網友問:量子力學違背前因後果論嗎?

2020-12-05 艾伯史密斯

量子力學中的規律,和我們常識有很大區別,量子力學用概率來解釋基本粒子的運動,如果強行引入經典力學的思想,必定會陷入困境。

有言論說量子力學與因果論相悖,指的應該是量子力學中的延遲選擇實驗,在該實驗中,我們後期選擇「放」或者「不放」光子檢測器,似乎會影響光子之前選擇走的路徑,從某種層面來看,似乎是違背前因後果論的。

在經典力學中,只要我們精確掌握了一個系統最初的所有狀態,理論上就能根據物理法則,預言系統今後所有時間的狀態,這就是決定論的思想;哪怕在混沌系統中無法對系統進行長期預言,也只是我們無法得到足夠精確的初始狀態參數而已,本質上混沌系統也是決定論的。

而量子力學不一樣,量子力學是基於概率的,不確定性原理是量子力學的基本原理之一,一切基本粒子的運動,都遵循薛丁格方程的描述,粒子某時某刻所處的位置,是空間的概率函數。

當基本粒子系統足夠龐大後,單個粒子的概率疊加就滿足統計學原理,然後整個系統遵循的規律過渡到經典力學,所以量子力學和經典力學並非完全矛盾,而是在不同尺度和範圍內發揮作用。

對於延遲選擇實驗,本質上是量子力學適用的範疇,如果我們強行用經典力學思想來解釋,就會得到「因果論被破壞」的結論;根據量子力學的根本哈根詮釋,在延遲選擇實驗中,後期放置探測器和不放置探測器,其實是兩組不同的實驗,不能一概而論。

涉及量子力學的實驗,需要把觀察者本身考慮其中,實驗者無法把自身獨立於實驗之外,這正是量子力學和經典力學的最大區別之一。

而在經典力學中,實驗者是獨立於實驗本身的,不會因為換了實驗者,或者換了一套測量裝置就導致實驗結果出現本質的差異;所以在延遲選擇實驗中,說違背因果論的觀點是片面的,因為你用了經典力學的思想,去理解量子力學現象。

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