為什麼我們說微觀世界裡面一切都是概率?

2020-10-10 小彭來給您解惑

不知道大家是否聽過這樣一句話「微觀世界裡面一切都是概率」,這句話的意思其實是說在微觀世界裡面一切都是不確定的,每個物體的運動狀態都處於所謂的「疊加態」,也就是多個運動狀態的疊加。既然是疊加就意味著不確定,所以微觀世界裡面一切都只能用概率來描述,不能用肯定語句來描述。

通過以上分析可以看出,研究微觀世界的規律比研究宏觀世界要難得多。因為我們研究規律的目的是啥?不就是讓不確定變得確定。比如我們看見某個人扔了一個小球,在牛頓力學還未誕生之前,我們並不能精準預測小球的運動軌跡,小球將來的運動對我們來說有很大的不確定性。但是隨著物理規律的探索和發現,我們運用牛頓力學就能精確計算出小球將來每個時刻的狀態,也就是把「不確定」變為「確定」。

分析到這裡不知道大家是否隱隱感覺,量子力學對於微觀世界的研究好像不夠「完善」。因為量子力學對微觀粒子的預測,只能是用概率來解釋,比如量子力學會告訴你電子在未來某時某刻,處於某個位置的概率是30%,量子力學絕對不會告訴你未來某時某刻,電子一定處於哪個位置。既然量子力學不能用確定性語句來預測一個微觀粒子將來的運動狀態,是否意味著量子力學不夠完備?

如果你也認為量子力學不夠完備,那麼恭喜你,你的思想和愛因斯坦非常相似。愛因斯坦也認為量子力學不夠完善,因為量子力學只能用概率解釋一切,而我們宏觀世界卻可以用肯定性語句來解釋一切。是不是量子力學理論其實還有更深層次的東西我們還沒探索到,所以只能被迫用概率來解釋。

其實這裡有兩種可能性導致量子力學只能用概率解釋一切,第一種可能就是剛剛說的量子力學理論不夠完備,第二種可能就是微觀世界本身就處於不確定狀態。大家覺得哪種可能性更大?相信大部分人會選擇第一種,也就是愛因斯坦認為的觀點。但是根據目前現有理論的研究發現,第二種可能性更大更接近事實真相。因為微觀世界的確本身就處於不確定狀態,既然本身不確定,你又如何用確定性語句來解釋微觀世界。

也許有人會問:你怎麼知道微觀世界本身不確定?我們探索物理規律本質上就是把「不確定」變得「確定」,如果這個世界本身就不確定,那豈不是我們探索物理規律的目的本身就錯了,以後我們遇到不確定的問題時,都可以這樣解釋:它本身就不確定,我何必去研究它呢?

其實這樣想就錯了,因為微觀世界本身處於不確定狀態,並不意味著說微觀世界就毫無規律。恰恰相反,微觀世界的不確定性恰好就是微觀世界的規律。我們研究物理的確是為了把不確定變得確定,但是我們更深層次的目的是總結出「規律」來,讓規律能夠服務於我們。

所以量子力學本身來說,雖然只能用概率來解釋微觀世界,但是有了概率這個武器,我們依然可以把很多不確定的事情變得確定,比如現在的晶片技術就會大量用到量子力學理論,利用微觀世界的不確定特性,我們可以把很多事情從不確定變得確定,就這麼簡單。我是小彭來給您解惑,如果喜歡文章可關注。

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