关于量子、不确定性、人择原理和自由意志
@青屿 ,一时半会儿解释不清楚,写着写着发现足够开个帖子了。
在量子世界里首先放弃连续这个概念。世界本质上不存在连续,空间有自己的量子,光子跃迁一次的位移是空间的最小组元,这个长度是普朗克长度。时间也有自己的量子,光子跃迁一次的时间间隔是时间的组元,这是时间的最小单位是普朗克时间,他们都不能再分。
粒子的运动是一排路灯的明灭。全都是跳跃的。
量子的不确定性原理最简单的说就是不可能同时测定一个粒子的位置和动量。并且对位置的确定越精确对动量的确定就越不精确,反之也一样。如果要完全确定一个粒子的位置,那么它的动量就变得完全不确定,反之也一样。这是物质本身的性质,和仪器无关。并且,动量的不确定性*位置的不确定性=约化普朗克常数/2.
一定要放弃粒子是“粒子”的看法,放弃给与粒子“形状”和大小、不然不容易理解。一个粒子,如果完全确定了位置,那么它的动量就变成随机,对粒子来说,动量的表现就是移动速度(动量是矢量,量包含速率和方向,及它自身的波长)。如果完全确定了它的动量,那么他的位置就变得完全随机。这是粒子的属性。而一切物质和能量,都是粒子构成的。
不能同时确定一个粒子的动量和位置,即不能确定一个粒子的运动状态。但是统计上,对于大量的粒子,可以通过统计得到某种运动状态的比例。我们考虑下图:氢原子和氢分子电子分布概率图。在氢原子中,一个电子的运动状态是不能确定的,电子下一时刻的运动状态是不可知道的,我们无法知道某一时刻他在哪里处于怎么样的状态,但是可以通过统计确定电子出现在各位置的几率。
举个例子,a处有一个光子,是不能确定出现在哪的,但是能知道它出现在某个位置的概率(受到力的作用)。比如进入a区间为80%,进入b区间为20%,发射一个光子,它进入a和b是不可知的,第二个也不可知。但是发射1000000个,则大约有800000个会进入a区间,大约200000个会进入b区间,所以当样本足够大,样本会严格遵守比例进入区间,这时候整体的状态就比较好预测,不确定性因素被几乎无限弱化了。
而我们的宏观世界,是天文数字的量子构成的,在这么大的尺度下,不确定性因素被几乎无限弱化了。
所以通常来说量子力学被用来处理围观粒子,当处理宏观量的时候,由于样本量太大,用量子力学显得无比繁复,而由于不确定性被非常的弱化,经典力学已经足够,所遇对于宇宙学尺度的东西,因为对于1000000000000000000000000000000000个夸克构成的东西来说出现意外的可能性实在可以忽略不计(但不代表真的不存在)
量子不确定在宏观上被极度夸大化的例子是薛定谔的猫
薛定谔的猫是一个很有名的假设:
把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。
在这个故事里,“不确定”的衰变-检测器-毒药-猫的生死构成一条因果链。其中衰变的可能性是50%,根据量子力学,这是一个随机量,是不受控制的,它发生衰变或者不发生衰变不需要任何原因。也就是这只猫死亡或者不死亡,是不需要原因的,它死亡或者不死亡也不能预测,只能知道她有一半概率会死,一半概率不死。
一般大尺度上量子不确定可以“忽略”,但是在流体里面,在人脑这样精细复杂的设备里面,量子不确定就不能被忽略了。(后面细说)。
这里涉及到了量子起伏。对于量子起伏,我用宇宙的例子做解释。
我们的宇宙分富多彩,有行星、恒星,星云,尘埃。及其组成的各种各样的星系及星系间的空间。总而言之,宇宙在小尺度上质量分布并不均匀,但是宇宙微波背景辐射在各个方向上相同,表示宇宙在大尺度上均匀。
总所周知,宇宙起源与一次奇点的爆发(关于这次爆发,现在也倾向于用量子起伏来解释,当然,得加上弦。现代物理学上允许出现“负能量”,一样多的负能量和能量相加等于零。宇宙中的任何空间,无时无刻都有正能量和负能量小点产生,每一次产生能量和负能量的概率都是二分之一,就像扔硬币,可能连续十次都是正面,这时候能量就会出现一点点的不守恒,即总和不为零。并且这种小点一般足够小,通常在普朗克长度,并且小点越大出现的概率越小。也就是说也有很小的几率会出现能量很集中的点,超弦理论的宇宙,就是这么诞生的。一个非常大的量子起伏,爆发了极多的能量和好负能量。由于量子的产生只是个概率过程,因此能量和负能量并不完全相等。等他们湮灭消失以后,极小一部分不平衡保留下来,略微多的能量就保留下来(至于为什么是能量比负能量略微多,这也是不确定的,碰巧而已)。能量本身又包括正物质和反物质,之后他们又发生湮灭,产生光子。又由于量子起伏导致的正物质比反物质略微多,所以剩下来了。
注意,这里涉及到人择原理。(我们的宇宙为什么是能量构成的而不是负能量构成的,就是因为我们碰巧生活在能量构成的宇宙)
宇宙从没有体积膨胀到现在的至少135亿光年,如果按照经典力学,宇宙应该是完全均匀的分布着物质和能量,不会出现任何一个局部不均匀的现象。但事实上宇宙的确是局部不均匀的才构成了我们这个世界。
量子力学做了如下解释。宇宙大爆炸后的暴涨中,由于单个粒子的状态不能确定总会有一定量的粒子会不守规矩的乱跑,乱跑的粒子造成了局部上质量的微小不均匀(不守规矩【这就是量子起伏】,导致引力的部均一,密度大的地方吸引的物质越来越多,密度小的地方越来越空,最终形成了各种各样的星系。而星系内部也由于量子起伏,形成了第一代恒星和星际空间。
好了,这就是量子起伏创造了宇宙,
下面说说量子不确定对意识的影响。可以说,有了量子才有了自由意志。
人类的意识是十分复杂的。他是生物经过几十亿年进化形成的最终结果,其高级和复杂程度在于其包含了一部宇宙全息史。冷阳漫姐姐说过他不认同人类能创造真正的人工智能,一是因为意识的电化学复杂程度难以为人类所实现【宇宙全息史的不可还原性】,二是细胞微结构极其控制系统达到了量子尺度,受到不确定性原理操控,而人类制造的原件,是不能达到不确定性原理发挥作用的程度的。
人脑是宏观到不确定性原理失去作用的程度。因为处理过程是神经元上n多个单个蛋白质的变化,每个蛋白质分子的变化都会影响到处理结果。而蛋白质分子的微结构,显然还不至于宏观到不确定性原理不能发挥作用的程度。而信息的处理也需要n多道处理工序的前后叠加。由于信息处理受不确定性原理作用,那么每道工序出的结果都有一定的随机性质,综合的结局就是一个人在处理某件事情上,会出现n个结果,但是每个结果都对应一定的几率。
这也就是人类意识本身在参与事物中的作用,人类意识本身就不是“决定论的”,一个人对同一件事情可能会有n种反应,但是最后作出的是哪一种反应,是随机的(但是遵守不确定性原理对应的几率)
在量子世界里首先放弃连续这个概念。世界本质上不存在连续,空间有自己的量子,光子跃迁一次的位移是空间的最小组元,这个长度是普朗克长度。时间也有自己的量子,光子跃迁一次的时间间隔是时间的组元,这是时间的最小单位是普朗克时间,他们都不能再分。
粒子的运动是一排路灯的明灭。全都是跳跃的。
量子的不确定性原理最简单的说就是不可能同时测定一个粒子的位置和动量。并且对位置的确定越精确对动量的确定就越不精确,反之也一样。如果要完全确定一个粒子的位置,那么它的动量就变得完全不确定,反之也一样。这是物质本身的性质,和仪器无关。并且,动量的不确定性*位置的不确定性=约化普朗克常数/2.
一定要放弃粒子是“粒子”的看法,放弃给与粒子“形状”和大小、不然不容易理解。一个粒子,如果完全确定了位置,那么它的动量就变成随机,对粒子来说,动量的表现就是移动速度(动量是矢量,量包含速率和方向,及它自身的波长)。如果完全确定了它的动量,那么他的位置就变得完全随机。这是粒子的属性。而一切物质和能量,都是粒子构成的。
不能同时确定一个粒子的动量和位置,即不能确定一个粒子的运动状态。但是统计上,对于大量的粒子,可以通过统计得到某种运动状态的比例。我们考虑下图:氢原子和氢分子电子分布概率图。在氢原子中,一个电子的运动状态是不能确定的,电子下一时刻的运动状态是不可知道的,我们无法知道某一时刻他在哪里处于怎么样的状态,但是可以通过统计确定电子出现在各位置的几率。
举个例子,a处有一个光子,是不能确定出现在哪的,但是能知道它出现在某个位置的概率(受到力的作用)。比如进入a区间为80%,进入b区间为20%,发射一个光子,它进入a和b是不可知的,第二个也不可知。但是发射1000000个,则大约有800000个会进入a区间,大约200000个会进入b区间,所以当样本足够大,样本会严格遵守比例进入区间,这时候整体的状态就比较好预测,不确定性因素被几乎无限弱化了。
而我们的宏观世界,是天文数字的量子构成的,在这么大的尺度下,不确定性因素被几乎无限弱化了。
所以通常来说量子力学被用来处理围观粒子,当处理宏观量的时候,由于样本量太大,用量子力学显得无比繁复,而由于不确定性被非常的弱化,经典力学已经足够,所遇对于宇宙学尺度的东西,因为对于1000000000000000000000000000000000个夸克构成的东西来说出现意外的可能性实在可以忽略不计(但不代表真的不存在)
量子不确定在宏观上被极度夸大化的例子是薛定谔的猫
薛定谔的猫是一个很有名的假设:
把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。
在这个故事里,“不确定”的衰变-检测器-毒药-猫的生死构成一条因果链。其中衰变的可能性是50%,根据量子力学,这是一个随机量,是不受控制的,它发生衰变或者不发生衰变不需要任何原因。也就是这只猫死亡或者不死亡,是不需要原因的,它死亡或者不死亡也不能预测,只能知道她有一半概率会死,一半概率不死。
一般大尺度上量子不确定可以“忽略”,但是在流体里面,在人脑这样精细复杂的设备里面,量子不确定就不能被忽略了。(后面细说)。
这里涉及到了量子起伏。对于量子起伏,我用宇宙的例子做解释。
我们的宇宙分富多彩,有行星、恒星,星云,尘埃。及其组成的各种各样的星系及星系间的空间。总而言之,宇宙在小尺度上质量分布并不均匀,但是宇宙微波背景辐射在各个方向上相同,表示宇宙在大尺度上均匀。
总所周知,宇宙起源与一次奇点的爆发(关于这次爆发,现在也倾向于用量子起伏来解释,当然,得加上弦。现代物理学上允许出现“负能量”,一样多的负能量和能量相加等于零。宇宙中的任何空间,无时无刻都有正能量和负能量小点产生,每一次产生能量和负能量的概率都是二分之一,就像扔硬币,可能连续十次都是正面,这时候能量就会出现一点点的不守恒,即总和不为零。并且这种小点一般足够小,通常在普朗克长度,并且小点越大出现的概率越小。也就是说也有很小的几率会出现能量很集中的点,超弦理论的宇宙,就是这么诞生的。一个非常大的量子起伏,爆发了极多的能量和好负能量。由于量子的产生只是个概率过程,因此能量和负能量并不完全相等。等他们湮灭消失以后,极小一部分不平衡保留下来,略微多的能量就保留下来(至于为什么是能量比负能量略微多,这也是不确定的,碰巧而已)。能量本身又包括正物质和反物质,之后他们又发生湮灭,产生光子。又由于量子起伏导致的正物质比反物质略微多,所以剩下来了。
注意,这里涉及到人择原理。(我们的宇宙为什么是能量构成的而不是负能量构成的,就是因为我们碰巧生活在能量构成的宇宙)
宇宙从没有体积膨胀到现在的至少135亿光年,如果按照经典力学,宇宙应该是完全均匀的分布着物质和能量,不会出现任何一个局部不均匀的现象。但事实上宇宙的确是局部不均匀的才构成了我们这个世界。
量子力学做了如下解释。宇宙大爆炸后的暴涨中,由于单个粒子的状态不能确定总会有一定量的粒子会不守规矩的乱跑,乱跑的粒子造成了局部上质量的微小不均匀(不守规矩【这就是量子起伏】,导致引力的部均一,密度大的地方吸引的物质越来越多,密度小的地方越来越空,最终形成了各种各样的星系。而星系内部也由于量子起伏,形成了第一代恒星和星际空间。
好了,这就是量子起伏创造了宇宙,
下面说说量子不确定对意识的影响。可以说,有了量子才有了自由意志。
人类的意识是十分复杂的。他是生物经过几十亿年进化形成的最终结果,其高级和复杂程度在于其包含了一部宇宙全息史。冷阳漫姐姐说过他不认同人类能创造真正的人工智能,一是因为意识的电化学复杂程度难以为人类所实现【宇宙全息史的不可还原性】,二是细胞微结构极其控制系统达到了量子尺度,受到不确定性原理操控,而人类制造的原件,是不能达到不确定性原理发挥作用的程度的。
人脑是宏观到不确定性原理失去作用的程度。因为处理过程是神经元上n多个单个蛋白质的变化,每个蛋白质分子的变化都会影响到处理结果。而蛋白质分子的微结构,显然还不至于宏观到不确定性原理不能发挥作用的程度。而信息的处理也需要n多道处理工序的前后叠加。由于信息处理受不确定性原理作用,那么每道工序出的结果都有一定的随机性质,综合的结局就是一个人在处理某件事情上,会出现n个结果,但是每个结果都对应一定的几率。
这也就是人类意识本身在参与事物中的作用,人类意识本身就不是“决定论的”,一个人对同一件事情可能会有n种反应,但是最后作出的是哪一种反应,是随机的(但是遵守不确定性原理对应的几率)