微观世界一切都是概率吗

微观世界必须用概率,不能用肯定性语句,因为微观世界本身就是不确定的,这个不确定性并非我们人类的物理学发展的不够好,也不是我们的观察仪器不够先进,而是微观世界的本质属性,但是有没有一种方法,能够用非常肯定的语气来表达一个微观粒子将来必然发生某事呢。

什么是拉比振荡,其实理解起来很简单,因为描述一个微观粒子我们只能用概率,当你把一个微观粒子放进某个小空间内后,我们只能这样说:3秒后微观粒子在中心位置的概率是30%,4秒后微观粒子在中心的概率是70%,5秒后微观粒子在中心的概率是90%,类似这种概率方式来表达。

但是不知道大家发现没有,随着时间的推演,微观粒子在中心位置的概率值其实是一直在变化的,如果你有兴趣研究下这个变化,其实是非常有规律的变化,这个概率值会忽高忽低一直在0和1之间震荡,我们就称这个为“拉比振荡”。当然实际的拉比振荡比这个要复杂的多,这个只是简化版本说明。有了这个拉比振荡,你只需要画出微观粒子概率值的一个曲线图,横坐标是时间,纵坐标是概率值,你把这个图一画出来就会发现类似如下的函数图。

大家发现没概率值一直在0和1之间震动,而且函数图非常有概率,有点类似我们的正弦函数。所以我们只要搞懂了这个函数表达式到底是啥,那么就可以求出当概率等于1和概率等于0时对应的时间值是多少。概率等于1表示必然会发生,概率等于0表示必然不发生。

所以我们掌握了拉比振荡,就可以利用这点预测出微观粒子未来某个时间一定会如何,或者一定不会如何。这就是一种肯定性表达。和宏观世界我们用牛顿力学来预测一个物体将来的状态是一个道理。但是宏观世界的肯定是一种“完全肯定”,因为宏观世界我们利用牛顿力学可以预测未来任意时间点物体必然会如何,但是微观世界我们利用拉比振荡只能预测一个微观粒子未来某几个时间点一定会如何,不能预测未来任意时间点一定会如何。

所以从这个角度分析不难看出,宏观世界的确定性的确是完备的,而微观世界的确定性的确很弱,应该说微观世界大部分时候都是不确定的,只有极少数特殊情况的某个时间点才确定。而造成微观世界的不确定性,并不是由于我们目前科学发展得不够好,而是微观世界的内在属性。

当然也许你会问:宏观世界也有很多不确定的事物存在啊,比如混沌系统。不可否则混沌系统的确很难确定,但是这种不确定性并不是宏观世界内在属性,而是因为变量实在太多,以人类目前的科学水平还无法将其确定下来而已。所以宏观世界的不确定性和微观世界的不确定性完全是两码事。前者可以靠科学的进步不断完善,后者则是无论科学如何进步都无法改变这个“微观世界的不确定性”,希望大家要把这两者分开。

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