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为什么不解释为粒子状态一直是确定的只是在观测之后才被人类和宇宙知晓

小G 2023-05-07 262 浏览

为什么不解释为粒子状态一直是确定的只是在观测之后才被人类和宇宙知晓

量子力学中的“测量问题”

量子力学中的“测量问题”一直是一个备受争议的话题。在经典物理中，物体的状态随时都是确定的，无论有没有观测者。然而在量子力学中，物体的状态并不是一直都存在的，而是由波函数所描述的可能性分布。这种情况下，人们就会有一个自然而然的问题：究竟什么是观测？为什么只有观测才能让物体的状态变得确定？

波粒二象性及量子叠加态

为了更好地理解“测量问题”，我们需要先了解波粒二象性及量子叠加态。对于微观粒子，比如电子、质子等，它们的粒子性和波动性是并存的。当测量一个微观粒子时，它的波动性就会坍缩成某个确定的状态，这就是著名的“波函数坍缩”。而在测量之前，粒子则处于量子叠加态，即具备多种可能性的叠加状态，这些可能性的概率由波函数所描述。

大量实验证实“测量问题”

在实验中，科学家们通过测量光子、电子等粒子的运动状态和位置等参数，来验证“测量问题”。结果表明，只有在测量时，粒子的状态才会坍缩成某种确定的状态，否则它们将一直处于量子叠加态。而如果不进行观测，波函数则会继续演化，覆盖更多的可能性。这就是为什么人们认为粒子状态在观测之前并不确定。

关于观测与交互作用

“测量问题”之所以存在，是因为观测本身就带有一定的交互作用。在量子力学中，粒子与观测仪器之间存在交互作用，这就意味着观测本身会对粒子状态造成影响。当粒子受到测量仪器的干扰或测量仪器内部的状态改变时，就会导致粒子状态的坍缩。因此，观测作为一种特殊的交互作用，才能让我们知道粒子的状态，但同样也会对粒子的状态产生影响。