为什么我们要在量子力学中使用海森堡不确定性原理,而EPR悖论已经证明它是错误的?

时间:2020-05-31 09:56:18   作者:
随着量子力学在今天的辉煌中迸发,它的另一个最大的发展是成功地束缚和限制我们思维的能力。如果我用黑色墨水画一个正方形白色背景,你的任务是记得我描述的模式会让你会注意到在这个广场,几乎只告诉我里面画或写——假设这不是一些随机的东西。然而,空间是有限的,显然,我开始写比我以前有。你意识到你的任务变得越来越困难,因为我继续写一遍又一遍的正方形区域。你很快就会后悔,并希望你能做到以下其中之一:

有摄像头,所以你可以每隔一秒或几秒拍一张截图。

你跟随我的笔的运动或手势,这样你就可以复制我的作品,并存储每一层填充的平方英尺的内容。

为什么我们要在量子力学中使用海森堡不确定性原理,而EPR悖论已经证明它是错误的?

我想我们都同意,你的任务变得复杂,因为你不断地变得不确定,不仅是我要写什么,而且是我已经写过的东西。但有一件事你可以肯定的是,在最后的某一点,那个方块会被填上黑色的墨水,你将无法将它与另一幅画区分开来。

好了,谜语说够了。你旋转一个钟摆,你的兴趣只是位置-径向或角,和时间。在较低的速度下,你将能够准确地告诉这两个,随着速度的增加,你开始失去这个信息。顺便说一下,海森堡的不确定性原理,是关于位置和动量的边际误差的乘积,而不是像大多数人有时会误解的绝对值。回到速度和位置,速度不断增加,这种不确定性也在增加。然而,在真空中的光速——如果这是可能的,速度停止是时间和位置的函数。这最后的结论有非直觉的,可能迷人的新闻给你。

如果我说你只是那个认为钟摆在动的人呢。这是正确的。那个钟摆在运动,因为你意识到了它。如果我把新的观察者带到房间里,他们不会注意到移动的钟摆。相反,他们看到的是一个直径约等于“旋转”半径的两倍的静止环面,其厚度约等于摆的直径(固体)。

新的观察者将完全不知道它的运动,他们可以安全地观察甚至触摸。你们两个人对正在发生的事情会有完全不同的看法,因为不经过整个过程,即将到来的观察者无法区分一个最初的“静止的”钟摆和这个。他们确信它是静止的。

为什么我们要在量子力学中使用海森堡不确定性原理,而EPR悖论已经证明它是错误的?

我相信现在你可以把这两个故事联系起来,或者你可以称它们为笑话。固定摆的例子更像是引入了新的观察者去观看被涂上颜色的正方形。他们不会说,在某个时间点,正方形几乎是灰色的,或者没有填满,他们甚至无法理解,有很多信息是我通过一遍又一遍的写来加密的。你将是唯一一个确定广场充满信息的人。另一方面,他们也肯定,这该死的东西只是一个油漆过的正方形。那么不确定性在哪里出现呢?我们创造了它,然后我们把它“太过”,更像godspel——没有双关语的意思。

最后,我肯定有些人已经厌倦了,因为他们没有看到数学的到来。我们带一些来吧。我们将描述摆的速度,v是位置r和时间t的函数,我们还会引入另外两个变量,N,它是无量纲的,描述摆在圆周上可以占据的位置的个数。我们把这个圆分成360个部分,叫它们度或者别的什么。然后有μ是奇异的,在任何速度,它给位置摆可以占领的数量在同一时间——它是一个函数的位置和时间我们写:

v (r, t) = ce−N +μ(r, t)

你可以花很多时间来验证这个方程。简而言之,所有的物体都处于一个“静止”的位置。我用引号休息因为我不了解你,但是我现在不能告诉如果每天固定对象确实是静止还是以光的速度在空中盘旋,如果你的回答是当然再想想如果你认为所有的物体都是静止的,再想想。所以在“休息”μ≃1。是的,你必须面对这样的事实,要么是没有东西是静止的,要么就是物体在别处的概率比你想象的要高,这足够让人迷惑了吗?等等,还有呢。第二个边界当然是真空中的光速。你将不得不面对这样一个事实:这个项目将在同一时间占据所有这些位置。还记得摆吗?是的,这就是它在真空中以光速静止的原因。我们一直被告知,E=mc2只是一个符号,没有任何质量大的物体可以获得如此大的动能——当然,你可以继续以光速将指数加倍并计算出这个函数。

为什么我们要在量子力学中使用海森堡不确定性原理,而EPR悖论已经证明它是错误的?

这和我们已知的不确定性有什么关系呢?在不确定性中也存在不确定性——这是很难把握的东西。当然,最终的不确定性是,在上肢,我们根据潜意识提供的信息选择确定。如果我们想把这个理论应用到波尔的原子模型,我们将不得不μ表示为电子的轨道,这样的函数:

μ(r, t) = N−ln (nα)

其中n是轨道,n保留它的原始描述和α是精细结构常数。你也可以尽一切努力去验证这一点,但你最终会得到一个结论,那就是精细结构常数不过是电子以光速运动时所处的(氢原子)能级。

关键点在于海森堡的不确定性是人为制造的现实。有机的现实仍然存在。当你接触并与日常物品互动时,问问自己,如果有人告诉你它的碎片以光速旋转,你会相信吗?也许不是,但我敢打赌。不确定性中存在不确定性,我们可以反复讨论不确定性但不确定性的基本现实是我们是否选择确定。灰色区域之所以存在,是因为你看到有人在正方形或旋转的钟摆上书写文本。因此,海森堡不确定性从一侧的绝对值缓慢地变换到另一侧的另一侧的绝对值。最后,我在今天的量子力学中发现的缺陷是它的目的是评估一个粒子在一个地方被发现而不是在另一个地方被发现的概率。这本身是二元的,不显式地集中,甚至试图解释相同的粒子可以发现不仅在更多的地方,但是所有其他地方的同时我们上面所示设置μ= N。
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