物理学上的观测者真的存在吗？如何定义？

有一些物理原理似乎是依赖于观测者的，比如测不准原理，比如退相干理论。从物理学家的角度看，观测者似乎是理所当然的就是他们自己，但是如果从生物学的角度看，什么样的实体可以算观测者呢？

人类，似乎公认可以当观测者。

猩猩呢？假如把薛定谔猫换成一根放在盒子里的香蕉，盒子有一定概率能打开，那猩猩对香蕉的观测是不是和人类等价呢？

鲫鱼呢？

涡虫呢？

水螅呢？

某个单细胞生物呢？即使是单细胞生物，你也能设计出一个能放出某些化学物质的装置，让它能察觉到某些物理过程的结果。



如果换成一台高度复杂自动机器呢？比如未来某种高智能的机器人能否作为观测者？

然后，如果我逐步简化这台机器，最后减少到只有两个零件，但是可以对物理过程的结果起反应，那么这台机器是否算是观测者呢？

这个，好像又要熊等量子力学学得很精通的来说了，我怕自己给出的答案不够精准啊……

薛定谔的猫 以前貌似看过  反正理解不了

我感觉,,物理学的角度看,观测者就是一台测量仪器,,,而所谓测量仪器,不过是一个与某一物体发生相互作用的另个一物体罢了,,,就是说,,对于相互关联的两个物体,观测者与被观测目标的选取是任意的,,,,,,
生物学的角度什么的我就完全不懂了,,,,,,,,,,,,,,,,

我感觉,,物理学的角度看,观测者就是一台测量仪器,,,而所谓测量仪器,不过是一个与某一物体发生相互作用的另 ...
feng1734 发表于 2011-4-7 20:25

                               
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    这当然也是一种解释，但是如果推广开的话，似乎会出一些问题。比如，“两个中子相撞，然后弹开”。我们取其中一个中子作为观测者，对它而言，它必然可以观测到另一个中子的位置，否则它无法相撞；它同时也可以观测另一个中子的速度，否则它无法一定速度弹开。但是，这不就违反了测不准原理了么。

回复 5# vimb
我实在是没办法想象一个微观粒子眼中的世界是怎么样的,,,,,,,这种无力感基于以下原因,,,,

可以制备如下两种状态的中子,,,,
第一个,尽可能精确测量一个中子的位置,这样,依据不确定关系,这个中子在这次测量以后将进入到一种动量不确定性非常大的状态,也就是说,测量后,中子将从这个确定位置向空间中各个方向以各种不同大小的速度同时扩散开来,,,,,
第二个,捕获上面的那个中子,然后尽可能精确测量他的动量,依据不确定关系,这个中子接下来会进入到一个以固定动量运动,但却几乎无处不在的状态,,,,,,

由于以上两种状态确实的存在,,所以严格的说,不可以认为中子是集中于空间某一区域的一种物质,,,所以,我们所谓的"位置"和"速度"的概念基本上在中子眼中是无法理解的,,,,一个中子不能观测到另一个中子的位置或速度,,他能感受到的对于我们来说应当是同样无法理解的概念,,,,,,,,,,,,,,,,,,

有一些物理原理似乎是依赖于观测者的，比如测不准原理，比如退相干理论。从物理学家的角度看，观测者似乎是 ...
vimb 发表于 2011-4-7 19:57

                               
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    嗯。熊在美国，等他来回答，估计时间比较长。好待我也是科班出身，先凑合说两句，精准的，回头还是听熊的。

大该是这么层面几个意思。
01. 量子力学的公式早就有了。但是对这个公式（薛定谔方程）的解释有很多种。无论哪一种，推导到最后，都会遇到可怕的“怪兽”。
02. 最科班的解释就是所谓的哥本哈根解释了。
03. 哥本哈根解释里面，涉及到了观测者。（这就是这种解释碰到的“怪兽”）
04. 观测者实际上是指的“意识”，或者说有意识的东东。
05. 除了人以外，还有什么东东是有意识的，是一件说不清的事情。（要不说是怪兽呢，也就是LZ提出的问题）
06. 或者说意识是什么，本来就是一个说不清的事情。
07. 意识的引入，导致在哥本哈根解释里面，量子力学，本质上是“唯心”的。（这个理解我不知道正确不正确，欢迎拍砖）
08. 另外的一些解释，大部分都是希望可以把“意识”这个传统意义上和物理没有关系的“怪兽”，从物理世界剔除出去。
09. 包括类似退相干，多宇宙，多世界，多历史..................各类解释都企图把“意识”赶走，但是都遇到了各自更大的问题（其他更多的怪兽），或者说更大的不“合理”性
10. 止前没有合理解释。LZ想怎么认为可以。只要自恰，于实验相符。当然。也许LZ的解释有可能成为真正的“事实”（按照哥本哈根的解释，在量子力学里，“事实”是什么，是不一定的。）

回复  vimb
我实在是没办法想象一个微观粒子眼中的世界是怎么样的,,,,,,,这种无力感基于以下原因,,,,

可 ...
feng1734 发表于 2011-4-7 23:21

                               
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    我觉得你还是在试图把中子拟人化，但是我认为，当我们仔细考察所谓“人”的时候，会发现其实他和普通物质没什么不同，进一步的推论就是：要么任何物质都可以拿来做“观测者”，要么不存在所谓的“观测者”。从这个两个角度来建立的实验，其结果和从“物理学家就是观测者”的角度来建立的实验似乎并不一样。

嗯。熊在美国，等他来回答，估计时间比较长。好待我也是科班出身，先凑合说两句，精准的，回头还是 ...
JoshuaShaw 发表于 2011-4-7 23:42

                               
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    回答很专业，受教了。


既然有怪兽，那它是通过数学方程式体现出来的，还是从建立数学模型时的约定体现出来的？


我个人感觉，怪兽似乎是在建立数学模型时出现的。如果是这样，是否存在某种不需要观测者的数学模型，但同时又能兼容已有基于测不准原理的数学方程式？

回复 8# vimb

其实,我更喜欢你说  我是在将人中子化,,,,,,,,,,,,,,,,,,

回答很专业，受教了。


既然有怪兽，那它是通过数学方程式体现出来的，还是从建立数学模型时的约定 ...
vimb 发表于 2011-4-8 21:12

                               
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    我个人以为，所谓的“怪兽”是这样的一些东西。它源自于对薛定谔方程的解释，本质上涉及到对我们这个世界本质的认识。而这种认识本身是和我们日常生活中的常识相背离的。

    就好象哥本哈根的解释，这个解释导致了在物理学中出现了意识。实质上也暗含了这个世界的本质是唯心的。就从这一点上来说，是和我们的常识是不相同的。而具体到你在上面提出的问题，什么是观测者。那么哥本哈根的解释不需要解释什么是观测者。它实际暗含了，对于不同的“观测者”（可是是人，动物，机器），这个世界是不同的（和你的常识有矛盾，因为常识告诉我们世界是唯物的，只有一个客观的，不变的世界）。我们无需说明什么是观测者。我们只需要假设，这个世界对于不同的观测者是不同的就好了。这里的矛盾，无论是真谬还是佯谬，就是所谓的怪兽。

我个人以为，所谓的“怪兽”是这样的一些东西。它源自于对薛定谔方程的解释，本质上涉及到对我们这 ...
JoshuaShaw 发表于 2011-4-8 23:12

                               
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    我暂时接受“世界是唯心的”。那对我在5楼提出的问题该怎么处理呢？

我暂时接受“世界是唯心的”。那对我在5楼提出的问题该怎么处理呢？ ...
vimb 发表于 2011-4-9 00:14

                               
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感觉上，假设两个中子相撞，同经典时间中两个弹性小球的相撞是相似，这一点，本身不太合理。不过一时没考虑明白哪里不合理。

是否可以详解解释你想象的过程。

关于中子相撞，也有其他人跟我说不合理。

我这里辩解一下：首先中子和中子貌似是可以相撞的，虽然“碰撞”的本质可能和宏观小球有些不同；中子的速度和位置在一定精度上是同时存在的，虽然不像宏观物体那么稳定；中子也应该符合动量守恒，虽然表现形式可能也会不太一样。

如果实在不喜欢碰撞的说法，我这里再提一个广义的：粒子A同时传递两个不同的力学量给粒子B（B作为观测者）。

物理学上这种情况是否可能呢？

另外，有人有这样的解释：观测A的属性a，可以理解成拿a对应的本征态去左乘A。

这样貌似把观测者转变为了求解方程式的过程，是否算是绕开了“唯心问题”？

两个中子相碰,,说起来就是求解一个二体的薛定谔方程问题,,,方程中包含一项与强相互作用相对应的势能项,而系统的初始状态由两个中子各自的初始状态合成,,,,不知道末时刻的精确解是什么样的,不过大概也就是两个远离的波包吧,,,,,,

回复 12# vimb


    他在上面说道 "这个世界对于不同的观测者是不同的"  我觉得就已经把5楼解释了,,,,中子眼中,没有不确定关系,没有位置和动量的概念,,,,,

我记得当时在高中学量子物理的时候，也讨论过这个问题。

5楼的那个问题好像当年爱因斯坦和波尔已经争论过。爱因斯坦提出的假设就是，我们测定两个两个粒子在碰撞前的状态，和其中一个粒子在碰撞后的状态，我们就能判定另一个粒子在碰撞后的状态。而波尔给出的解释是，相对于这个碰撞的事件中，我们无法在碰撞后仅对其中一个粒子进行测定而忽略另一个粒子。

回复 18# RobotC


    是想说epr佯谬么,,,?还是别的什么东西,,,,,