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凝音

第六十六章:概率

凝音 宛若岁月 2863 2019-12-13 21:21:08

  ?tree tree tree

  these are peace trees?

  tea tea tea??

  this is peace tea?

  world world world?

  a peace world is shining?

  --^^Bonjour.Tee am Freitagnachmittag?

  ?休息休息??(《Send to us.》):“阿幕,昨儿你讲了些量子力学,今儿我还想听听这个,这个没有随机性的量子力学到底是有多形象?”“okay,难得阿蔓有如此兴趣,那咱们今儿继续---话说在1814年出书的《关于概率论的随笔》中,皮埃尔.西蒙.拉普拉斯提出一个假想的生物---它拥有无穷的智慧以至于它知道整个宇宙所处的状态。对于这个厥后被称为拉普拉斯妖的生物来说,已往发生的事和未来要发生的事都酿成了已知的。因凭据艾萨克.牛顿的理论进行盘算的话,已往和未来都由现在完全决定。拉普拉斯妖并不是可以实现的思想实验。在实际情况中,由于初始状态认知的缺失,混沌动力学会放大其造成的影响,从而让预测变得完全不行能。但是,原则上牛顿力学是决定论的。约莫一个世纪以后,量子力学改变了一切。往常的物理学理论告诉我们一个系统是什么以及它是如何随时间变化的。量子力学同样包罗这些内容,同时它还引入了一些新的原则来确定,当系统被视察或丈量时会发生什么。其中最引人注意的是,纵然是理论上,丈量结果也不能完全被预测。我们最多只能凭据玻恩规则预测每种结果泛起的概率--波函数体现每种丈量结果的概率幅,获得每种结果的概率即是相应概率幅的模平方。科学家一直在寻找解释量子力学最好的要领。有许多有力的说法,它们有时被称为量子理论的诠释,它们一个配合的特点是,它们的基本看法都依赖于概率。这就引出了另一个问题--究竟什么是概率?像许多微妙的看法一样,概率是一个看似简朴明了的看法,但仔细考察它时就能发现它的微妙之处。多次抛一枚硬币,它最终是朝上照旧朝下是无可预测的,但是如果抛许多次,就会发现正面朝上的次数约莫占50%,反面朝上的次数也约莫占50%,因此说正面朝上的概率是50%,反面朝上的也是50%。概率是介于0和1之间的实数,有许多种要领来界说概率,我们可以把他们分成两类。一类认为概率是客观的或者物理的,这种看法认为概率是系统的基天性质,是理解物理行为的最好方式。这种看法的例子是频率主义,它将概率界说为多次实验中某事件发生的频率,就像我们抛硬币实验中做的那样。另一类是主观的或证据的看法,这种看法认为概率是主观性的,是一小我私家关于什么是真或者什么将要发生的主观想法或信仰水平的反映。一个例子是贝叶斯概率,它强调了贝叶斯定理,贝叶斯定理是一个关于我们在接受新的信息后如何更新我们新概率的数学理论。贝叶斯学派认为,理性生物在没有获得完全的信息时会相信能想到的所有可能性,但会凭据新获取的信息更新这种可能性。与频率主义相反,在贝叶斯主义中,用概率形容一次独立事件是完全合理的。有趣的是,理解量子力学的差异要领会涉及关于概率的差异意义……”“my personal computer,如何考虑理解量子力学的三种主要要领呢?”“emmmm,一种是动态塌缩理论,例如1985年由Giancarlo Ghirardi, Alberto Rimini和Tullio Weber提出的GRW模型。另一种是导航波或隐变量要领,最著名的是David Bohm于1952年凭据Louis de Broglie的早期想法提出的德布罗意-玻姆理论。最后一个是1957年Hugh Everett提出的多世界理论。每一种要领都表达了一种解决量子力学丈量问题的途径。问题在于传统量子力学用波函数描述系统状态,波函数随时间的变化由薛定谔方程决定。至少在系统被丈量之前是这样的。凭据教科书上的说法,波函数会在丈量时突然塌缩到特定的丈量结果上。塌缩的偏向是不行预测的。波函数给每一个可能的丈量结果分配了一个数字,每一个丈量结果泛起的概率即是相应的数字的模平方。和丈量相关的问题可以表述为:什么是丈量?丈量历程中具体发生了什么?为什么丈量和通常的演化差异?动态塌缩理论或许提供了丈量问题的直接解决要领。他们认为量子系统在演化历程中存在内禀的随机性,因为通常粒子会凭据薛定谔方程演化但偶尔它们也会泛起在一些特定的位置上。这些塌缩很是稀有以至于我们不太可能在在真实的丈量中看到这种情况,但是在大量粒子组成的宏观系统中,塌缩无时无刻不在发生。这说明宏观物体-好比薛定谔的猫-从演化进入可丈量的叠加态中。巨大系统内的所有粒子和其他粒子纠缠在一起,只要其中一个粒子塌缩,其他粒子也会被带上。随机性在这样的理论中是宇宙中客观存在的基天性质。没有任何工具可以精确的决定未来。动态塌缩理论和古老的频率论者的看法相一致。下一次实验将要发生什么无从得知。我们知道的只是多次实验中每种结果泛起的频率。在这种看法中,即便拉普拉斯妖知道了宇宙的完整状态,它也不行能精确的预知未来。从某种意义上说,导航波理论把我们带回了经典力学的宇宙,但有一个重要的差异:当我们不进行视察时,我们不知道也不能知道隐变量的实际值。我们可以完全了解一个波函数,但是我们只能通过视察它们来了解隐藏的变量。我们能做的最好的事情就是认可我们的无知,并引入一个关于它们可能值的概率漫衍。导航波理论展示了一幅很是差异的画面。在这个理论中,没有真正的随机性;波函数的演化是完全确定的,就像牛顿力学中的经典状态一样。这个理论中的新内容是关于隐变量的看法,例如粒子的实际位置,这是需要添加到传统波函数上的隐变量。粒子就是我们实际视察到的那样,波函数只是用来引导粒子的运动。导航波理论中的概率是主观因素导致的。一个既知道波函数又知道所有隐藏变量的拉普拉斯可以准确地预测未来,但一个只知道波函数简略版的只能做出概率预测。最后则是多世界理论,它是我最喜欢的关于量子力学的解释,但它也存在一个最具挑战性的问题,也就是概率是如何被引入的。多世界量子力学的公式是最简朴的。它包罗遵循薛定谔方程的波函数,这就是全部。其中并没有包罗塌缩和附加的变量。我们利用薛定谔方程来预测当我们对一个处于叠加态的量子体系进行丈量时会发生什么。视察者和被视察系统形成纠缠在一起的叠加态。组成叠加态的每个分量中的系统部门都有确切的丈量值,而丈量者可以丈量这些值。Everett的天才想法是这就足够了——我们需要做的是将叠加态每个分量中的系统演化从其他分量中疏散出来,这样就获得了波函数的一个分支,或者世界。这些世界不是人为引入的,它们蕴含在量子力学的公式中。关于多世界理论的想法看起来很是激进和难以接受,但这都不重要。重要的是这种理论中概率的意义是什么。在多世界理论中,我们知道波函数简直切形式,而且它凭据确切的方式演化………从某种意义上说,所有这些概率的看法都可以看作是自定位不确定性的差异版本。我们所要做的就是考虑所有可能世界的荟萃——一小我私家所能想象到的所有情况的差异版本。一些这样的世界遵循动态坍缩理论的规则,每一个世界都由所有量子丈量的实际结果来区分。其他世界用导航波理论来描述,每一个世界的隐变量都有差异的值。另有一些是多世界的理论起支配作用,其中的视察者不确定他们在波函数的哪个分支上。可以认为概率的作用是表达我们小我私家对这些可能世界中哪个是真实世界的可能水平。”“真得好有趣啊,大帅。”“emmm,在夸我么?”苏幕笑着说道。“嗯呐,既夸你也夸量子力学理论。”“好,周末啦,早些睡,晚安,美梦!”“嗯,晚安,美梦!”……四季维度,空间智慧;春夏秋冬,缘来有你。你说,我是你书中的字符,镌刻着意义;我说,你是我乐中的旋律,蕴含着富厚。美梦,晚安!^~^(2019.12.13点滴随笔)

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