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陈思进:量子力学并没有否定客观世界

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发表于 2018-2-9 09:23:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
——再谈精准科普之重要性
文/陈思进

  在我之前那篇《岂能这样来解释“薛定谔的猫”》文章中,分析了用“女朋友的滚”来解释“薛定谔的猫”是不恰当的。文章刊发(《科普时报》2018年1月5日第3版)之后,有读者指出,文中提到宏观世界不存在叠加态好像不妥,并且还举例说超导就具有叠加态。

  这位读者提出的疑问,值得在这篇文章中先稍加解释。

  就物理理论而言,微观量子世界和宏观世界并不存在一条明确的边界,而超导也的确具有叠加态。不过,作为科普文章而言,我在文中所指的宏观,所指的是像人体、猫这样的宏观经典世界,迄今为止,并没有发现它们也具有叠加态。

  在科普文章中,清晰简洁的表达是最好的。著名物理学家、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼,在谈及量子叠加态的科普文章、图书以及讲座中,也都是这样表述的。

  李淼先生曾指出:“……几乎所有宏观客体并不处于量子态,原因很简单,因为一个宏观客体总是不断地与其他客体接触,接触之后不免互相作用……宏观客体一旦与别的物体接触,就不会处于量子态中。”

  很显然,这样表达是完全没问题的:微观量子世界和宏观世界并不存在一条明确的边界,这是就物理理论而言;但对于大众而言,微观和宏观的区别是很清晰的。

  此外,量子力学是科普中一个非常热门的领域,近年来,量子、量子纠缠、量子通信等词汇越来越热,公众对科学越来越大的好奇,这可能也是导致公众误解最多的一个科学话题。

  大众对量子力学的几个常见的误解,主要有以下几点:

  借量子力学来证明客观世界不存在,以证明唯心主义是对的(错)
  事实上呢,我们不抬头看月亮,月亮依然存在。微观世界的现象不能简单的套用在宏观世界上,这点类似之前谈到的“女朋友的滚”;

  我们不观察电子,电子就不存在(错)
  这是对海森堡量子不确定性原理的误解。这个原理只是说,在观察之前,量子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性越小,则动量的不确定性越大,反之亦然。
  实际上,如一个电子在被观察前,我们不能确定的只是这个电子的某些状态,像是动量、位置、自旋态等,而这个电子是客观存在的,质量、电荷都是客观存在的,并不会因为不被观察而消失;

  不确定性只存在于微观世界(错)
  事实上,不确定性原理是普世原理。只是体积越大,不确定就越小,于是任何人眼可见的物体的不确定性,已经小到可以忽略不计了;

  量子力学中的观察就是指人眼的观察(错)
  其实,量子力学中的观察并非特指用人的眼睛去看,这儿的观察是物理学中的一个术语,指的是两个系统之间发生了相互作用。比如,当一个电子打到了荧光屏上,我们就可以说荧光屏观察了电子,也可以说电子观察了荧光屏;

  量子通信是超光速的通信(错)
  量子通信不是超光速通信,它是一种理论上不可破解的加密通信。人类到目前为止还没有发现任何方式能实现超光速通信,量子通信一样,并非超光速通信。迄今为止,光速极限依然是牢不可破的宇宙法则。

  Last but not least,最值得注意的是近年来的一些网文,借着量子力学,号称什么“基于量子论”,宣称“物理学步入禅境”,试图将现代科学与宗教的汇合起来,有的甚至借用了、抑或歪曲某大科学家之言,否定客观世界,点到了国人的“痛点”,在微信中流传甚广,经常被刷屏。

  但是,很多物理学家指出,这些文章误导了公众对物理学的认识,因为,量子力学并没有否定客观世界,和“薛定谔的猫”一样,并非由于你的观察而改变它的状态。

  最后,再引用李淼先生的一句话作为此文的结语:“量子力学的世界是个神奇的世界,这个世界再神奇,也不会神奇到没有意识就不存在。它只是告诉我们,一个粒子可以处于不同位置的叠加态中,甚至任何物体可以处于不同位置的叠加态中。”

  总之,量子力学并没有否定客观世界。在人类出现之前,宇宙早就存在了。

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