量子力学是否已经证明拉普拉斯的决定论是错误的?


可以这么说。

拉普拉斯的决定论是根据经典物理学——主要是牛顿力学得出的结论。经典物理学都是确定性的方程,里面没有真正的随机。包括后来出现的非线性动力学研究的“混沌”,也只是确定系统展现的随机现象,而不是本质上的随机系统。

量子力学不同,确定性和随机性都是根本的。根据冯诺依曼的分类,量子系统首先严格按照薛定谔方程确定性地演化,但是当测量发生的时候,确定性地演化马上停止,量子系统瞬间随机地变成到其中一个本征态,哥本哈根诠释里称其为波函数塌缩,多世界诠释里称其为世界的分裂。这个测量的随机性就是量子力学根的随机性来源。

但是量子世界的随机性如何影响到经典世界?量子力学认为是通过一个称为“退相干”的过程实现的。量子系统的本征态可以看成能够存在于经典世界的状态,一个量子系统的状态可以是本征态的任意叠加,当这个叠加态和经典系统(如测量设备)发生相互作用的时候,可以描述为和经典设备纠缠了起来,由于经典系统的粒子数量太大,这个纠缠会导致原有的叠加态失去了相位(dephasing),那么整体的状态就变成了一个经典概率组合,这就是相互作用导致的退相干过程(退相干正是阻碍量子计算机难以实现的元凶)。当测量发生时,退相干等于将微观世界的量子随机性放大到了宏观的经典世界,于是我们宏观世界也到处充满了随机性。


九维空间

如果说牛顿是神的话,那么拉普拉斯就是神的仆人,在拉普拉斯眼中,上帝都比不上牛顿,可谓爵爷门下第一忠犬。

这就是爵爷的忠犬拉普拉斯

不但学术上尊重牛顿,就连为人处世也向爵爷靠拢,爵爷酷爱撕逼,得谁撕谁,拉普拉斯也强不了多少,爵爷位高权重,当过造币局局长,拉普拉斯当过拿破仑的内政部长,还当过元老院的掌玺大臣,爵爷有爵位,他也有,而且是两次,有一样他还超过了爵爷,他有个学生叫拿破仑,这是妥妥的帝师啊。

爵爷说决定论,他说没错,怕人们理解不了,干脆造出一个拉普拉斯魔来阐述决定论。

“我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置,假如他也能够对这些数据进行分析,那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的,而未来只会像过去般出现在他面前。”

这个智者就是拉普拉斯魔。

狂妄的拉普拉斯魔

在拉普拉斯看来,世间万物均由万能的牛顿力学决定,只要确定一个目前状态,过去未来均在掌控之中,这是牛顿力学推到极致的狂想,从此后,宇宙都笼罩在拉普拉斯的阴影之中。

听起来,好气派,好令人神往,不过这是不可能的。

第一个对拉普拉斯魔提出挑战的是海森堡,这位量子力学大师提出了“测不准”原理,这个理论是说,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然

大于或等于普朗克常数除于4π,这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。用海森堡自己的话说:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’,所得出的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。”

既然世界已经测不准了,还谈什么掌控未来?

第二个挑战则是混沌学说,混沌学说一个耳熟能详的说法是“蝴蝶效应”,由美国气象学家洛伦兹提出,在动力系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大连锁反应,形象点说就是亚马逊雨林一只蝴蝶翅膀偶尔振动,也许两周后就会引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。

蝴蝶效应

这只蝴蝶就落在拉普拉斯魔的死穴上,只要初始条件的一点偏差就会引起巨大的变化,还怎么预测未来。

还有人对拉普拉斯魔分析数据的能力提出一个极限,这个极限是由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普朗克长度所需要的时间得来的,约为10^120比特。在宇宙开始以来所经历过的时间以内不可能处理比这个量更多的数据。

拉普拉斯的决定论是那个时代的狂妄,其实每个时代都有着自己的傲慢,刘慈欣不是说过吗,“弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是”。


闲时乱翻书

拉普拉斯的决定论不是错误的。拉普拉斯推断的定论是宇宙像时钟那样运行,某一时刻宇宙的完整信息能够决定它在未来和过去任意时刻的状态。

所谓宇宙是指我们存在的四维时空。也就是我们存在的视界。在这个视界决定论的正确性是不容质疑的。

但是物质世界公共空间不仅仅存在四维时空,还存在二维空间,和一维空间。在这些空间就不能用所谓的宇宙来描述。



这些空间和四维时空是相互隔离的,它们的决定论是它们内部个个维度之间的相互关系。量子力学的本质就是描述物质存在的这些内部关系。说明白了,就是量子力学的时间和四维时空的时间就不是同一个时间。



量子力学是物质内部的性质的时空关系,它的决定论是由它们内部的性质决定的。它在四维时空的反应和四维时空的决定论不是一个问题。物质的四维时空是黎曼结构,而量子力学是复辛结构。



所以量子力学的时间映射只是说明该物质内部的时间和四维时空的时间不是同一个东西。所以量子力学不能证明决定论是错误的。


科学无止境

量子力学的核心是不确定性。从测不准原理到波函数,都是一个概率性、不确定的结果。但是,任何应用于工程技术的科学依据都必须是具备确定性。工程技术上的结果不能有任何不确定的结论,不能给出一个随机的、概率性的结论,这是工程技术的基本准则。墨子号卫星不能解决其他光源干扰的问题,太阳和其他恒星的温度远远超过人类用现有技术能够达到的范围,这些高温天体发射光量子的能量必然要远远高于人类能制造的能量,所以外界的光量子干扰一定远远超过发射的光量子能量,如果这样的干扰也能够排除,就相当于在大炮轰鸣的时候,能听清楚人说话的声音。人类具备这样的能力吗? 墨子号的光量子要穿过1000公里厚的大气层,怎么解决解决大气层对光量子吸收的问题?遇到云雾遮挡怎么办?遇到尘埃、沙尘暴的遮挡怎么办?这些问题都没法解决。墨子号也不能解释信号加载、读取工程怎么不会导致光量子纠缠状态坍塌的问题。所以说,墨子号就是一个骗钱的幌子,不可能起到量子密钥分发的作用。 光量子计算机不能说明各种逻辑运算是怎么执行的,不能解释光量子储存怎么避免被吸收的。和“汉芯一号”一样,既没有设计图纸,也没有制造设备,难道这个光量子计算机是从天上掉下来的?所以说很可能也是一个骗局。 墨子号卫星和光量子计算机有这么多没法解释的事情,居然还有许多人相信。这不能不说,说明是我们国家有许多人已经丧失了正常思考的能力。如果仅仅是少数人没有能力正常思考还不可怕,假如是大多数人和社会精英阶层也失去了正常思考的能力,那才是真正可怕的事情。


安平解裘康爱在线

决定论应该针对人类认识能力而言的。在微观世界,海森堡不确定关系就是人类认识水平的限制。即使你认为客观存在确定性,而且,演化不是混沌的,但必须知道初始条件,而这个初始条件是绕不过量子力学的。

总之,决定论,必须在人类的认识能力范围之内才是有意义的。超越人类认识水平和科学技术水平的决定论是没有意义的,我们也就可以说决定论是错的。


天下通科技

拉普拉斯的决定论用于描述宏观宇宙的演变,还是有效的。量子力学只能说明用人的手段,无法同时测定微观粒子的动量与位置。不能认为二者是完全矛盾的。两种理论各说了物质演变的一个方面,完全否定谁,都是不科学的。物质宇宙有规律可循是事实,是否能将微观和宏观规律完全统一起来,还得靠科学的进一步发展。


分享到:


相關文章: