La ley del tercero excluido y el gato de Schrödinger
Hay muchas versiones de la explicación del gato de Schrödinger, y todavía hay debate sobre quién tiene razón y quién no. Entre ellos, la llamada explicación ortodoxa de la Escuela de Copenhague dice que antes de la observación, el gato se encuentra en un estado de doble superposición de muerte y vida: el gato está vivo y no vivo. De hecho, esto no viola la ley del tercero excluido (al menos no directamente), porque la ley del tercero excluido sólo dice "...es imposible que ambos sean falsos al mismo tiempo..." y no descartar la posibilidad de que "ambas sean ciertas al mismo tiempo". Lo que viola directa y obviamente "tanto la vida como la muerte" debería ser la ley de contradicción: un gato no puede estar muerto e inmortal (la segunda fórmula).
El principio de superposición de estados, uno de los principios básicos de la mecánica cuántica, dice que un sistema puede estar en una superposición lineal de múltiples estados propios. Si aquí el "sistema" se refiere a sistemas microscópicos, como electrones y otras partículas, la mayoría de los científicos están de acuerdo en la exactitud del principio de superposición de estados; si se refiere a sistemas macroscópicos, como gatos muertos y gatos vivos, el debate es enorme. Lo que usted dijo "el estado de superposición es inobservable incluso si existe objetivamente" es incorrecto. Precisamente por el hecho de que un sistema en las mismas condiciones puede obtener múltiples resultados después de repetidas observaciones, nos vemos obligados a afirmar que el sistema se encuentra en un estado de superposición antes de la observación. Es decir, el estado de superposición es un tipo de resultado de observación. que tiene que ser aceptado debido al estado de realidad objetiva. ¿Cómo podemos decir que es inobservable? Es cierto que el estado de superposición se destruye tan pronto como se observa, pero ¿no significa esto que se puede observar el estado de superposición? Si no es observable, ¿cómo puede ser destruido por la observación? Por lo tanto, no hay estados de superposición en la experiencia humana, sólo estados propios en la experiencia. Si elimina "por lo tanto", es básicamente correcto. Esto se debe a que no existe en la experiencia diaria una situación como "observar el mismo sistema varias veces en las mismas condiciones, pero es posible obtener varios resultados" (tirar dados y otras condiciones no pertenecen a "en las mismas condiciones" porque las condiciones para cada lanzamiento se omiten ligeramente. Hay diferencias), por lo que "no hay estados de superposición en la experiencia humana, sólo hay estados propios en la experiencia". Este hecho no tiene nada que ver con lo que dijiste antes: "... el estado de superposición se destruye tan pronto como se observa".
Por ahora, echemos un vistazo a la relación entre la superposición de sistemas microscópicos y la ley de contradicción. Por ejemplo, parece extraño e imposible que un electrón esté en Beijing y Londres al mismo tiempo, ¡pero es realmente posible en el mundo microscópico real! ¿Viola esto la ley de contradicción? Parece contradictorio, porque "estar en Beijing y Londres al mismo tiempo" equivale a la combinación de "estar en Beijing pero no en Beijing" y "estar en Londres pero no en Londres", los cuales violan la ley de la contradicción. . ¿Pero es realmente una contradicción? Creo que el punto es que la ley de contradicción se refiere al "mismo objeto ..." ¿Es realmente el mismo electrón en Beijing y Londres?
La teoría cuántica de campos se desarrolla combinando la mecánica cuántica con la relatividad especial y la teoría de campos. Cree que el vacío no está vacío, sino un lugar animado lleno de varios campos o estados fundamentales de partículas. Los electrones reales son el estado excitado del campo de electrones, y el estado fundamental del campo de electrones son innumerables electrones virtuales (que aparecen repentinamente y desaparecen rápidamente y no pueden ser detectados directamente por instrumentos, por lo que se les llama "virtuales"). Un electrón real en Beijing puede ceder energía al vacío dentro del tiempo permitido por el principio de incertidumbre (otro principio central de la mecánica cuántica, también llamado principio de incertidumbre), regresando así del estado excitado al estado fundamental: el estado electrónico virtual; al mismo tiempo, un electrón virtual en Londres puede prestar energía al vacío y convertirse en un electrón real. Si este electrón real recién nacido "avisa" a tiempo el vacío de Beijing con la ayuda de misteriosos efectos cuánticos no locales que superan con creces la velocidad de la luz, no necesita devolver la energía transferida por el electrón real original (este efecto ha sido confirmado por experimentos), luego, a juzgar por el efecto aparente, ¡los electrones parecieron saltar de Beijing a Londres instantáneamente! Por supuesto, también es posible que la "notificación" no haya sido enviada o transmitida, entonces el vacío en Beijing devolverá energía a los electrones virtuales a tiempo, haciendo que los electrones reales aparezcan nuevamente en Beijing y los electrones reales en Londres también; devolver energía al vacío en el tiempo, volviendo al estado de electrones virtuales. Es como si nada hubiera pasado.
Como se mencionó en el párrafo anterior, en realidad se trata de dos objetos: electrones virtuales y electrones reales que se intercambian constantemente entre los dos lugares, y también implica la misteriosa comunicación entre ellos a una velocidad infinita. Este no es el mismo objeto definido por la ley de contradicción, por lo que no viola la ley de contradicción. Dado que parece haber dos electrones, ¿por qué se llama un electrón? Porque la misteriosa comunicación garantiza que si se detecta un electrón en Beijing, el electrón correspondiente en Londres debe estar en el estado electrónico virtual del estado fundamental y no será detectado por instrumentos en Londres, y viceversa. ¡Es en este sentido que en realidad son simplemente un electrón real!
Bajo la premisa de asegurar que cada concepto de la ley de contradicción tenga un significado claro, creo que es universalmente aplicable. El problema es que los conceptos de "mismo objeto", "mismo tiempo" y "mismas condiciones" se han vuelto vagos y sutiles en el micromundo desconocido, y parece un poco impotente afirmar su establecimiento absoluto.
Mira nuevamente al gato. Permítanme decir algunas palabras más sobre la vida y la muerte: estos dos estados macroscópicos en realidad corresponden a una gran cantidad de combinaciones diferentes de estados microscópicos, y no existe un límite claro entre ellos. Ahora se reconoce que el paro cardíaco no es un signo de muerte, pero la muerte cerebral sí lo es; la muerte cerebral incluye la pérdida simultánea de varias funciones cerebrales. Como puedes imaginar, estas funciones cerebrales no desaparecen por completo de repente. Es muy probable que algunas moléculas en una neurona o sinapsis no puedan completar la función original al principio, y luego el nervio falla y luego se propaga a más nervios... En resumen, la distancia entre la vida y la muerte De hecho, es muy cerca, y la diferencia entre diferentes combinaciones de microestados correspondientes puede ser muy pequeña.
Cada electrón, protón y otras partículas básicas del gato pueden estar en un estado de superposición de "lo virtual y lo real se intercambian con frecuencia, por lo que el estado cambia constantemente". combinado con todas las demás partículas, los estados se pueden combinar de formas casi infinitas. Una parte de estas configuraciones microscópicas corresponde a la muerte y la otra parte corresponde a la vida; la mayoría de las configuraciones en estos dos campos son muy diferentes (correspondientes a nuestra comprensión habitual de la vida y la muerte), y una pequeña parte no es muy diferente ( correspondiente al estado de muerte reciente). El estado de superposición de vida y muerte de un gato es en realidad el estado de superposición entre innumerables configuraciones microscópicas. ¿Es esto realmente posible?
Un número considerable de personas piensa que esto es imposible. Debido a que la llamada observación no es más que la interacción entre el instrumento de observación y el objeto de investigación hasta cierto punto, y esta interacción colapsará el estado de superposición a un cierto estado propio, no falta interacción entre muchas partículas en el gato; Cuando esta interacción se "acumula" hasta cierto punto, equivale a algún tipo de observación, lo que hace que el gato colapse automáticamente en un estado de "vida o muerte". Aún se desconoce en qué medida y cómo se acumula, pero prefiero esta opinión.
Creo que la definición de materia de Lenin sigue siendo aplicable, pero parece tener poco valor porque "objetivo" es difícil de definir, especialmente en la mecánica cuántica, donde la subjetividad y la objetividad parecen estar más entrelazadas. .
En el marco de la mecánica cuántica, una parte del mundo debe ser, en principio, incognoscible. Por ejemplo, para los electrones en Beijing y Londres, para una determinada observación, no podemos predecir con precisión si aparecerá en el instrumento de Beijing o será capturado por el instrumento de Londres. Sólo conocemos las probabilidades relativas.
Sin embargo, ¿es la mecánica cuántica el principio último? A finales de 2019, la mayoría de los científicos creían haber comprendido el significado del universo, pero se vieron gravemente socavados por las tormentas de la relatividad y la teoría cuántica. ¿Quién tiene tanta confianza en garantizar el principio último?
Si tiene alguna pregunta, continúe la discusión.