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量子效应的坍塌问题——文科生不懂的来求解

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刘慈欣好几年前的《球状闪电》一直没机会看,最近抽时间看了,小说不错。
由于我不是学理工科的,小说中涉及量子效应的部分,不是很明白。哪位朋友能不能用不要太专业的话来给解释下?
不懂的地方主要是指,小说讲到丁仪教授用事实证明,被激发后的球状闪电用武器瞄准目标靶后,在有观察者的情况下,发射后会是正常情况,基本能都命中;而在没有观察者(包括人、摄影机、侦察卫星等等)的情况下,由于量子效应坍塌,命中率只有十分之一。
看到这我就射了啊,和我一样想射的同学,我敢说肯定有不少。
在网上搜了一下“量子效应”,还是半懂不懂的。
我想不明白,
这个宏观粒子怎么就能区分出有还是没有观察者?
我睁着眼睛和闭着眼睛难道对它有不同的作用力能让它感觉出来?
如果说它能感受到人的目光或任何摄像器材的“目光”,那我好理解。
但众所周知,“目光”也好“视线”也好,这只是人做的形象化的定义词,
人之所以看见某物,完全是眼睛 被动的 接收此物发出的或者反射的光信号,而不是说眼睛能投出什么所谓目光还是视线的。
按这个基本成像原理来,如果把球状闪电发出的光到人的眼睛之间的这条光路线比喻成一条河,那球状闪电就是源头,而眼睛绝对是处于这条河的下游。
就因为眼皮耷拉下来了所以你球状闪电就坍塌了?
这不是狼和小羊吗?
我在下游怎么会弄脏你上游的水?
真心求解。



IP属地:山东1楼2011-02-19 15:14回复
    小说为了效果只好这么写,而实际上,在量子力学的微观环境中,肉眼当然看不到粒子。所以,所谓的观察是一种干扰,比如用另一个粒子或光子撞一下。如果不撞,最后显示的就是屏上随机的按概率分布的落点,是干涉图样。撞了后,就不再显示干涉图样。
    http://baike.baidu.com/view/1036100.htm#6_6
    6、量子退相干  费曼说的双缝衍射现象所包括的“量子力学唯一的奥秘”,不仅因为它似乎显示了“经典概率论”不适用于微观过程,还因为它似乎显示了更令人绞尽脑汁的“量子退相干”现象。  在《费曼物理学讲义III》一书中,作者构思了一系列理想实验,其中之一是:如果在电子的双缝衍射实验中加上一个光源,放置在第一块隔板的后面的两条窄缝之间,使我们“看得见”每一个通过电子到底通过的是第一条缝还是第二条缝,则屏上的衍射图形就失去干涉条纹。如果移去光源,则又会重新出现干涉条纹。“量子退相干”就是指这种由于“观测”而导致的相干性消失的现象。  波尔的“互补原理”对“量子退相干”作了如下解释:微观物体的运动具有粒子与波的双重属性,但在同一实验中二者是相互排斥的。在电子的双缝衍射实验中,测量粒子通过哪一条缝强调了电子的粒子属性,与粒子性互补的波动性便被排除了,从而导致干涉条纹的消失。  海森堡则用他的“测不准关系”对“量子退相干”作了如下解释:根据测不准关系,准确知道某一电子垂直于路径方向的位置,意味着不能准确知道该电子垂直于路径方向的动量,从而造成屏上干涉条纹的消失。费曼因此而把测不准关系表成:“不可能设计出这样的仪器,它能确定电子通过双缝中的哪一条缝,同时又不扰动干涉条纹。”  如果说量子力学是物理学的难点,那么“测量理论”就是量子力学的难点。而量子退相干现象就是量子力学的测量理论的中心问题。量子物理学家们关于“量子退相干现象”的意见可大致分成两种类型。  一种以冯·诺依曼为代表,他在《量子力学的数学基础》一书中提出了或许是最早的测量理论,其中有如下命题:  “观察者在测量终结时看到仪器指针的读数,是导致被测量的对象从不确定状态过渡到确定状态的决定性因素。因此,如果不提到人类意识,就不可能表述一个完备的、前后一贯的量子力学的‘测量理论’”。  按照冯·诺依曼的这种意见,“主观的介入”乃是量子退相干的根本原因,换句话说,量子相干性消失,归根结底是由于“人眼的一瞥”。  德国物理学家吉·路德维希则持的相反的观点,他拒绝“感觉”、“知识”和“意识”等用语出现在物理学中,并且把宏观仪器看成一个处于热力学亚稳态的宏观系统,把测量理解为宏观仪器受到微观系统的扰动向热力学稳态演化。因此,测量不再是“客体与主体之间的一个不可分的链环”,而是一个“微观系统与一个宏观系统之间的一个不可分的链环”。  意大利物理学家丹内里、朗格和普洛斯佩里在路德维希的工作的基础上建立了一种精致的测量理论,简称为D-L-P理论。按照这种理论,测量之所以导致量子态相干性的消失,是被观测的微观系统自身经历的一个具有“各态历经”特征的过程,并不需要“人眼的一瞥”。  在路德维希的工作的基础上建立另一种的测量理论是“退相干理论”,它把测量过程中量子态相干性的消失理解为由于“量子纠缠”而导致的一个动力学过程,即使观察者不在场也照样发生,其中仪器只不过起着“记录”的作用。  在这里,我们不去考察D-L-P理论与“退相干理论”之间的异同,仅提出如下问题:能不能用实验来判定路德维希的观点与冯?诺伊曼的观点孰是孰非?  让我们回到费曼的关于“观察电子”导致干涉条纹消失的理想实验。在这个实验中,我们满可以放置上光源而不观察电子,从实验结果是否出现干涉条纹就能判定测量过程是否要求“主观的介入”了。  费曼本人没有对这一问题给出确切的回答。他一方面说:“也许这是由于点上光源而把事情搞乱了?……我们知道,光的电场作用在电荷上时会对电荷施加一个作用力。所以也许我们应当预期运动要发生改变。不管怎样,光对电子有很大的影响。在试图跟踪电子时,我们改变了它的运动。也就是说,光对电子的反冲足以改变其运动,……这就是为什么我们不再看到波状干涉效应的原因。”按照这种作用机制,只要点上光源,不论我们观察不观察电子,干涉条纹都会消失。可另一方面,费曼又说:“假如电子没有被看到,我们就会发现干涉现象。”还说:“当我们观察电子时,它们在屏上的分布没有干涉条纹;当我们不观察电子时,它们在屏上的分布有干涉条纹。”照这么说,即使点上光源,只要我们不观察电子,干涉条纹就不会消失。  我们看到,费曼的上述回答是自相矛盾的。然而,如果想借助于费曼的理想实验来判断上面两个结论孰是孰非,困难并不在于费曼的上述回答,而在于如下事实:电子太小,我们不能在光的照耀下跟踪它。
    http://tieba.baidu.com/f?kz=108380873这贴的7楼我在老霍的《时间简史》中看到,观察使量子崩溃是因为观察量子的结果需要用其他量子来反映,而用来反映的量子对目标量子位置观察越精确他的波长越小,所带能量越大,对目标量子的运行干扰就越大,反之,对运行干扰小的话对位置的确定就越不精确。
    测不准原理是这么说的
    但是如果电子有球这么大的话,可能就不是这么回事了,因为我们观察的是它引起的空间波动,大刘书中写的是一种很浪漫的说法,是有那么一点唯心。
    据说概率波还是由电磁波造成的,而添加扰动时不表现波的特性应该也是情理之中吧。是不符合经典物理的规律,但也可能是微观尺度的初始状态以及电磁波很难测量的缘故。但就算是非决定论的而是遵循概率的,也与意识无关,那是大自然自己的事


    2楼2011-03-01 04:43
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