量子论辩:天行VS清华硕士(4)

微群:北大未名大学堂怼人分堂
时间:2019.1.25
主要论辩者:
天行:新学创始人,新学启蒙群群主。
小博:北大物理系本科毕业辅修哲学,清华计算机硕士,北大未名大学堂最早的群主,自由派人士。
其它参与和旁观者:天行夫人子墨以及部分海内外人士,北大毕业生若干。

天行:
「小博:波函数当然有物理成分。能量不是物理成分?」
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如果没有被测量,根本就没有确定的能量,在量子力学里面,能量变成了算符形式了。能量算符本身是一种实在,数学实在,而能量是物理实在。

量子力学有个非常重要的认识,就是在没有被观察时,物质客体根本就没有出现在三维空间上,只是抽象的波函数,既然都没有出现在三维空间上,还哪里有什么物理量包括能量啊???

天行:
令爱因斯坦、薛定谔和当今更多的专家不安的,是量子力学断然否定物理实在。或换言之,是观察者的观察选择居然能影响先前的物理状况。根据量子理论,在我们观察前,某地不存在实际的原子;是我们的观察使得“波函数坍缩”,从而发现那儿有一个原子。
——[美]布鲁斯·罗森布鲁姆.《量子之谜:物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013

天行:
好好看看上面这句话。

小博:
最后一句:能量变成什么形式都是物理成分。说波函数是纯数学就是扯淡。

天行:
什么是物理成分?物理成分必须是三维空间上物理客体的真实确定物理量,请问波函数只是在抽象数学空间上,只是概率泡沫(比喻的说法),它哪里来的物理量,哪里有物理属性???

天行:
量子物理学并不能告诉你一个对象出现在某地点的概率,而是告诉你这样一种概率:如果你看某个地点,你能在该位置观察到对象的概率。在你观察之前,对象没有“实际位置”。在量子力学中,对象的位置不独立于你对该位置的观察。被观察的对象与观察者是不可分的。
——[美]布鲁斯·罗森布鲁姆.《量子之谜:物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013
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记住,量子力学说的是,在没有被观察前,物质客体根本就没有实际位置,是根本不在那儿,而不是不知道实际位置但已经在那儿了。既然都没有实际位置,都没有出现在三维空间上,如何有物理量???如何是物理实在???

天行:
我们只能根据方程计算出物质客体在某个位置出现的概率值,但是物质客体却并没有出现在那里。如果一旦出现在那里,则是已经坍缩了!是观测导致了坍缩,在某个空间位置上生出了一个具体的物质客体,进而被我们观察到。

天行:
质疑者:量子力学违反常识。那里面肯定有错!

物理学家:不对。它从来就没有预言错过。它十分有效。

质疑者:越是有效的东西,看起来越愚蠢!它在逻辑上说不通。

物理学家:哦,你知道,爱因斯坦试图证明这一点,但他放弃了。

质疑者:量子力学说,小东西都没有自己的属性。我所看到的东西其实是我的观察创造的。

物理学家:对。您的基本思路十分清楚。

质疑者:但如果小东西只有观察者创造的属性,它们就不具备物理上的实在性。它们只有在被观察时才是真实的。这不是胡扯吗!

物理学家: 不要担心“实在”或有关“意义”的问题。小东西只是个模型。模型不必有意义。模型只要有用就行。大的东西都是真实的。所以一切并无不妥。

质疑者:但大的东西恰是一个个小东西——原子——的集合。要想说得通,量子力学就必须承认没有任何东西是实在的,直到它受到观察。

物理学家:嗯,是这样,如果你坚持要这么说的话。不过这没关系。

质疑者:没关系?如果量子力学说我的猫和我的表都不是真实的,直到你看着它们,它们才存在。这不是说疯话吗?

物理学家:没有呀,一切都OK。你在大的东西上看到过有什么不对劲的地方吗?从来没有吧。从实际目的上看,大的东西总是有人看着。

质疑者:从实用上看,确实是这样。但是,这种观察者创造实在的意义是什么呢?

物理学家:科学不提供意义。科学只告诉我们会发生什么。它只预言我们会观察到的东西。

质疑者:但我想知道的不只是进行预测这么一点点。如果你说常识是错误的,那么我想知道什么是正确的。

物理学家:我们都知道,量子力学是正确的。薛定谔方程会告诉我们将要发生的一切,可以观察到的一切。

质疑者:我想知道到底是怎么回事儿,我想知道整个故事!

物理学家:量子力学的描述就是整个故事。除此之外别无其他。

质疑者:扯淡!那里有一个真实的世界。我想知道关于自然的真理。

物理学家:科学不可能揭示超出观察的真实世界。别的都仅仅是些哲学理念。这是“真理”——如果你必须有一个的话。

质疑者:这是失败主义者的谬论!我永远也不会满足于这样一个肤浅的答案。你所说的科学放弃了其基本的哲学目标,它的使命只是解释物理世界。

物理学家:好了好了,不扯闲篇了。请不要将我与哲学扯在一起。我还有科学工作要做。

质疑者:量子力学显然是荒谬的!我不认为它是最终答案。

物理学家:(他不再聆听。)
——[美]布鲁斯·罗森布鲁姆.《量子之谜:物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013

天行:
这是虚拟的一段精彩对话,说明了量子力学的尴尬和现在的物理学家对量子之谜的严重逃避。这本书的作者也是一位物理学教授,他很认真的对待这个问题,而没有逃避。

李正华:
@天行?吃了吗?

風の痕:
@天行 休息一会

天行:
@風の痕 不需要。

天行:
意识的波粒二象性论证(5)
https://www.jianshu.com/p/99129527e948

天行:
如果是意识导致波函数坍缩,导致被波函数描述的量子叠加态(众多本征态的叠加)随机坍缩为其中的某个经典本征态,那么很显然的是,意识首先得接触量子叠加态(物质的波性本体),和它产生相互作用。根据量子力学,波函数所描述的量子叠加态并非处于经典的三维物理空间,而是处于一个抽象的多维数学空间,那么这意味着意识也必定要在这个抽象数学空间有自己的抽象存在方式,如此才能和抽象的量子叠加态发生相互作用。我们也可以把这个高维的容纳量子叠加态的抽象数学空间称为量子空间,而容纳经典本征态的三维物理空间则称为经典空间。

天行:
以上是意识波粒二象论证当中一个关键核心,它看起来很简单,而且逻辑也相当清楚,但是要做出这个关键性的突破却绝非易事,因为它需要放弃旧有的实在观和时空观,在哲学上作出新的突破。也正是由于爱因斯坦、薛定谔和玻尔等量子力学的早期创建者们在哲学认识上的陈旧,导致他们犯下了一些严重认识错误,产生了很多争论,也使得量子力学至今面临很多疑难。要解决量子力学疑难,无疑的必须要有新的的哲学观念。

天行:
当电子在不被观察测量的情况下,是在一个无穷维的数学抽象空间按照以上的薛定谔波动方程弥散演化,这个数学空间被称为希尔伯特空间,它是三维欧几里得几何空间向无穷维的推广,公式中的h是普朗克常数,而Ψ(读作psai)就是最为神秘的波函数,它的物理意义连薛定谔自己都茫然,至今物理学对此也是争议不休。薛定谔波动方程就像牛顿第二定律一样,只要给出波函数Ψ(x,0)适当的初始条件,就能计算出以后任意时刻的波函数Ψ(x,t)的值,物理系统的状态完全由波函数所确定。薛定谔波动方程是量子力学里面最核心的方程,保罗狄拉克形容这个方程包含了所有的化学和大部分的物理学,它是量子力学也可以说是整个物理学的王冠。

小博:
谁告诉你,即使是小东西,你不观察它就不存在?你不观察它就不真实?就是这个物理学家的疯言疯语你就信了?真是可笑。我倒是想看看,量子力学哪个地方直接或暗示了,你不观察对方对方就不存在。我绝对没有这个印象。

天行:
你当然没印象,基本上大学根本就不讲这个东西,教材上也没有,教材上只有方程和计算。

天行:
@小博 你说物质客体在没有被测量时,依然存在于三维物理空间上的量子力学依据是什么?

还是面对我上面的问题吧,你迄今为止的解释,全部被我驳回去了。

小博:
我已经回答你了。

天行:
你的回答都被我驳回去了。

小博:
量子力学哪里告知或暗示了,你不观察就不存在?

天行:
根据薛定谔方程+波恩的概率诠释,可以逻辑推导出没有观察测量,任何物质客体都没有可能出现在局域的三维空间上。

这里所说的不观察就不存在,实际上是一个模糊的不严谨的说法,而我的说法更加精准:“没有观察测量,任何物质客体都没有可能出现在局域的三维物理空间上。”

子墨:
天行在思考时,谁和他说话他都听不见看不见,经常在思考时,鞋子都是穿的反的。

顿悟吧:
护法,护法,护驾,护驾

子墨:
@渤海渔村虾犟理?:天行吃过了呢,我送到他面前……,也不知道他自己知道吃了没

李正华:
@天行 注意休息,休息保护视力

小博:
如果量子力学必然伴随这种奇异的世界观,老师和教材一定会说的。测不准与不存在,那是天壤之别。

天行:
对,确实有天壤之别!量子力学支持的是后者,而不是前者。很多人被极大的误导了。包括类似你这样的专业学物理的,而且还是北大的。

测不准原理这个翻译实际上根本就是错误的,应该叫做不确定原理,这个不确定是物质客体本身的性质,也并非不能在三维空间上确定它的物理量,而是根本就没有出现在三维空间上。

天行:
意识的波粒二象性论证(5)
https://www.jianshu.com/p/99129527e948

天行:
库马尔在自己的书中写到:“尼尔斯玻尔不久后就论证,在做出观察或测量之前,像电子这样存在于微观物理学中的物体,并不存在于任何地方,在两次测量之间,除了存在于波函数的抽象可能性之中,它并不存在于其他地方,只有在进行观察或者测量,当一个可能的状态成为“实际”状态时,波函数消失,所有其他可能性的概率变为零[4]。”他又说:“在没有观察的情况下,玻尔认为,客观现实性并不存在。依据哥本哈根解释,一个微观物理的物体没有本征性质。在电子进行观察或测量确定他的位置之前,电子根本不存在任何位置。在它被测量之前没有速度或其他物理属性。在测量前问电子的位置在哪和速度多大是没有意义的。量子力学不承认有独立于测量的物理现实存在,只有在测量行动中电子才成为“真实”的,没有观察到的电子不存在。”

天行:
需要注意的是,“没有观察到的电子并不存在”并非是一个严谨的表述,类似错误的描述也经出现在其他物理学家上,比如量子化学家H·Primas总结量子力学的哥本哈根解释时提到:“只有测量结果可以被认为是真实的,纯量子态是客观的但不是真实的[5] 。”甚至连玻尔本人也有类似的认识,按照玻尔本人提倡的极端说法,凡是不能测量的现象就没有客观的存在:“不存在量子世界,只存在一个抽象的量子物理描述。以为物理学的任务是发现自然是如何的,那是错误的。物理学关心的是我们能够对自然说些什么[6]。”创建量子力学的另外一位重要物理学家,不确定原理的提出者沃纳·海森堡也说:“希望有新的实验能使我们返回到时间和空间上客观的事件,大概就像希望在没有探测过的南极区域找到世界的尽头一样,完全是梦想[7]。”也正是由于玻尔等人的哥本哈根解释对客观现实性的否定,引起了爱因斯坦对量子力学的严重不满,同玻尔展开了长达几十年的辩论。1950年,爱因斯坦写道:“量子力学的核心,更多的不是因果论问题,而是现实性问题。”他在1952年祝贺路易斯·德布罗意60岁生日的文章中谈到:“像物理体系的实在状态这样的事是存在的,它不依赖于观察或测量而客观地存在,并且原则上是可以用物理的表述方法来描述。当然究竟应当采用什么合适的表述方法和基本概念呢?在我看来,现在还不知道[8]。”库马尔总结道:“爱因斯坦无法接受的是玻尔的观点中缺少了独立的客观现实,而不是概率的存在(上帝掷骰子)。因为他认为,量子力学不能像玻尔所宣称的那样成为自然界的基本理论[9]。”

天行:
注意我写的上面这两段文字。

天行:
在这场争论当中,爱因斯坦和玻尔都犯下了各自的错误,爱因斯坦坚持的强客观实在,即在不被测量的情况下,物体仍然有确定的物理量和空间位置,这已经被证明和量子力学的方程以及实验结果有冲突,但是玻尔否定量子世界的客观真实性也同样是不成立的,如果波函数或者量子态不是真实的,只是一种数学工具,那么它又怎么可能产生出真实的物理实在呢?要知道三维空间中真实的物理实在是单一的确定的经典本征态而构成,而经典本征态则是量子叠加态的坍缩,它是来源于量子态的。如果我们否认波函数和量子态的实在性,那么我们就不应该承认任何物理实在性,实在不可能来源于非实在。尽管极端的反实在论在哲学上有少数哲学家支持,但是它和以实在论为基础的科学是严重冲突的。就如爱因斯坦所说:“相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界,是一切自然科学的基础。”

天行:
实际上粒子在没有被观察时,只是并非我们以为的那种三维空间内的有确定物理量的客观物理实在,而是一种客观的抽象实在。但是如果量子态或波函数是一种客观真实,以及量子态所属的多维希尔伯特空间也是客观真实,那么我们面临一个难题,希尔伯特空间只是数学家在意识当中构建出的,怎么可能是真实呢?在此,我明确提出一种新的认识,实在并不是仅仅包含了我们观察感知的物理实在,也包含了抽象的数学实在,数学不仅仅是一种描述,更是一种实在;数学不仅仅是一种发明,而是一种发现。并且数学实在是一种更根本的实在,我们观察感知的物理实在是它的投影。从毕达哥拉斯到柏拉图以及当代的哥德尔和彭罗斯等哲学家、数学家以及物理学家所坚持的数学实在论是正确无疑的。所以没有确定物理量的波函数和量子态这种抽象实在是一种并不等同于物理实在的数学实在,希尔伯特空间上的算符和状态矢量本身就是一种实在,整体性的波函数更是一种实在,而并非仅仅是一种数学描述。以往数学实在论的认识论难题因为我的意识波粒二像性的提出以及新的二象性时空观的提出将被成功化解,详细内容后文我将另外论证分析。
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非常关键的是这一段,这是我的创新性认识。

小博:
设想一下,你不再观察某个物体,但放了一台可能坏掉的摄像机做记录。这个物体存在不存在?

天行:
请先定义存在,否则无法回答你。我可以说存在,也可以说不存在。全要看对存在的定义,其实我前面的文章已经写出来了。

小博:
我说的存在是指局域三维空间的存在,物理性的存在。

天行:
如果你说的存在是指局域三维空间的物理存在,那么我明确的回答是:物体在不被观察的时是不存在的。
如果存在包含着多维数学空间的抽象数学实在,那么我明确的回答是:物体在不被观察的时候是存在的。

Dominic:
@小博 天行说存在就存在,摄像机算个毛线

海纳山川:
@小博 @天行 二位累不累,这么晚休息了吧,明天有的是时间讨论,不一定今天讨论出结果。

小博:
你不观察的时候你说它不存在,但摄像机工作正常,记录了它的存在。怎么解释?

天行:
摄像机本身也是物质客体,在没有被观察时,它自身也是抽象的量子态,处在抽象的数学空间上,而根本不在真实三维物理空间上。

按照薛定谔方程和态叠加原理,摄像机和被拍摄的物质客体,只能发生叠加纠缠,形成复合体系,而不可能产生波函数的坍缩,想要实现波函数坍缩,必须要有人去观察那个摄像机!

根据冯诺依曼严谨的数学推论,如果没有意识的最后一瞥从而终止测量链,那么根本没可能发生波函数坍缩,也就意味着三维空间上不可能出现任何物质客体,无论是被摄像的物质客体,还是摄像机本身!

天行:
当一个微观对象遇到第二个微观对象,第一个对象会“观察”第二个吗?不会。作为一个例子,我们来考虑同时存在于一对盒子里的原子。譬如说光子被发送通过(透明的)上面的盒子。如果原子实际上在该盒子中,则光子会偏转;如果原子在下面的盒子里,则光子会直接穿过上面的盒子。光子会“观察”原子是否在上面的盒子里吗?不会。光子只会进入一种与原子的叠加态。我们称这种态叫与原子的“纠缠态”。实际上,我们可以构建一种相当复杂的干涉实验,其中纠缠的光子-原子系统处于这样一种态:光子既受到原子的偏转,又不受原子的偏转。
——[美]布鲁斯·罗森布鲁姆.《量子之谜:物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013
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两个微观对象之间的相互作用以及摄像机和被摄的物质客体的相互作用根本就不是观察测量,它只不过形成了一个更复杂的叠加态而已,根本不会坍缩的。薛定谔方程推倒不出来,任何方程公式都推倒不出来,这是量子力学的最大的难题,即测量之谜!

天行:
意识的波粒二象性论证(4)
https://www.jianshu.com/p/5d293df8ab4f

天行:
冯·诺依曼认为量子力学的规律是普遍有效的,薛定谔方程不仅仅适合于描述实验中被测的微观客体,也适合于描述测量仪器本身。因为测量仪器本身也是微观粒子组成的,而既然微观粒子本身服从量子力学,在没有被测量时是模糊不确定的量子叠加态,那么由微观粒子组成的测量仪器同样也应该是模糊不确定的量子叠加态。这和玻尔的观点有根本不同,因为玻尔先验的假定了宏观测量仪器的经典特征,也因此而导致逻辑矛盾而被一些物理学家所诟病,而冯·诺依曼的观点则更有逻辑的一致性。

愚公:
@天行 这是冯诺依曼说的,你怎么说?

天行:
冯诺依曼只是说对了一部分,而我的认识更完整,我的革命性认识就诞生在这里!冯诺依曼认为必然是意识导致了波函数坍缩,但是他没有详细的对意识进行深入思考。而我深入了这个问题,借助于直觉和严谨的逻辑推导,革命性的发现了意识的波性二象。仅仅是意识导致波函数坍缩还不够,而是先验的物理时空之外的波性意识导致物质波函数坍缩,前者坍缩为物理时空之内的粒性意识,后者坍缩为物理时空内的粒性物质本征态(粒性物质),并且在此基础上,创新性的提出了新的时空观念:二象性时空,进而也产生了新的本体论和认识论,并有效解决了哲学当中包括因果律重建、自由意志论证和心物关系在内的一系列重大哲学难题,更指出了意识进化、文明发展和通往永恒的道路,开启新的哲学革命,也将预示着新人类和新文明的必定诞生。

小博:
@天行 假设你有个时好时坏的眼睛,好坏只有一秒钟间隔,是不是在眼睛坏的时候物体就不存在?而下一秒就存在?

天行:
只要意识不去观察它,物体不可能存在于局域的三维物理空间上!这是非常确定的。再怎么违背常识,也是如此的!你是驳不倒的,而你如果坚持物体不会被观察的时候,客观的存在于三维空间上,则会被我彻底驳倒!

小博:
你已经被常识驳倒了物体的存在取决于你的眼神。。。哪天你瞎了怎么办?

天行:
常识是错误的,我可以推翻常识,并且逻辑一致的符合量子力学的理论,也可以解释为什么会造成常识的错误,其中的逻辑错误到底是什么。

准确的说,物体的存在(这里的存在是指存在于局域三维空间上)取决于是否有观察者的意识去观察它!如果眼瞎了,并且没有人去观察它,物体是不可能出现于局域的三维空间上的,确定无疑!

小博:
常识只有一部分是错误的,你推翻关于存在的常识,等于投河自尽。

天行:
不但必须放弃经典物理学,而且必须放弃关于实在的朴素概念,即把原子物理学的粒子看作好像是极其小的沙粒,在每一时刻有一个确定的位置和速度。
——马克斯·波恩,1956

天行:
要解决量子力学中最困惑的波函数坍缩和量子测量谜题,不仅仅需要物理学家的深入思考,更需要新的哲学观念的革命,尤其是对存在,时空以及意识的全新认识。波粒二象以及量子测量问题,表面看起来是一个物理学问题,然而本质上是一个哲学问题,而且是最根本的哲学问题!约翰·惠勒认为,量子问题即为“存在”的问题。他清清楚楚地记得玻尔的同学卡西·米尔(H. Casimir)讲述的玻尔和海森堡之间关于量子力学的一场争论。当时玻尔和海森堡被哲学家霍夫丁(Hoffding)请到家中讨论双缝干涉实验及其对量子力学的启示。粒子去了哪里?它是穿过了这条缝还是那条缝?单个粒子如何自身和自身发生干涉而同时通过双缝?在讨论的过程中,玻尔陷人了沉思,喃喃自语道:

“存在……存在……什么才是存在呀?(To be ... to be ... what does it mean to be?)”[12]

沿着冯·诺依曼所说的意识导致波函数坍缩的重要观点,我将展开进一步的深入论证,带来实在观念和时空观念的全新革命,更带来对意识的革命性认识,一场自我认识革命的新旅程要开启了…

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