【闲读 1】量子论引出对认知的思考

混沌学院课程《【物理学思维】第四节 量子论》，观后感。

一、物理学的两朵乌云故事

19世纪末，著名的物理学家开尔文爵士（温度单位命民），在一次演讲中提到：

动力学理论的优美性和明晰性被两朵乌云笼罩着，这两个演变为

• 相对论: 如果说相对论是爱因斯坦一个人的独角戏
• 量子力学：则是群星云集，带来了人类思想和认知的彻底变革

量子力学的世界

• 小的知识：紫外灾难-黑体辐射问题中的紫外灾难
• 普朗克（量子之父）：能量的辐射不是连续的，而是一份一份发出来的，这个一份就被普朗克称为量子。

量子：不像原子、质子、电子等等，并不是指的一种特定的微粒，而是表示一种离散性或者说非连续的特性

二、 波粒二象性

• 光量子假说（爱因斯坦）：光是粒子，光子具有质量、具有能量

• 光是一种具有波和粒两种属性的特殊的物质形态

• 物质波（德布罗意）：那些原本我们以为是粒子的（电子、质子、原子）都是波，称之为物质波。

当时没有任何现象展示这些物质的波动性，后来被电子干涉实验证实，史上第一个凭借学位论文就拿到诺贝尔奖的人、

• 洛伦兹说：年轻人抛弃物理学中的老概念，简直是易如反掌

洛伦兹正式因为抛弃不了老概念，才与狭义相对论插肩而过。

• 经典物理中，粒子和波是完全对立的两种概念

• 尼尔斯玻尔提出互补概念： 一个经典物理学概念A的应用，不可避免地要排除经典概念B的应用，但是B在另一些条件下又是必不可少的，那么就必须把A和B这两种经典概念融合到一起，才能形成对现象详尽无遗的描述。

波和粒子在同一时刻，本来是互斥的，但是在更高的层次上确实统一的。

• 几乎所有人都会觉得，只有在头脑中建立起一个图像，我们才算认识了一个事物。

比如： 抽象模型、冰山模型、奥卡姆剃刀模型、通过已知的图像，建立新的认知

• 海森宝：量子法则清楚的告诉我们，我们平时的这些直觉概念，比如位置、速度、大小都没有办法简单直接用在微小粒子之上。 量子力学要求我们超越这种牛顿式的认识方式，要求我们放弃在头脑中建立一个经典图像的尝试，不要用视觉想象任何东西。

• 经典物理：我们只是观众，观测不对研究对象带来影响

• 量子力学：我们即使演员也是观众，观测会影响研究对象的行为

我们不可能去研究一个绝对客观的世界，只能研究我们所观测到的世界是个什么样子的， 我们的观测方式会改变世界的呈现方式， 我们不能从事物被观测时的样子，来推测它不被观测时的样子

• 沃纳·海森堡： 我们观察的不是真正的自然界，而是呈现在我们问问题方式之下的自然界。

三、量子不确定性

• 薛定谔的波动力学
• 海森堡的矩阵力学
• 量子纠缠：两个发生过相互作用的粒子，即使彼此分离后，其特性也会关联在一起，对其中一个粒子的观测，也将同时确定另一个粒子的状态。

在物理世界里，只有可以被观察到的现象，和可以被测量到的物理量才有意义。
理论决定我们能观察到的东西。

测不准原理（量子系统本身就是不准确的）：我们无法同时准确地测量一个量子物体的位置和速度

经典力学，严格的因果论：如果能确切的知道现在，就能预测未来，同样的原因，必定导致同样的结果；

量子力学：概率决定论：是系统本质上不确定性，如果能确切知道现在，这种假设就不成立。量子体系的原因和结果，并不是两个确定的事实，而都是一系列可能事件的概率分布。
量子力学不预测，只能预测发生各种结果的可能性。

四、感知尺度

• 相对论的建立，让我们曾经认为绝对的时间，绝对的空间等等，都变得相对了，世界会给不同的观测者，呈现出不同的相对属性。
• 量子力学：世界给观测者呈现的相对属性，又蒙上了一层随机性，人类不仅是科学对象的发现者，同时还是科学研究对象的一部分了，在量子世界下，科学不再是世界的终极真理，而是组织我们对世界知识和经验的一个有效模型。
• 爱因斯坦说：保持自由的眼光，独立的思考。
• 可感知到的尺度，限定了我们的认知边界。
• 面对未知的世界，我们只能通过观测了解它们呈现在我们面前的样子，我们不能简单的认为，这就是世界的本身，也不能简单的融合各种现象，我们必须跳出具象画面对我们认知的影响，建立抽象的模型。

最后，从量子力学产生的角度思考：

人类意识到地心说的问题，意识到了古典宇宙观中的一些问题，之后才有了牛顿力学
在意识到了牛顿力学的某一些问题之后，才有了量子力学

• 安迪-葛洛夫（ 英特尔公司前CEO） 什么时候进行战略转型：还在上升，客户还很满意，但在雷达屏幕上已经出现了值得注意的闪光点的时候

• 说在最后，人类的初心：就是想要在我们仅有的一次有限的生命里，看一看这个世界到底是什么一个样子，就是想知道是怎么一回事，我想知道这个世界是怎么运行的，满足我们的好奇心，好奇心是我们最大的武器！

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