测不准原理的必然性和局限性
人类从茹毛饮血开始,就想知道世界是什么样的,宗教和自然科学同时发展,牛顿的出现,一举将宗教的地位打成纯信仰问题,自然科学第一次超过宗教的地位而发展起来,解决了很多我们常常疑惑不懂的情形。
从牛顿开始,自然科学家们认识世界的信心愈来愈大,是的,科学家们的地位和影响力已经超过了宗教的主教,而科学家们的发明和发现不断的改变着人类的日常生活。理性战胜了感性。数学、物理、机械超越了沙皇、总统、长官。从17世纪以来,西方尤其是欧美国家,上至总统、首相、军事首领下至商人、普通官员、工人、农民等等都对自然科学家崇拜不已,认为他们无所不能。他们能够用数字计算出任何事情的结果。这就是理智的形成。
伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦,这四个人是代表人物,但绝不是全部,而只是一小部分。这四个人是智慧的代表,这四个人坚信世界上的一切都是理智并有规律的,这四个人也坚信人类能够找到其规律,而且这四个人是为找寻世界的规律做出了划时代贡献的人物。更有意思的是,这四个人的生死年份紧紧相连。正是由于这些人物,西方人的理性远远大于了感性。而中国人民仍在接受皇帝诏曰和战火的洗礼。人类历史上最长、最深刻、最广泛、最有意义的洗礼——理性的洗礼,没有发生在中国。
除了以上四大人物为代表的世界可预测派,还有一个庞大的不可预测派。这不是说的宗教,也不是意识上的不同派别,而是确确实实的自然科学的一派,并且是发源于四大人物的可预测派的理论之中。这个派别诞生于20世纪20年代,因为他们属于一个群体,最著名的就是哥本哈根学派。里面的头是玻尔,一个有可能接替英国三一学院的人物,因为自认不擅长试验,而回到丹麦成立了理论物理学派——这就是著名的哥本哈根学派。海森堡发现测不准原理,泡利发现不相容原理,玻尔总结出互补原理,不属于哥本哈根学派内圈里的薛定谔将物理原理给出数学方程。期间还要和当时的伟大科学旗帜爱因斯坦争辩——爱因斯坦直至逝世都在否定以测不准原理为基础的量子理论。虽然,爱因斯坦也是量子理论的发现者之一。
爱因斯坦提出光子的波粒二象性,同时认为光子的能量是一份一份的发出来,而不是连续的。这个一份,就是量子的开端。因为以前一直以为,物质可以无限分割,而到了光子这里,就成了“有”最小的一份,增加也是增加一份,而不是半份。爱因斯坦提出了量子的概念,发现了狭义相对论,接着就去忙他的广义相对论的发现。
而同时,微观世界的深入发现,质子、电子、中子等等发现,同时难题又来了:电子怎么围绕核运转的。电子的运行轨迹和动量的测定,就成了难题。如果测定准确的电子的动量,电子的位置就不确定,如果电子的位置确定,电子的动量就不确定。这个不确定的关系,可以用函数表示。为什么会出现这个情况?很简单,因为要测量电子这个微小的物质,需要借助其他物质来测定,在测定的时候,作为测定工具的物质,一定会干扰作为测定目标的物质。这就是测不准原理。
这是微观世界的特殊性。我们同样用光子观测地球运转和观测电子运转,光子对于地球运转的影响,可以忽略不计,但是光子对于电子的影响就非常巨大了。
这也就是常说的眼见为实。有没有办法不用测量工具就能测量电子,现在看没有。最好的工具就是光子,也是影响电子最小的一种方法,别的工具影响更大。
但是,眼见不一定为实。虽然眼是通过光子进入我们的眼睛而看到物质,并且光子是速度最快,质量最轻的物质(只有动质量),我们用来发现物质的速度最快。但光子是有速度的,只要不是无限速度,光子就要经过时间,所以,太阳光从太阳到地球是需要1分多钟的。我们看到的星星,很多是几十亿年前的光线。我们看到的眼前发生的一切,都是晚了一点的。因为我们看的所有物体,都是光子从物体上反弹进入我们的眼睛,才看到的物体,这个过程需要时间。因为光速不变和相对性原理的发现,爱因斯坦发现了相对论。
而量子理论和相对论就是现在自然科学的两大门派,都在实践中得到验证,但这两大门派的基础是矛盾不相容的。
量子理论用于微观,但是从微观到很大的分子,都适用。比如超导现象,比如半导体等等。都是量子理论为主的。
而相对论用于天体,用于宏观的观测,比如光线的弯曲。在微观上,加速的电子质量同时增加,也验证了相对论的正确。
两者都正确,但又矛盾,必然存在还没有发现的能够统一这两种学说的新理论。目前仍然没有人完成。
从测不准,到明确算的准,中间一定有个坍缩。这个坍缩就是关键。目前没有公式。
比如薛定谔的猫,这个猫按照薛定谔方程是处于既死又活的状态。这明显与人的认识相悖。而只有看一眼才能“决定”猫的生死。这个中间就有坍缩,这个坍缩,就在于看。
更有哥本哈根派的人提出,月亮其实也是既有也无状态。你如果不看他,就是既有也无。
世界在哥本哈根派眼里,变得从理性重归到意识决定论。
其实不只是哥本哈根派的测定决定一切,不能测定的就没有意义,就是爱因斯坦也同样认定了视觉决定一切。
所以,这两种理论,一定都有正确的地方,而同时也都有错误的地方。正确的地方得到了后面的验证,错误的地方让他们相互矛盾。
1、薛定谔的猫试验里。开关能够用衰减的中子打开么。
2、有没有衰变的粒子将月亮的运行轨迹改变呢。
3、人类是靠物体上反射的光子进入眼睛而看到物体的。那么人类直接看光子会是什么样呢。
4、光速的不变是人类的视觉的局限造成的,还是光速就是不变的。
5、测不准原理适用于测量工具和测量目标的相互影响的大小。如果可以忽略不计,那么测不准原理失效。
6、测不准原理的测定才有意义是局限的。
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