我怀疑科学第三弹——关于量子物理的疑点

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3Q.GOD

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发表于 2011-7-25 04:22 |只看该作者 |倒序浏览

本帖最后由 3Q.GOD 于 2011-7-25 04:23 编辑

自从上两弹“怀疑科学”发出之后，令八达有些水友感到十分不安，甚至非常愤怒。原因我可以理解。因此在写这篇文章之前，我想我得发表一下我的个人立场，免得有些水友不明白我写这些东西的观点和目的所在。
我写这些文章，并不是反科学，否认科学的作用和意义。相反，我一直非常热爱科学，而且一直在持续的研究科学，并且希望能有更多人去了解科学。
科学不是盲从，不是人云亦云，科学需要“怀疑”的治学精神。我们现在的一切科学成果，都是一步一步经过反复推倒重建，修正论证而得来的。
因此，我写这个系列的文章，旨在希望从另一个角度去看待科学。去客观的评价我们人类目前所掌握的一些知识和不足之处。
名为“怀疑”，实则探究。我尽量用通俗的语言来描绘，虽然也许会说的不是那么精确和专业。各位看官完全可以当成科普读物或者科幻悬疑小说来读。重要的不是文体，语言。重要的是我们之间的真正交流，以及我希望通过我所写的文字，能让各位真正意识到“独立思考”的重要性。哪怕是权威的科学领域，仍然有很多需要我们去思考的东西，而不仅仅是一知半解不加思考的随声附和和盲目崇拜。
因此，如果你看了我的文字，能引起自身的思考，那我的目的也就达到了。
当然，囿于自身水平，我肯定有很多错漏和不当。八达人才济济，比我高明的人士多了去了，望不吝赐教。再次感谢。

今天就谈谈量子物理学吧。
“量子”一词，是德国物理学家普朗克发明的，是指一些分开的小东西。当时，他发现热的物体的放射就像是分开的一团或小堆的能量。他称之为“量子”。
“量子”之所以在现代物理学有着重要的地位，是因为这是一种全新的打破人们思维常规的东西。
“量子”，让人们看到能量的改变并非我们过去一直认为的那样是连续性的，相反，是离散跳跃式的。
但是，从莱布尼茨和牛顿开始至今，微积分的基础都是建立在连续性的推理关系上，所以我们被迫面临一个需要重新整理的物理概念。这是一道难题。

通过一系列实验和观察，人们开始发现微观粒子与宏观物理定理出现了各种矛盾。
其中一个著名的例子就是光子具有“波粒二象性”。
一开始，牛顿认为光具有“粒子”的性质。
之后，惠更斯和托马斯.杨认为光是“波浪”性质的。
1906年，物理学家汤姆森用实验方法证实电子是“粒子”而获得诺贝尔奖；然而讽刺的是，30年后，他的儿子却用实验方法证实电子是“波浪”而获得诺贝尔奖。
直到后来，人们终于认为，这种粒子乃是具备粒子和波浪的双重性质，即“波粒二象性”，该问题才被解决。
但问题的关键是，波浪和微粒是两个完全不同，彼此冲突的概念，为什么会出现在同一个物体上？
因此，当科学家最开始面对这个矛盾时，显得不知所措，甚至有人说：“大自然似乎是不理性的，这是一种使人难忘的奇怪感觉。”（Sir George Thomson，The Inspiration of Science（伦敦，牛津大学1961年版）第117页）
因为粒子具备的这种“矛盾的双重性质”，让粒子变得无法捉摸，它可能出现在量子波浪中的任何一个位置。因此，我们只能用“概率”去形容它。

再来说著名的“测不准原则”。
经典物理学中，我们研究运动最主要的特性有位置与速度。如果我们知道一个物体的位置和速度，我们可以计算出它未来某时刻的位置。
因此当时很多人都认为宇宙乃是一架巨大的机器，按照不变的规律持续不停的运转。拉普拉斯曾预言，当我们人类能掌握宇宙中的每一个粒子，及影响它的动力时，我们就能预测未来。没有任何事是不确定的，将来和过去的一切，都将呈现在我们人类眼前。
但是，海森堡发现的“测不准原则”毁灭了这一切美好的愿望。

我们在日常中看见一些东西，是因为光线撞击那些东西，反射进了我们的眼里。
比如我们用手电筒照射书本，然后我们看清了书中的文字。
在这里，书本足够大，它不会被你的手电筒照飞。但是，如果照射的对象换成微小的电子时，光线会对它产生撞击，从而使之偏离原来的轨道。因此我们看到的电子的状态，已经不是它本来的状态，而是被光子撞击后的状态。
所以我们要做一个选择，第一，可以用高频光波照射电子，这样我们更容易确定电子的所在，但它却将电子的轨道改变了，所以无法预测其动力。
第二，用低频光波照射，它不会过多的改变电子的轨道，但电子的照相便变得模糊，使人难以辨别电子的确切位置。
所以我们得出结论，我们无法同时确定一个粒子的位置和它的动量。在微观世界中内含了量度精确的极限。我们可以测量粒子的位置，或者动量。但若越发精确去测量其中一个性质时，另一个性质就会相应的越发模糊。

“测不准原则”在当时科学界引起了广泛的关注。
一部分科学家认为这一原则体现了当今人类的无知，因为我们现在的观测方法是不恰当的，这只不过是我们知识的限制而已，总有一天，我们人类会找到新的合适的方法去准确的测量。
另一部分科学家则认为这一原理并非人类暂时无知造成的，而是无法避免的知识限制。我们根本就不了解微观世界的状况。我们只能说，在怎样的实验情况下会出现什么样的结果，我们是为了选择某种结果而去进行某种实验。
还有人认为这一原则支持了唯心论的立场。等等。

“测不准原则”也再次冲击了因果律。
经典物理假设宏观世界的规律乃是基于微观世界的性质。但假如原子并非有着严谨精确的规律，那么又如何决定由它所构成的物质具有严格的规律呢？
这曾被称为因果的危机。虽然经典物理在宏观世界中依然十分准确，但过去认为支持它的原则，却都已经变得脆弱。

对于“测不准原则”，据现在占据主导地位的看法，认为电子本身不具备任何位置和动力，但通过实验观察可以得到一定的结果，这都是与仪器互动的结果。这是基于“不能观察到的事物不能存在于物理科学中”这一原则而来。
但有批评者认为，这一立场赋予了观察测量本身太重要的地位。“薛定谔的猫”这个有趣的故事正是对这一立场提出的挑战。
还有人认为并非测量仪器赋予了电子属性，乃是观察者赋予了电子属性。
之后还有人提出量子整体主义，多宇宙理论，新现实主义等等企图解释该原则。确都不能令人完全信服和满意。
这也算是量子力学方面的不解之谜之一吧。

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世味年来薄似纱，
谁令骑马客京华。
小楼一夜听春雨，
深巷明朝卖杏花。

Sophia 该用户已被删除	2楼发表于 2011-7-25 04:49 \|只看该作者提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
Sophia 该用户已被删除
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蔡国庆`` 该用户已被删除	17楼发表于 2011-7-25 13:49 \|只看该作者提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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