确实催生了引入新的代数及其结构,这些物理结构是纯净而简单的。但是,在做数学时我们需要学习的实际上是这种美丽的物理结构背后的数学症结所在。我们决不能认为这种代数是化学不确定性的症结所在。这不是“化学”!更加肯定的是物理不确定,我仍然喜欢这个答案,因为当您考虑这种数学不确定性的症结时,您应该构造一个新的代数来表达它。也许您创建了一些新的物理学分支,而我认识的伟大物理学家就是这样做的!考虑化学问题,然后构建一个“数学”来表达它。简而言之,我不同意这个答案,但是我非常喜欢这个答案。简而言之,您无法理解事物的本质,也无法完全改变它。观察会带来变化,并且被测系统已受到干扰。答案来自@nan hu。您怎么说呢?这是一个普遍的想法和标准答案。我无法解释。

但是,让我们举出两个“反例”进行思考。一:每次观察都会干扰被测系统。如果我继续减少观测值的干扰,那么观测值将形成柯西序列。当我的干扰无限减小时当它很小时,柯西序列的极限就是系统的不受干扰的物理量。在这种情况下,系统是确定的,没有不确定性。二:假设系统处于某种本征状态。这时,每次您观察系统时,它都处于本征状态。这是肯定的。如果受到干扰或观察到,它将仅崩溃到原始状态。在本征州。被测系统不受观察干扰,因此您可以充分了解其性质。这两个“反例”不合适,但它们都是您要考虑的。根据物理傅立叶变换,位于真实空间中和位于频率空间中的彼此冲突。可以推断出粒子动量和位置检测不能同时发生。答案来自@Conti Nuum,我有时认为数学确实充满了傅立叶变换。傅立叶变换不仅是强大的估计工具,而且您经常会发现,傅立叶变换中的任何运算都具有深远的数学意义。例如,如果用周期函数扩展任何函数,则基向量是众数物理不确定,振幅是硬度,模数平方是粒子数的守恒或能量和动量的守恒。例如,真实空间与倒置空间之比导致不确定性原理等。物理学简直可以称为“傅立叶变换力学”。

傅立叶变换数学太深了。我一直在使用它,并在思考它。正在做几何相位的M. Berry听到了有关Beyond Fourier的报告。他有一篇关于如何使用低频的文章。波动是叠加的,但高频波动正在爆发。注意,起初波动的频谱在低频范围内,但是超高频波动却爆发了。这是一个非常有趣的现象,而且很“违反”物理学的常识。 [Google自己撰写的这篇文章:比Fourier更快]“闭嘴,计算!”来自上一代粒子和理论物理学家的“痛苦”经历,哈哈,一旦破坏了它们的问题和疑虑,我们明天将无法幸免。 。 。波粒对偶性等同于不确定性原理。答案来自@stone,有书面证明,请参阅原始答案。等价意味着我们仍然必须继续问“波粒对偶性的症结是什么?” “没有真正的不确定性。不确定性的形成应该归因于动态系统的复杂性。”答案来自@Hans Spielgarten。我喜欢动力系统理论,特别是关于极限环的理论。从动态系统的角度来看,存在这种负不确定性。我坚决支持,因为动态系统中的不确定性是错误的。它表示的是,即使它是一个保守的系统,其行为也可能是敏感的。无法控制,复杂并且经常伴随着混乱现象。

但是这些负不确定性的真实存在也许可以帮助理解统计力学中的某些化学现象,但是据估计它们不适用于量子力学。在量子力学中,我仍然认为不确定性是真实的。您不能简单地将其归因于“复杂性”或您不了解的“复杂性”。相反,您可能会说“我不知道”,这更真实。“根本原因实际上是人的无知。”答案来自@yuchen wang。对不起,此答案不是建设性的。不确定性的症结在于:狭缝中宇宙膨胀力的串扰...”。答案来自@高山流水。“宇宙?膨胀力?驻波?无论如何,您应得的!”“在微观世界下,运动是不可知的。”答案来自@健子。如果此处定义的“运动”是指诸如速度或动量之类的物理量,那么我必须反对这个答案。我认为,物理学之所以不断地发展,恰恰是因为我们认为粒子的运动在微观水平上是已知的,粒子的速度和动量是描述其运动的特定化学概念,量子力学中的不确定性原理一定不能被忽略。用“运动不可知论”这个短语来敷衍。如果这里定义的“运动”是一个哲学概念,那么请昨天将我无知的评论当作放屁。“根源是量子力学的五个基本假设……”。来自@狂士山人。我们将需要很多年的时间来理解为什么这五个基本假设是合理的,而其他假设则不是。去看本教程真的很好,特别是当您在研究过程中遇到问题时,事后才明白为什么有些物理学家真的很棒。

。 。推荐的教科书是狄拉克(Dirac)的“量子力学原理”。测量结果会导致崩溃。答案来自@成星。到目前为止,已经开发了波函数崩溃,量子测量甚至量子纠缠的概念,并且我们的理解受到限制。而且它们在量子力学中是如此重要,因此甚至费曼也说没有人了解量子力学。这些概念本身并没有太大的发展,当人们谈论数学时,它们将直接引发一些他们不想深入思考的问题,这些问题不希望成为波动函数的塌陷或检测问题。我认为这太客气了。科学在于细节。我们研究的目的是分解所有看似相关的问题,分析“丁是丁,丁是丁”,然后找出它们之间的关系,并表达特定的物理学,例如能量。与质量的关系是E = mc ^ 2。谈论能量或质量守恒是一个问题,这是非常具体的。我推测在爱因斯坦之前,许多人一定已经讨论过这两个守恒之间的关系,就像我们现在在谈论探测,崩溃和不确定性之间的关系一样。对于这个答案,我只能保持沉默。 “测量导致崩溃”这一论点本身就是一个比较困难的话题。 “从未知而来,从复杂性”与观察者本人有着直接的关系。 。 。答案来自@DARK祝福。

这个答案与上世纪量子力学中一群早期物理学家的思想有关。它太旧了。有兴趣的读者可以找到几本书,例如《上帝投掷骰子吗?》。阅读材料需要深入了解,在这里我不建议特别推荐这几本书。我想说的是,量子力学的发展和成功带回了一些别有用心的哲学,并找到了自己的生存市场。我经常认为这种现象很“有趣”。 (我只是看着兴奋,哈哈)我不了解量子不确定性的症结,但是大多数介观,宏观和宇宙观世界都是从多体效应和复杂性开始的。答案来自@Tao Honker,我非常同意这个答案。受试者的问题是“物理学中不确定性的症结是什么?”这个问题需要分析哪些数学系统是特定的,不能一概而论。动态系统,统计力学和量子物理学中的不确定性必须首先明确分类。它们是不同的化学系统,不确定性的来源也不同。从广义上讲,我也同意宏观世界中的不确定性,即不确定性多数始于多体效应和行为的复杂性。我的下一步是尝试回答量子不确定性的症结,作为对此答案的补充。不确定性原理:我们不可能同时获得微观粒子的位置和动量。不确定性原理的关键是检测行为。不确定性原理的重要结果是量子涨落。答案来自@刘硕。我非常喜欢这个答案,因为它简单明了,定义明确,并且前因和后果非常启发人,说明我对此很重视。

根据这个定义,受试者的问题可以表示为“为什么不可能同时获得微观粒子的位置和动量?”现在,这个问题可以被证伪,并且是非常肯定的。如果您只是相信可以同时获得微观粒子的位置和动量,那么您可以构建一个实验来证明您的观点并同时对其进行测量。然后不确定性原理是错误的,您的实验让所有想要为不确定性原理做出解释的人打耳光! AB效应的支持者之一阿哈罗诺夫就是这样的人。他提出了诸如价值微弱之类的弱检测方案,并朝着这个方向努力。有兴趣的读者可以使用Wikipedia的弱检测概念。但是,我不同意“不确定性原则的关键是检测行为”,因为我认为它们目前是两个问题,并且彼此之间不相关。量子测量本身很困难,建议不要将“不确定性”混在一起进行讨论。接下来,“不确定性原理的重要结果是量子涨落”。我不同意相反,我的实际想法是数学不确定性的症结是“量子真空波动”或“量子真空波动”。量子力学中的真空实际上并不是空的。从量子场论的角度来看,更清楚的是狄拉克海(Dirac Sea),一个充满所有正电子状态而没有抢占电子状态的状态。

我发表了评论。实际上,我从别人那里学到了很多。我从未从多个角度考虑过它。 “量子力学中不确定性的症结是什么?”

我的回答是量子真空起伏。

真空具有自发性波动,即真空零点振动。真空的自发波动始终存在并且也可以观察到。我认为,当我们讨论粒子的行为时,其波粒对偶性或不确定性是由量子真空的零点振荡引起的。量子真空的著名实验是卡斯米尔效应。所有人都注意到,海森堡的不确定关系可以用数学表示为

等等,如果您局部观察真空,零点振荡将永远不会停止。因为一旦没有真空零点振荡,就无法建立海森堡的不确定性关系。

换句话说,如果粒子在真空中运动,它的速度越来越小,最终相对于真空变成静态,并且真空也是静态的,那么我们可以同时知道它的位置和速度。但是实际上,真空具有零点振荡,这会影响同时检测粒子本身的位置和速度。简而言之,量子力学中不确定关系的数学原因可能是由于真空的零点振荡所致。更多细节将不会显示。查看您的反馈意见并进行详细说明。最后一点。从这个角度来看,我们也可以对统计力学的不确定性有所了解,其不确定性应由其均衡波动引起。量子真空不确定性与统计数学不确定性之间的内在联系实际上可以用更高的数学理论统一表示。

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