夜航船

测量方式参与了物理量的定义

在哥本哈根解释里,一个物理量的意义离不开测量它的实验安排。《上帝掷骰子吗》把这个判断写得很满,甚至说电子没有脱离测量的“绝对动量”。较稳妥的理解是,量子理论给出特定测量下结果的概率分布,不能把经典物体那种预先存在且可以同时读取的全部属性直接搬过来。

玻尔也好,海森堡也好,现在终于都明白:谈论任何物理量都是没有意义的,除非你首先描述你测量这个物理量的方式。一个电子的动量是什么?我不知道,一个电子没有什么绝对的动量,不过假如你告诉我你打算怎么去测量,我倒可以告诉你测量结果会是什么。根据测量方式的不同,这个动量可以从十分精确一直到万分模糊,这些结果都是可能的,也都是正确的。一个电子的动量,只有当你测量时,才有意义。

在经典理论中,这不是一个被考虑的问题。测量一块石头的重量,我用天平,用弹簧秤,用磅秤,或者用电子秤来做,理论上是没有什么区别的。在经典理论看来,石头是处在一个绝对的,客观的外部世界中,而我——观测者——对这个世界是没有影响的,至少,这种影响是微小得可以忽略不计的。你测得的数据是多少,石头的“客观重量”就是多少。但量子世界就不同了,我们已经看到,我们测量的对象都是如此微小,以致我们的介入对其产生了致命的干预。我们本身的扰动使得我们的测量中充满了不确定性,从原则上都无法克服。采取不同的手段,往往会得到不同的答案,它们随着不确定性原理摇摇摆摆,你根本不能说有一个客观确定的答案在那里。

原摘录把“测量扰动”和“物理量如何定义”写在了一起。两者相关,但并不完全相同。前者说测量会改变系统,后者说实验安排决定了哪一个可观测量正在被询问。位置与动量之间的原则限制,见 不确定性原理:位置与动量不能同时精确;实验安排怎样选择波性或粒子性,见 波粒二象性:互斥表现属于同一个量子对象

——收入 书架 · 思维模型