宇宙认知系列(1):不确定性、波粒二象性、量子纠缠与观测的本质

作者&投稿:吕建 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~

本文全面详细介绍了量子力学领域,深刻又有趣,并且与宏观世界大相径庭的概念、现象、以及实验。

主要探讨了: 不确定性原理、波粒二象性、量子纠缠、超光速信息传递,以及双缝干涉、光子延迟、量子擦除等实验原理,还有实验结果的分析、观测的本质 ,等诸多方面的内容。

对于目前科学已知的内容,进行了详尽客观的解读,对于目前还无法科学解释的现象,进行了多个视角的观点论述。

本文力求把量子力学领域几个著名有趣的认知,完整客观的呈现出来,并希望能够展现出,微观世界的不可思议与叹为观止,引发更多的思考和想象。

海森堡 不确定性原理指出,无法同时精确的获得粒子的 位置 动量 。用公式来表达就是: ∆x * ∆P ≥ h / 4π ——其中∆x是位置变化量(粒子位置的不确定性),∆P是动量变化量(粒子速度的不确定性 * 粒子质量),h是普朗克常量。

这个公式的内涵就在于, 位置变化 动量变化 的乘积是一个 常数。 这就意味着,位置变化与动量变化是此消彼长的关系——位置变化越小,动量变化就越大,动量变化越小,位置变化就越大。

显然,变化区间越大就越不确定,变化区间越小自然就越确定。所以,体现出的就是位置和动量无法同时精确获得,也就是:知道粒子的位置,就不知道它的速度,知道粒子的速度,就不知道它的位置。

事实上,与位置和速度相关的物理量,比如 能量和时间、角动量和角度 等共轭量,通过数学推导,也会得出同样的结论:是无法同时精确获得这些成对的共轭量的。

那么,为什么微观的粒子,会呈现出这种不确定性呢?

来自 海森堡 的解释是:不确定性是粒子内在的秉性,既波粒二象性,要测量粒子准确的位置就要波长尽量短,波长越短就越呈现非连续化的粒子特性,对被测粒子动量干扰就越大,而要测量准确的速度就要波长尽量长,波长越长被测粒子的位置就越不精确。

我们可以从两个角度,来理解这个粒子的不确定性:

第一种,确定就需要观测,而观测本身会影响观测结果,导致不确定。

事实上,这里隐藏着一个基础事实, 就是信息的传递依赖于光。 也就是说,无论使用什么技术手段进行测量,我们想要获得测量的信息,就必须使用光传递信息,而这也就是为什么, 信息的传递不能超越光速的原因所在

于是测量微观粒子,我们就需要用光去照射它,然后捕获这个被粒子散射的光,从而得到粒子相关的状态信息。

那么,如果要确定粒子的瞬时位置,就需要使用波长尽量短的光去照射,因为被测粒子的位置如果处在光波的波峰之间就得不到位置信息——相当于光线绕过了粒子,所以光的波长越短——几乎走直线,获得的位置信息就越精确。

但由于波粒二象性,此时光呈现粒子性,成为不连续的光子,并且波长越短,频率就越高,能量也就越大。因此,高能量的光子撞击到被测量的粒子上,就会干扰粒子的速度和运动方向——导致无法获得其精确的速度信息。

那么,如果要确定粒子的速度,显然就需要光的波长尽可能的长,因为波长越长,频率就越低,能量也就越小,此时光子对粒子速度和运动轨迹的影响也就越小。而速度等于距离除以时间,我们并不关心粒子的瞬时位置,只需要准确的距离信息。

所以,波长越长测量粒子的速度就越精确。但同时,粒子的瞬时位置就会因为波长更长,而变得更加不精确。

可见,这个不确定性, 一个层面是来自于信息的传递依赖于光,另一个层面是光子与被测量粒子,它们之间产生了互相影响 ——这就导致了观察结果包含了观察行为的影响,而不是观测前的状态结果。

第二种,粒子的状态呈现一种概率(由波函数描述),是粒子固有的秉性,其精确性受到了更为深刻和本质的限制。

这种观点认为,在观测之前,粒子的状态就是不确定的,与测量无关。并且在测量之前,粒子的状态可由波函数描述为一种概率分布,而测量会让波函数坍缩,代表着粒子状态由不确定转变为确定的原因和过程。

当然,客观上我们无法获得测量之前的粒子状态, 所以你说在测量之前,粒子状态是无法确定的,还是确定但无法获得的,这又有什么区别呢?

这就像,看不到就等于不存在,不知道就等于没发生,测不到就等于不确定。或者就像说,没有超光速的粒子,等同于有超光速但无法感知的粒子,黑洞里没有光,等同于光无法逃逸出黑洞一样。

那么,这个 粒子固有的秉性 ,其实就是 波粒二象性 量子纠缠 ,接下来我们就深入展开来说说这两种特性。

一切微观粒子(包括电子、质子、中子,光子,甚至某些原子和分子),都具有波粒二象性,这表明微观粒子,既可以有 连续的波动性 ,也可以有 非连续的粒子性。

波动性, 就是有波长和频率(包括波峰、波谷、相位等),以及会发生干涉和衍射效应。 粒子性, 就是有非连续(离散)的运动状态,比如任意时刻,有确定的空间位置和速度,而与其它粒子相互作用时,会表现出能量和动量的不连续性,并且不会发生干涉和衍射效应。

而波粒二象性是遵循 互补原理的 ,即波动性与粒子性,在同一时刻是互斥的,不会在同一次测量中出现。所以,两者在描述微观粒子时就是互斥的——不会在实验中产生冲突。

也就是说,如果试图去观测获取粒子的粒子状态,则就会让粒子的波动性(干涉和衍射效应)消失。反之,如果粒子呈现了波动性(比如干涉效应),那么这时候粒子的粒子状态(位置和动量)就是不确定的。

事实上,波动性和粒子性是粒子不可分割的属性,并且有着如下的关联:

从宏观角度来看, 波的波长越长频率越低,越呈现波动性,波的波长越短,频率越高,越呈现粒子性; 而从微观角度来看, 粒子的状态由波函数描述,既可以表现出像波干涉和衍射一样的叠加性,也可以以概率的形式表现出粒子的非连续性。

这里需要注意的是, 粒子波动性的叠加性,并不是像宏观机械波那样的,是介质振动的相互叠加。而是波函数所描述的概率的叠加,也就是粒子可能出现的位置和动量性质的概率叠加。

也正因为此,波粒二象性与不确定性,其实是等价的。 可以说,正是因为粒子有了波动性,才会让其呈现出了不确定性,并且观测就会让其波动性消失,转变为粒子性的确定性。

甚至,我们可以认为,任何物质(包括宏观)都有波动性,只不过波长越短——超级短,就无法呈现可观测的波动性了,转而表现出了粒子性。

最后,值得说明的是,波动性和粒子性,是实验中客观展现的 性质 ,而 不是本质 ,两者分别代表着 不同的抽象模型 ,从不同的角度去解释微观粒子的状态特征,并且很明显这两种模型都是从宏观角度出发,进行的唯象形态描述。

那么,至于微观粒子真正的形态,目前科学上并没有统一的图像,只能进行不同角度侧写拼凑——如同盲人摸象,但可以想象,在更高的层次上,粒子的波粒形态必然又是统一的,因为它们是同一个共同的 本质 ,所表现出来的可观测性质。

量子, 是一个物理量,如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子——比如光子就是光量子。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。

量子纠缠, 是指在量子力学中,当两个或两个以上的粒子在彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,所以无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,这时粒子个体之间,所表现出的神秘关联现象(超距作用),就是量子纠缠。

比如,一对纠缠态的光子,每个光子都处在叠加态——此时状态不确定,并且可以分别在任意不同的地方,那么对其中一个光子的测量,就会让其叠加态坍缩为确定态,同时另一个光子的状态,也会瞬间产生同步变化——由叠加态坍缩为确定态。(多个光子之间也可以形成纠缠态,那么一个变化,其它的都会一起同步变化)

这其中的关键就是,另一个光子的状态本来是不确定的,但它仿佛知道了,被测量光子状态的变化,然后自己做出了相应的变化。

要知道,被测粒子的状态在测量之前,可以是叠加态中的任意值,而另一个粒子,在被测量粒子确定状态之前,是无法确定自己的状态的。 这意味着,量子纠缠,让两个粒子产生了神秘的——超越时间和空间的——关联现象。

需要注意的是,量子纠缠并不是一个粒子瞬间(超光速)对另一个粒子产生了影响,而是它们的共有整体状态,跨越了一个广域的距离,从而同步变化—— 也就是局部会服从配合整体性质的变化,也就是个体会出现统计属性。

事实上,可以说万事万物最终都是由量子所构成的,而万事万物从微观到宏观,又充满了局部与整体的关系,那么量子纠缠,就会在跨越广域的距离上,产生广泛的、根本性的相互影响。

所以,并不是观察行为会影响量子系统,而是 任何存在、任何行为,都无时无刻不在影响着量子系统的状态,并且这个状态变化的影响,会以量子纠缠的形式,进行超距的相互影响。

因此,从这个角度来看,无论观测还是不观测,微观量子层面的确定性信息,都会因为量子系统的特性,而无法获得。

而从图灵的角度来看,为什么我们无法知道量子的全部确切状态?这是因为测量状态的机器,是由量子所构成(一切物质在最底层都是由所量子构成),这就形成了一个循环不可计算的递归,让被计算实体与计算实体发生了纠缠。(宇宙的奥秘:递归、分形、循环)

那么,可以想象,我们想要的确定性,其实只有建立在微观不变化、不互相影响的基础之上才行。但此时上层的一切都会不存在——或是与现在完全不同的形式存在。

最后,宏观上并没有量子纠缠效应,就像宏观物体没有微观的波粒二象性一样,可以理解为这些微观量子效应,在宏观被压制在了无法被观测的状态——数学求解得出无限小,极限就是不存在,或理解为存在于未知领域。

然而,在我们无法观测和感知的背后,却存在一个完整统一的整体,并涵盖了所有的未知领域, 只是我们的认知,不一定就存在一条信息路径,可以抵达那个统一整体的终极本质。

显然,我们依赖光去获取信息,就不能超越光速去获得信息。但量子纠缠,却可以无视距离和光速,产生状态之间的同步变化,那么这岂不是可以超光速传递信息了?

结论是,量子纠缠依旧无法超越光速传递信息。

首先, 我们需要明白,传递信息要有 输入信息 读取信息 ,完成这两个步骤才算是完成了一次信息的传递。

其次, 处在纠缠态的粒子,测量会导致其叠加态塌缩——这是 输入信息 ,接着瞬间,其它与之纠缠粒子产生变化——我们测量这些变化就是 读取信息

那么问题就是,都是测量,哪一次代表了输入信息,哪一次又代表了读取信息呢?

输入与读取有先后顺序,那么我们的测量也就需要有先后顺序。 显然,测量的先后顺序就依然需要光速来传递信息,以确定测量的先后。

最后, 我们无法向一个量子纠缠系统中,输入我们想要的数据,因为微观状态是完全随机的——不可控。所以,粒子纠缠态之间的同步变化,所能传递的,仅仅是一些随机的信号——属于噪音而不是信息——我们无法从中获得任何有用的信息。

以下阐述的实验均被实际验证,这里只简述过程和原理。

单电子双缝干涉实验

一个一个发射电子,通过双缝挡板,击中挡板后的侦测屏,每次等到侦测屏显示电子击中后,才发射第二个电子。反复发射多个电子,最终在侦测屏上,记录电子所形成的图案,显示出了干涉条纹。如果封闭一个缝隙,变成单缝隙,侦测屏则没有干涉条纹出现。

这个实验,与光的干涉实验完全不同,因为光的干涉是光通过双缝,形成两组光波,最后产生干涉条纹。而这里是单个电子通过双缝,最终也形成了干涉条纹,前者是群体,后者是个体。

这里有几点需要说明的是:

第一, 多个电子在侦测屏上,形成的干涉条纹,是符合波函数的概率分布预测的。

第二, 一个电子在侦测屏上,只能是一个点,而不是干涉条纹,需要多次发射电子,才能形成概率分布图案——产生干涉条纹,此时单个电子在群体事件中,显示出了统计属性。

第三, 干涉条纹意味着,单电子通过双缝时,产生了波的干涉效应,相当于电子同时通过双缝,产生了两个波源,然后自己和自己干涉。

第四, 如果单电子每次只是随机的通过一条缝隙,就不会在双缝之后自己和自己干涉,那么最终的图案就不会出现干涉条纹,而只会是两条明亮的条纹。

这个实验说明了,单电子具有波动性,就是 电子在空间中的位置是不确定的——呈现一种概率分布,这种位置分布的概率能够叠加,形成干涉效应——就是增加某些位置出现的概率,减少某些位置出现的概率。

最终,电子击中侦测屏,它的波动性转变为粒子性,也就是概率给出结果——位置确定。而多个电子形成的干涉图案,就会体现出一个电子波动性的自我干涉叠加。

因为实际上,在干涉条纹中,所有点都对应着电子能够随机到的位置,而只有电子呈现波动性,并且自己和自己干涉,才会产生那些明暗点的位置概率,从而形成明暗条纹。否则,就只会有两条亮色条纹的位置概率,而不会有暗色条纹的位置概率。

双缝干涉实验——观察者效应

与单电子双缝干涉实验一样,只不过,在双缝挡板前进行观测,以确定单电子如何穿过双缝。结果是,观测到每个电子随机穿过了一条缝隙,侦测屏最终的干涉条纹消失,只有两条明亮的条纹。但去除观测手段,干涉条纹就会再次出现。

这个实验正是说明了,波粒二象性的 互补原理, 如果 观测 ,粒子给你展现的就是粒子性,并且波动性就退化了;而 如果不观测 ,那么粒子的波动性就又会出现,并且粒子性就退化了。

惠勒光子延迟实验

一个光子,射入一个半透镜,那么就有一半的概率穿过,一半的概率被反射,这是一个量子随机的过程。

第一种情况, 在半透镜两边,放置侦测屏,就可以检测光子是穿过半透镜,还是被半透镜反射。结果显示,每个光子,只会随机让一个侦测屏产生亮点,多次之后依旧是亮点。这说明了,光子每次只会穿过或被反射。

第二种情况, 利用两个反射镜,将可能穿过半透镜,或是被半透镜反射的光子,继续导入第二个半透镜的两面。也就是说,如果光子穿过第一个半透镜,则会进入第二半透镜的一面;如果光子被第一个半透镜反射,则会进入第二个半透镜的另一面。

要知道,第二个半透镜依然有一半的概率,让光子穿过或反射。那么接下来,在第二个半透镜的两边,放置侦测屏,以检测穿过或被反射的光子。

结果显示,每次发射一个光子,经过多次,在其中一个侦测屏上,出现出了干涉条纹。

这说明了,一个光子进入第一个半透镜,同时穿过和被反射,然后按照两条路径运行的光子,同时进入第二个半透镜的两面,又继续同时穿过和被反射。

那么,在第二个半透镜的两面,都会有穿过和反射的光子。通过调整光子的相位,就可以让光子自己和自己,在一面相互抵消,而在另一面相互干涉。从而在一个侦测屏上,产生干涉条纹。

第三种情况, 在光子经过第一个半透镜的过程中,并没有第二个半透镜,这相当于第一个情况,光子会穿过或被反射。然后在光子完成第一个半透镜的量子随机后(穿过或被反射),再“延迟”加入第二个半透镜。

结果显示,与第二种情况一致,光子会同时穿过和被反射。这说明了,我们“延迟”加入第二个半透镜的行为,让光子已经确定第一种情况的选择后,神奇的切换到了第二种情况。 这样,我们的延迟选择,就决定了已经完成的选择。

对于这个实验, 惠勒后来引用玻尔的话说: 任何一种基本量子现象,只在其被记录之后才是一种现象,我们是在光子上路之前,还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。光子在通过第一块透镜,到我们插入第二块透镜这之间,它到底在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,因为它不是一个客观真实!

量子擦除实验(Quantum Eraser Experiment)

这个实验有些复杂,但已经被成功验证。

第一步, 我们创造出一对纠缠态的光子,间隔发射,通过双缝板——上面有缝A和缝B,并且这一对光子,在通过双缝的时候不分离。但我们不知道这一对光子,是通过A、还是B、还是同时通过AB。

第二步, 这一对光子,通过双缝后,如果在A处会被分离为纠缠态的两个光子——A1A2,如果在B处会被分离为纠缠态的两个光子——B1B2,其中A1和B1将会进入透镜,被集中到D0侦测屏,最终显示出干涉条纹。

此时,D0上的光子,无法区分哪些是A1,哪些是B1,这就意味着,不知道这些光子来自哪个缝隙——A或B。显然,是纠缠态的一对光子同时进入了AB,然后同时在A分离出A1,在B分离出B1,并且A1和B1在透镜之后产生干涉,才能在D0显示出干涉条纹。

第三步, A2和B2将会进入偏光镜,分别走向不同的方向。并且去向的地方, 均在远离D0的位置, 这说明了在A2和B2仍在运动的过程中,D0已经检测到光子。

第四步, A2进入半透镜,有50%的概率进入侦测屏D4,另外50%的概率进入半透镜,之后又有50%的概率(50%中的50%就是25%的概率)进入侦测屏D1,和50%的概率(50%中的50%就是25%的概率)进入侦测屏D2。

同理,B2进入半透镜,有50%的概率进入侦测屏D3,另外50%的概率进入半透镜,之后又有50%的概率(50%中的50%就是25%的概率)进入侦测屏D1,和50%的概率(50%中的50%就是25%的概率)进入侦测屏D2。

总结起来就是, A2有50%概率进入D4,25%的概率进入D1,25%的概率进入D2;B2有50%概率进入D3,25%的概率进入D1,25%的概率进入D2。(D1D2无法区分A2B2)

第五步,D1和D2侦测屏,都没有反应。 那么,这个时候如果D4有反应,说明是A2(状态塌缩),与之纠缠态的A1——会在D0产生反应;如果D3有反应,说明是B2(状态塌缩),与之纠缠态的B1——会在D0产生反应。

于是,通过D4和D3的反应(不会同时反应),我们就知道了在D0处的是A1还是B1,然而此时,D0处的干涉条纹就消失了。显然,这是因为我们确定了这一对纠缠光子,通过AB缝的准确路径,于是这一对光子的状态塌缩,展现出了粒子性,只能在AB中选择一个通过。

第六步,D1和D2侦测屏,其中一个有反应。 此时,A2和B2都有概率形成这个结果,那么我们依旧无法确认,A1和B1谁在D0处产生了反应,即意味着,A1和B1都在D0处,产生干涉,自然干涉条纹就再次出现在了D0。

至此,整个实验完成,有两点值得说明:

首先, D1和D2侦测屏有没有反应是概率,从结果来看:在D1或D2有反应的时候,D0有干涉条纹—— 这相当于擦除了路径信息 ;在D1和D2没有反应的时候,D3或D4会有反应—— 这相当于拥有了路径信息 ,此时D0干涉条纹消失。

其次, 从第三步可知,光子抵达D1234的距离,要长于D0。所以,D1234有没有反应的时候,D0早已出现过了反应——形成条纹,但D0处的条纹是否干涉,依然受控于,后发生的D1234的反应。

这个实验的重点,在于揭示了: 粒子状态的塌缩,不在于观察者,或是什么样的观察者——包括观测技术设备、有无智能和意识等等,而是在于信息路径的构建。

前面的实验,已经毫无悬念的,证明了微观粒子的波粒二象性——与宏观现象完全的不同,让人感觉匪夷所思,并且十分难以理解。

但实验结果是不容置疑的,于是,人们纷纷针对实验结果,开始了各种虚幻的自我解读,以下列举出一些具有代表性的解释:

没有粒子只有波

我们处在无处不在的,就像是汤一样的量子场之中,这些汤(能量场)就像波一样运动。只有在我们观测时候,粒子才会从汤中涌现出来——就像被我们的观测行为给召唤了出来一样。

没有波只有粒子

粒子的运动速度超级快,而我们的观测(曝光)速度又太慢。所以,当我们进行一次观察的时候,所捕获到的图像,其实是粒子快速去到不同地方的样子,而在我们看来就是粒子同时出现在多个地方的样子,所以我们会说粒子有波一样的状态。

没有波也没有粒子

粒子,只是我们根据观测的属性,抽象成了一个宏观唯象的模型。然而,在不同的情况下,根据观测属性,又符合宏观波的唯象模型,所有才会有波粒二象性,这种在宏观下矛盾的状态描述。其实,这些微观物质的本质,是非波非粒的,具体是什么,我们也不知道,目前没有具体的图像。

有波有粒子

微观的物质,在没有观测的时候,是“云”或“雾”的形态,以波的形式运动,只有在观测的时候,才会汇聚到“一点”成为一个粒子。为什么会这样?这是因为“云”或“雾”的能量状态,因为观测受到的干扰,能量丢失变小只能形成一个点,就是粒子。

高维度宇宙

微观物质,是高维度宇宙的投影,它们的行为状态变化莫测,是因为我们只能看到了,这些高纬度投影的片段,所形成的难以理解的运动轨迹和特征形态。

多重宇宙

微观粒子波的特性,是来自于,无数个平行宇宙的粒子,同时叠加的影像。然而,一旦观测,平行时空就会分离,单个粒子就会出现在特定唯一的当前时空。

路径积分表述

在纯粹数学上,路径积分表述,不采用粒子的单独唯一运动轨道,取而代之的是所有可能轨道的总和。使用泛函积分,就可以计算出所有可能轨道的总和。也就是说,微观粒子从一个地方,去到一个地方,会选择可能的所有路径(包括同时穿过双缝),而观测会让观测位置与粒子之间,形成唯一的路径,从而选择消失。

实验质疑

在这些实验中,是如何发射一个电子或是一个光子的,存在一个电子或是一个光子吗?首先假定,有电子和光子,然后再在实验中发现了这些粒子的波动性,这不是一种矛盾吗?

哥本哈根诠释

微观粒子在测量之前,其空间位置是不确定的,所以试图讨论,测量之前的粒子轨迹和路径是没有意义的。所有的不解和困惑,都显然来自于,讨论了不应该讨论的主题。

总结

事实上,一个成功的解释,是可以预测未来所有的情况的。如果可以做到,那么这个解释基本就是一种正确的视角。 而波函数则完美的以概率的形式,预测描述了微观粒子的波动性与粒子性,只不过人们还迫切想要知道的是,这些概率到底是如何形成的——也就是在观测之前都发生了什么。。

追根究底,其实是人们,并不满足于概率与不确定性——这个答案,因为在我们根深蒂固的意识里——一切都是确定的,这是源自于我们的本能和感知的结论。

而本质原因就在于, 连接微观到宏观的是概率 ,但我们处在宏观,理论上概率已经形成了确定的结果,所以我们只能看到确定性,而看不到不确定性。并且,我们还试图用宏观的感知,去解读微观的一切。

或许,束缚我们的就是宏观,而无法抵达微观的路径——就是信息。

在宏观上,通常观测,我们认为就是观察和测试,而在科学上,观测是用技术手段去获取物质的状态信息。那么在微观上,观测一定会落实到,用光子去获取信息,因为信息的传递依赖于光。

然而事实上,在微观实验中,比如 量子擦除实验 ,并非需要我们去完成观测量子的行为和过程,而只要构建出可以观测到的 可能性 ,便可以让量子状态发生变化。

可见,观测对微观的扰动,并非是观测行为本身,而是观测所能够获得信息的可能性,也就是说: 一旦形成信息获取的路径,便可以对微观产生实质性的影响。

这很有趣, 或许信息和路径,才是上层因果逻辑的本质 。而路径又可以形成循环,这样因果和逻辑也就可以形成循环,成为无穷无尽的无限。

而这也可能就是宏观物体,没有微观波动性(不确定性)的原因所在,因为宏观物体的信息路径,显然已经是被确定存在的了。

那么,在不确定性原理中, 试想粒子同时确定的位置和动量信息,是否是客观存在的?

如果是存在的,只是粒子的 固有秉性——波粒二象性, 限制了我们对这个确定信息的获取,那么,我们获取微观信息与确定性本身就是矛盾的,因为获取形成了信息路径,导致不确定,而只有不获取,确定性信息才会客观存在。

这就像,一间不透光的屋子,我想知道屋里子有什么,可一旦有光进入,屋里子的东西就会与光结合产生原来没有的东西,所以我永远无法获得屋里子原有的信息——或许屋里子没有信息,也可能会有无数种信息,谁知道呢?

这一切都在于,我们依赖光去获取信息,更在于我们的本质,都是由同样的量子信息所构成—— 然而,或许一切都是信息,而万物皆比特。 (数学的本质与万物的关联(第二版))




急求《宇宙与人》观后感 两篇 字数1500字
影片《宇宙与人》中对有关宇宙诞生、生命起源、外星世界、恐龙灭 绝等一系列充满神秘色彩的问题,进行了全面、形象、科学的解答。我从 中仔细、清晰、完整地看到了创造人类的物质系统和它的运作。 其中我深刻地体会到宇宙是一个生命体,世界是可以认识的,世界的 本源是物质。 150 亿年前, 在 一个温度高得不可...

QQ板宝宝认知书:动物1内容简介
QQ板宝宝认知书系列中,《动物1》是一本专为0-3岁的小宝贝们设计的学习工具。它以直观的图片形式,巧妙地融合了动物知识、简单的汉字拼音以及基础的英语教学,为孩子们的学习过程增添趣味性。每一页都精心选取了色彩鲜艳、生动活泼的动物图片,这些图片不仅有助于孩子们认识各种动物,还能激发他们对学习...

什么是认知障碍?阿尔茨海默病认知障碍系列科普(一)
认知功能 认知功能指人脑接受外界信息,经过加工转换成内在的心理活动。认知功能的受损在神经科临床上 通过记忆、语言、视觉空间整合、理解执行、计算等方面评判。 记忆是头脑中积累和保持个体经验的一个心理过程。人脑对外界输入的信息进行编码,储存和提取过程。依据记忆内容将记忆分为:  &#...

阶度宇宙空间理论
现代一些科学家一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中约占到73%,暗物质约占到23%,普通物质仅占到4%,预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%。 2005年10月25日,李政道在清华大学演讲中 指出:21世纪初科学技术最大的谜是暗物质和暗能量。暗物质存在于人类已知的物质之外,人们知道它的存在,但不知道...

认知偏差系列:看不见的大猩猩
做深呼吸可以让大脑清醒。具体方法详见另一篇文章: 一分钟重置大脑状态,提高学习效率 此外,我们可以开始反思,我们过去的经历里有没有因注意力错觉而犯错,就可以从中吸取教训。看到这里,相信你也累了,放下手机,观察一下周围,是不是有错过了“一只大猩猩”?我的其他认知偏差系列的文章如下:认知...

太古宙(宇宙前夕)时候,凭人类的想象是一无所有的无限真空,没有方向定义...
这种名字的由来都来自于发现这个事物,并介绍给世界的人,但更多来源于人们的认知习惯。

什么是“宇宙”?
故而,《金刚经》中,仅仅作为五根之一的“眼”根,便有肉眼、天眼、慧眼、法眼、佛眼这个法力渐强之系列,以便认识欲界六天、色界十二天、无色界四天这二十二重质能体系,以至于“不住于相”,以便无限逼近自然的本原,即作为“一合相”元组分的道体。连太上道祖、佛陀世尊,都在历尽劫波,修炼不止,...

什么是宇宙
一直到现在,人类对宇宙的探索还在进行当中。面对浩淼无垠的宇宙,没有人知道它来自哪里又将去向何方,而其中究竟隐藏着多么巨大的秘密?这正是人类千百年,甚至数万年来急于解开之谜。对于宇宙是什么概念这个问题,让我们先有一个清晰的认识。古人云,上下四方为之宇,古往今来为之宙(详见《淮南子·...

认知过程:
3)问题解决:是使问题得以解决,即从问题的起始状态到达了目标状态,方式是应用各种认知活动、技能等,再经过一系列的思维操作。也就是由一定的情景引起的,按一定的目标,应用各种认知活动、技能等,经过一系列的思维操作,从问题的起始状态到达目标状态,使问题得以解决的过程。 4)问题解决分类:常规性问题解决、创造性问题...

人类认知偏差总结(1)——我们应该记住什么
17. 检索抑制:将所学材料的一个子集再暴露作为检索线索会削弱对剩余材料的回忆。18. 系列位置效应:在一串事件的回忆中,最开始和最后发生的回忆最好,中间的最差。19. 倒摄抑制:当一个口语词后面跟着一个名义上不相关的词条或后缀时,在回忆最后一个项目时可能会出现选择性障碍。20. 深度加工:与...

牡丹区18083109267: 波粒二象性说明了宇宙具有不确定性吗? -
蓟秆熊胆: 现代理论物理学产生这么多流派的争论,这么多的变化模型,一切究其原因都是这个 杨氏双缝干涉试验引起的. 光到底是粒子还是波的争论持续了将近两个多世纪了.由此产生了近代科学物理的新的篇章 就是 量子物理理论 . 在上个世纪初, ...

牡丹区18083109267: 物质的起源 -
蓟秆熊胆: 物质起源问题. 宇宙最初还没有生成物质时的状态称为无极,呈一片混沌状态,具体情况是整个宇宙空间里挤满了一种叫做虚粒子的飘忽的东西,虚粒子是由正电子和负电子旋转波包组成的系统,虚粒子时隐时现,在能量波和实物粒子之间瞬间...

牡丹区18083109267: 薛定谔的猫和不确定性原理 -
蓟秆熊胆: 在量子力学的观点看来,海森堡的不确定性原理适用于一切物理对象,只不过在宏观上其效果很不微弱,完全可以忽略.不确定原理的本质在于告诉我们,微观粒子的各种物理量本身就是不确定的,而不是我们测不准.量子力学向我们展示了一个本质上客观上就不确定的世界.在深究就会涉及到一些很深的物理哲学问题,比如物理定理的本质是统计性的(如量子力学)还是确定性的(入经典力学和相对论) 不确定性原理是量子力学的基础,其重要意义在于奠基了量子力学,而没有量子力学哪来的微电子,哪来的计算机,那来的这个答案. 所谓薛定谔的猫,不过是对量子力学根本哈根学派的解释的一个责难,不过是把一个微观过程形象的用一个宏观过程比喻了出来,当不得真的.要不然你就陷入了唯心的深渊

牡丹区18083109267: 宏观粒子的不确定性 -
蓟秆熊胆: 楼主你好,衍射是波的特有属性,无时无刻不在发生,只是分为是否明显罢了.而人体会向外发出德布罗意波,所以当间隙非常小时,也可以发生明显衍射现象.只不过波长过小,在10^-30量级以下,所以很难观察.第二个问题,答案是是的,注意求解时为该方向上的位移和动量进行计算.谢谢

牡丹区18083109267: 如何具体形象的理解量子物理学中的海森堡不确定性原理 -
蓟秆熊胆: 其实来说,不确定性原理和薛定谔的猫说的是一个东西的两个不同侧面: 所说的同一个东西,那就是粒子具有波粒二象性. 波粒二象性会带来什么样的后果呢? 其中一个后果就是,如果两个物理量A和B相互是不对易的(你现在不用明白不对易...

牡丹区18083109267: 高中物理.如何理解波粒二象性的不确定性关系 -
蓟秆熊胆: 波动性的理解:因为光会出现干涉、衍射、偏振等波的性质,所以具有波动性 粒子性的理解:因为光的能量不连续(是hv的整数倍),看起来是一份一份的,所以具有粒子性 不确定性关系:动量和位置不能同时确定

牡丹区18083109267: 关于量子力学不确定性原理 -
蓟秆熊胆: ??不确定性原理就是“测不准原理”:一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大. ??这不是说“我们无法精确地...

牡丹区18083109267: 不确定性原理的定律定义是什?不确定性原理的定律定义是什么
蓟秆熊胆: 德国物理学家海森堡1927年提出的不确定性原理是量子力学的产物 .这项原则陈述了精确确定一个粒子,例如原子周围的电子的位置和动量是有限制 .这个不确定性来自...

牡丹区18083109267: 德布罗意波函数和不确定性原理是什么关系? -
蓟秆熊胆: 德布罗意波函数是可以证明不确定性原理的方法之一.根据德布罗意假说,物体是物质波,这性质称为波粒二象性.粒子的位置可以用波函数描述.假设这波函数的空间部分是单色平面波,以方程表示 ;其中,是波数,是动量.玻恩定则(...

牡丹区18083109267: 关于不确定性原理的问题 -
蓟秆熊胆: 粒子的位置与速度的不确定性与是否用光去观测它没有关系,关键在于所有微粒都具有波粒二象性——它既像颗粒状的分立的粒子、又像云雾状的弥散的波动,而且粒子的动量直接与波动的波长成反比(可参阅德布罗意波、或称物质波或概率波...

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网