當量子力學遇上貝葉斯理論,薛丁格的貓終於不用既死又活了

2020-11-22 騰訊網

本站之前已經發了好幾篇文章介紹貝葉斯理論。貝葉斯理論的實際應用相當廣泛,就連一些量子力學理論專家,也開始將目光瞄準貝葉斯理論了。

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量子貝葉斯理論的誕生

2002年,美國的Carlton Caves、Christopher Fuchs和英國的RüdigerSchack,三人合作發表了一篇題為《作為貝葉斯概率的量子概率》的短論文,這標誌著量子貝葉斯理論的起源。三人都是經驗豐富的量子理論專家,在這篇論文中,他們將量子理論與貝葉斯概率結合起來,「量子貝葉斯模型」(Quantum Bayesianism),簡稱「量貝模型」(QBism)。

量子力學如今已經廣泛應用到各個行業,它切實改變了我們的整個工業,而量子貝葉斯理論與量子力學的這些技術方面的應用無關。量貝理論重在重新解釋量子理論的基本部分的含義。

量子力學從1925年建立,至今已經接近百年,不論在實驗還是在實際應用上,都證明了該理論的準確性。然而在物理意義的詮釋上,爭議倍出,各家各有各的解釋,誰也不服誰。例如比較常見的詮釋有:哥本哈根詮釋、多世界詮釋、導航波或導向場詮釋、自發塌縮理論等等。量貝理論的出現,為量子力學又增加了一種新的詮釋視角。

量貝理論的基本論點很簡單:量子態不是現實的元素,量子概率是個人置信度的數值衡量。

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量貝理論與哥本哈根詮釋

在量子力學的諸多解釋中,量貝理論的解釋與哥本哈根詮釋有許多相似之處,但也有很重要的區別。

量貝理論和哥本哈根詮釋的區別在於它們對波函數、概率以及塌縮的解釋。

哥本哈根詮釋認為波函數是客觀存在的,但「測量」會破環這種客觀存在,使原本的量子疊加態塌縮到一個具體位置上。量貝模型則認為波函數並非客觀實在,而是取決於每一個代理人,它依賴於代理人的知識與經驗,它只是觀察者所使用的數學工具,是主觀的。波函數的塌縮也不是一個物理過程(測量引發的態的變化),而是在獲取新信息後通過貝葉斯定理對概率的重新估值。

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拯救薛丁格的貓

物理學史上有一隻著名、而又悲慘的貓——薛丁格的貓。這隻貓被放在一個精心設計過的盒子裡,貓和原子同生共死:原子完整貓就活著,原子衰變貓就死亡。問題是原子的波函數是處於疊加態的,這裡可憐的貓則成了「既死又活」的恐怖狀態。

按照哥本哈根詮釋,在測量前,貓就是處於「既死又活」的疊加態,只有進行了測量,貓才能塌縮「死」或「活」狀態之一。而根據量貝模型,原子和貓糾纏的波函數並不意味著貓處於「既死又活」的狀態,它只是告訴代理人在打開箱子時,他能合理地期望會得到什麼結果。在量貝模型下,薛丁格的貓總算可以擺脫「既死又活」的悲慘命運了。

相關焦點

  • 薛丁格的貓——既死又活的貓
    量子力學的基本原理包括量子態的概念,運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應規則和物理原理。當時剛提出來量子力學還算是比較容易讓人接受,但是隨著不確定原理、疊加態和波函數等概念提出來後,就連愛因斯坦都不能再認可了,愛因斯坦到死都沒能認可量子力學。為什麼這些概念的提出後,大家都不能認可或者理解呢?
  • 既死又活的薛丁格的貓,根本就不存在?
    來源:環球科學圖片來源:IQOQI/Harald Ritsch撰文 | 漢斯·克裡斯蒂安·馮貝耶爾對於量子理論的傳統解釋,往往導致許多奇怪悖論,比如薛丁格的貓——貓既是死的又是活的。一種被稱為量子貝葉斯模型的量子理論,重寫了最基本的量子法則,可以把種種量子悖論一掃而空。但是,這又需要付出怎樣的代價?
  • 薛丁格的貓:既死又活的貓,難以理解的糾纏態
    隨著這些年穿越電視劇的影響,蝴蝶效應和薛丁格的貓開始被大眾廣泛流傳。本篇文章就來講一講薛丁格的貓。實驗內容如果放射性物質發生衰變,粒子探測器就能接收到衰變放射出的粒子,然後發出信號讓錘子打碎裝著劇毒物質的瓶子,那麼貓就會死。如果粒子不衰變,貓就會活著。白話說明如果不打開容器觀察貓的狀態,就不能判斷這隻貓是活著還是已經死亡。那麼不能判斷貓是死是活,這個時候貓就處在既死又活的糾纏態。如果一旦觀測了,那麼貓就會只處在死亡或者存活一種狀態,這種狀態稱為本徵態。
  • 薛丁格的貓是指什麼,為什麼會出現「既死又活」的貓?
    對於大多人來說,關於量子力學根本說不出什麼所以然,但這隻貓卻與深奧的量子力學聯繫在了一起,為什麼一隻貓居然能如此輕描淡寫般的示意這樣的一個深奧理論呢? ,所以這隻貓被認為處於同時活著和死了的一個量子疊加態。
  • 既死又活的薛丁格的貓,你有沒有可能讀懂量子力學?
    文/陳根在物理學的發展道路上曾經出現過四大神獸:薛丁格的貓,芝諾龜,拉普拉斯獸,麥克斯韋妖。這四大神獸裡,最為人熟知的、也是量子力學中最著名的思想實驗也許就是薛丁格的貓了。
  • 陳根:既死又活的薛丁格的貓,你有沒有可能讀懂量子力學?
    文/陳根在物理學的發展道路上曾經出現過四大神獸:薛丁格的貓,芝諾龜,拉普拉斯獸,麥克斯韋妖。這四大神獸裡,最為人熟知的、也是量子力學中最著名的思想實驗也許就是薛丁格的貓了。假如有一隻貓被關在一個裝有有毒氣體的箱子裡,而決定有毒氣體是否釋放的開關則是一個放射性原子。在這個實驗裡,如果放射性原子發生衰變,那麼毒氣就會釋放,這個貓就會被毒死。但是這個原子是否會衰變是不可知的,我們想要知道這隻貓是否死亡,只能打開箱子來看。但是在我們沒有打開箱子觀看時,這隻貓是處於生與死的疊加態的,也就是既死又活的狀態。
  • 薛丁格的貓到底是什麼梗?為何一會死一會活,一會既死又活?
    還有十多種理論,這裡不一一說了,反正公說公有理婆說婆有理。  幾十年前的貓——不確定性  有了上面的爭執便有了這個假想實驗,薛丁格描述的是一隻貓放在裝有少量放射性物質的盒子裡。當放射性物質衰變時,它會觸發毒藥瓶上的計數器,導致毒藥瓶被破壞,從而殺死貓。
  • 科學軼事二則:薛丁格的貓既死了又活著?上帝不擲骰子?
    薛丁格的貓既死了又活著?薛丁格的貓(Erwin Schrdinger's Cat)是奧地利著名物理學家薛丁格(Erwin Schrdinger, 1887年8月12日——1961年1月4日)提出的一個思想實驗,是指將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。
  • 波函數揭示薛丁格的貓:本身就是既活又死
    北京時間3月3日消息,據國外媒體報導,「薛丁格的貓」闡述了量子力學中長期存在的一個謎題:貓到底是活的還是死的,或者這只是我們頭腦中的怪誕想法
  • 一隻既死又活的貓——通俗易懂解釋薛丁格的貓原理
    薛丁格的貓是由薛丁格提出的一種理想實驗假說。實驗中,我們在一個封閉不透明的盒子中放置一個放射性原子,一個粒子探測裝置,一隻貓,一個錘子,一個放置劇毒的瓶子。如果放射性原子發生了衰變,粒子探測器就會接收到粒子,發出信號打碎瓶子,貓必死無疑。另一種是粒子不發生衰變,貓活著。然而,實驗不能受光和其他因素的幹擾,所以人們無法查看實驗結果。這樣一來,薛丁格的貓就是一隻既死又活的貓了。人們打開盒子查看是一種宏觀活動,而實驗研究的是微觀現象。打開盒子,就會使微觀和宏觀發生錯亂。
  • 薛丁格的貓是死還是活?| 知識周刊
    今天讀書君就為你選取他的作品《薛丁格的貓:改變物理學的50個實驗》中的一部分,看看這位英國科學家筆下的這隻神奇的貓,是死還是活呢?量子力學悖論✪ [英] 亞當·哈特-戴維斯量子力學悖論1935研究人員:埃爾溫·薛丁格研究領域:量子物理結論:兩種可能性同時存在一隻貓如何能夠同時既死又活?
  • 薛丁格提出「薛丁格的貓」,竟是為了推翻量子力學?
    薛丁格是量子力學的奠基人之一,1926年,他提出了波函數和薛丁格方程,構建了量子力學的一種數學形式——波動力學,奠定了近代量子力學的基礎。但是,他在1935年卻提出一個怪異的思想實驗——薛丁格的貓,這個實驗構建了一隻看上去處於「死」和「活」的疊加態的貓,讓人們感覺量子力學十分荒謬。一隻既死了又活著的貓,這還不夠荒謬嗎?
  • 薛丁格的貓又死又活了85年,從未驗證過,是實驗技術難度很大嗎?
    就這樣,這只可憐的貓在這個盒子裡不知死活的呆了85年。經典學派與哥本哈根派爭論的焦點。以愛因斯坦、薛丁格等經典物理學派的科學家們認為,這隻貓是死是活其實早就決定了。在沒打開盒子前,貓已經處於不是死就是活的狀態,只是盒子外面的人們無法觀測,不知道它到底是死是活而已。只有在打開盒子的那一剎那,觀測到了這隻貓的生死狀態。
  • 薛丁格的貓在講一個什麼道理?真的存在「既死又活」的狀態嗎
    學物理的朋友對「薛丁格的貓」這個實驗是非常了解的吧?但是這個小小的實驗說明了什麼問題呢?可能大家的理解也是五花八門的吧?「薛丁格的貓」是由奧地利物理學家薛丁格於1935年提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗,是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。
  • 薛丁格的貓是什麼?它到底是死還是活?
    什麼是薛丁格的貓 薛丁格的貓,是由量字力學奠基人之一的薛丁格提出的思想實驗。薛丁格為了反對玻爾等提出的量子力學哥本哈根詮釋,設計出了這個半死不活的貓來嘲諷,這個無法完成的思想實驗,把微觀的不確定擴展到宏觀的不確定,給玻爾等人帶來極大的困擾。
  • 如何理解薛丁格的貓?貓到底是生是死?
    ,這便是薛丁格的貓。薛丁格的貓之所以如此令人感到迷惑,因為這隻貓和深奧的量子力學聯繫在了一起。在量子世界,一個硬幣,既可能是正面,也可能是背面,然而,這在宏觀世界是確定的。奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格就將這種狀態用一個實驗表現出來,這就是薛丁格的貓實驗。
  • 薛丁格的貓——是什麼鬼?
    當然,物理學家知道它在上午或下午衰變的機率——也就是貓在上午或者下午死亡的機率。如果我們不揭開密室的蓋子,根據我們在日常生活中的經驗,可以認定,貓或者死,或者活。這是它的兩種本徵態。如果我們用薛丁格方程來描述薛丁格貓,則只能說,它處於一種活與不活的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間,才能確切地知道貓是死是活。此時,貓構成的波函數由疊加態立即收縮到某一個本徵態。
  • 薛丁格貓死了嗎?
    其實我們找貓來做這個實驗是有一定的必然性的,有內因也有外因。內因是盒子對貓有致命的誘惑力,你有一個盒子,就算你不讓貓進來,它也非得要鑽進來幫你做這個實驗。外因是貓的性情恰到好處,如果你不用貓,而找一條狗來做這個實驗,會有什麼樣的結果呀?把狗關在盒子裡,狗「汪汪……」叫了半天忽然不叫了。完了,你知道這個狗死了。所以說,你根本沒有後面打開盒子的必要了。狗實在太吵了,那找一個更安靜的呢,比如找一隻烏龜?
  • 量子力學的悖論,所有人都知道薛丁格的貓,但你知道湯普森的燈嗎
    薛丁格的貓稍微熟悉量子力學的同學們,應該都知道薛丁格的貓鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。
  • 「薛丁格的貓」思維實驗提出,陰差陽錯地宣傳了量子力學
    「薛丁格的貓」屬於一個思維實驗,很多人不了解這個實驗的真正含義,但是也都聽別人提過這個實驗。這個思維實驗的提出,最初目的是為了反對哥本哈根派的不確定性原理,屬於思維實驗並不是現實生活中所做的實驗。而量子力學的提出愛因斯坦也是舉足輕重的奠基人,但是隨著發展哥本哈根派的介入,讓量子力學走入了另外一條路。這一條路是愛因斯坦無法接收的,一個量子同時處於多種狀態,只有觀測的時候才變成一種狀態,愛因斯坦諷刺的提出:上帝還擲骰子嗎?就表達了自己對於不確定性原理的觀點是不贊同的。其實不僅僅是愛因斯坦,很多老一派物理學家都不能理解哥本哈根派關於量子力學的一些詮釋,其中薛丁格就是其中之一。