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量子力学是一场“掷骰(tóu)子”的概率游戏。
在牛顿经典物理学中,只要进行足够的计算,粒子的状态都是可以完全确定的。但量子力学认为,我们无法确定粒子的分布,只能掌握粒子出现的概率。
薛定谔在研究原子的过程中得到了一个方程,其中的 ψ (普西)函数代表了电子在空间中的分布。薛定谔一开始以为,ψ 代表了电子的实际分布位置。但波恩却指出,ψ 函数代表的是电子出现的概率,并不是实际位置。电子的分布是一种随机分布。
量子力学颠覆了“决定论”。在经典物理学中,一切事物之间都是有因果联系的。只要掌握了足够多的规律,拥有足够强的计算能力,就可以掌握所有事物的过去和未来,这种观点被称为“决定论”。但量子力学提出,我们不可能预测一切事物,只能预测事物发生的概率,上帝是在玩“掷骰子”的概率游戏。这一观点从根本上否定了决定论。爱因斯坦说:“我毫无保留地相信,上帝是不会掷骰子的!”。直到他去世前都不相信量子理论,但量子力学中的“不确定性”确实推翻了“实在论”。
“不确定性”原理指出,我们无法同时精确地测量电子或其他微观粒子的位置和速度,并且,我们的观测行为本身,会对测量结果造成干扰。所以,我们不能说世界的本质是什么样的,只能说我们观测到的世界是什么样的,甚至可以说,根本就不存在一个客观实在的世界。海森堡在研究中发现,当我们在测量电子的速度和位置时,如果对速度的测量越精确,那么对位置的测量就越不精确;反过来也一样,对位置的测量越精确,对速度的测量就越不精确。这就是大名鼎鼎的“海森堡测不准原理”,也就是“不确定性原理”。
科学家们进一步研究发现,能量和时间,也存在着这种不确定性的互补关系。如果能量测量的越精确,时间就越模糊;如果时间测量的越精确,能量就会开始起伏不定。许多物理量都遵循着海森堡的不确定性原理,此起彼伏,难以捉摸。
“不确定性”原理意味着,我们的观测行为本身,会影响我们的观测结果。采取不同的观测方式,会观测到不同的结果。因此,我们无法把握事物的本质状态,甚至可以说,在量子世界中,根本就没有一个绝对客观的实体或者外部世界。
假如你现在看到了一匹红色的马,那如果你带上墨镜,那这匹马的颜色在你眼中就变了,而如果你是一位色盲患者,那马在你眼中又会是另外一种颜色。我们其实并不知道马在本质上是什么颜色的,只能说马在我们的观察中是什么颜色的,甚至可以说,马根本就没有什么“本来的颜色”。(颜色是没法被描述的,比如说我们大多数人说的红色,在5%的所谓色盲男性的眼里他也有自己的理解,只是和我们不一样而已。)
这个问题听起来好玄,佛教和基督教都讲究因果关系,相信做坏事一定要变猪狗或者是进地狱,从善就会成佛或者上天堂。那信仰“不确定性”的科学家,应该是不相信这个因果轮回的,当一个事实存在的时候已经输入了很多测量参数,去推这个事实的原因已经没有太大的意义。
所以,“拿到手的才是自己的”这个说法很有道理。
经典物理学建立在微积分的基础之上,是靠数学推导出来的,认为一切的自然过程都是连续不断的,可以无限切分。但普朗克却发现,能量的传输并不是连续的,而是有一个最小单位叫“量子”。整个经典物理学的大厦因此摇摇欲坠。
即使我们掌握了电子的初始状态,拥有最强大的计算工具,考虑了所有可能的影响,也不可能准确预言电子的位置。这不是因为我们的能力不足,而是大自然从根本性质上就是不可预测的。
我们的观测行为本身,会影响我们的观测结果。采取不同的观测方式,会观测到不同的结果。 物理学或者其他科学,都没法去研究一个所谓的“客观实在”的世界,人类并不知道宇宙的客观本质是什么,只知道我们观测到的宇宙是什么样的。
任何事物都只有在被观测的时候才有意义。最近我们的触摸芯片在一个手环产品上做唤醒检测按键,遇到有时候按键不能唤醒的问题,但是搭上示波器或者万用表去测试,却一直发现不了问题。只要不测量,就随机出现不唤醒;一测量就不出问题,我们戏称这个产品有“量子”态。当然这个是戏称了,实际上是芯片对电源和地敏感,在LAYOUT的地处理不好的情况下,通过并地电容的方式去减小出现问题的概率。
注意,我说的是概率。实际上现实世界充满不确定性,成功人士的成功模式没法被复制,这就是不确定性。要成功,是需要增加成功的概率,这个也是可以通过数学计算来实现的。
回到文头的游戏,您是按下哪个按钮了呢?因为红色按钮可能一毛钱都拿不到,稳健人士就选择蓝色按钮,稳拿100万,回去买个小房,改善下生活,很不错。但是敢于冒险的就选择红色按钮,赌输了就算球了,赌赢了一秒钟赚一个亿,比王首富的小目标都容易,从此走上人生巅峰,跻身亿万富豪行列。听起来这两个选择都不错。
其实,还有第三选择,这就是概率问题。您在按下按钮前可以搜素自己的朋友圈或朋友的朋友圈,看是否有身价千万的朋友,你可以与其合伙,说目前有这个机会搞个大的,你给我100万,卖一个红色按钮的机会给你,若按对了,得到的1亿我们2/8分;按错了,我就得这100万。那么结果是:你得到100万,或者是2100万。你看这个收益是不是大了很多。
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不确定性颠覆了因果的哲学思想,我们应该多做概率大的事情,“君子不立危墙之下”也是这个道理。赌博和炒股,以及这两年用“区块链技术”掩盖的很多ICO炒作,这些东西最大的概率是参与者最后总和是亏损的。赢家有没有呢?有。比如炒股,赢家是交易费抽水的;比如赌场,就算是赌大小这个50%概率的,赌场会在赢的玩家手上抽水;虚拟币这个谁赢呢,是卖“挖矿”机的那些做显卡的公司。