怎麼理解「什麼是可觀測的,什麼是不可觀測的,不由人來決定,而由理論本身決定」?

時間 2021-05-30 16:34:06

1樓:YorkYoung

因為乙個大概念裡面實際用得到少得很,就像實數那麼多,我們真正能用到的能有幾個?就是整數,我們用到億都差不多了,無理數套2個根號的代數數都算狠,至於不能用根號寫出來的代數數就別說了,超越數除了e、π這些又能用到幾個?

乙個物理量理論上可觀測和實際上我們能夠通過某種儀器觀測是兩回事,存在觀測儀器是技術問題,不是理論物理能夠考慮的東西。

在經典力學中,可觀測量是相空間中的函式(實值函式)

可是這些函式這麼多,我們能用到的能有幾個,首先如果要求 是初等函式已經死了一大片了,就算是初等函式復合套了3層以上也夠煩了吧。

當然,貌似對於物理學家來說,所有的函式都是解析的。

在量子力學中,可觀測量變成了希爾伯特空間的自伴運算元,當然就有些不能寫成X,P函式的東西混進來,最著名的就是自旋了,而且還有很多根本就說不上號的東西,和座標、動量、自旋都沒關係的。

根本來說,定義乙個東西列舉法是很糟糕的方法,我們現在欽定乙個有限的清單為可觀測量,不但難以記憶,而且隨著科學發展也遲早會失效。所以乙個好的定義必然是抽象的,泛泛而談的,這樣它會包含我們用得到的,也會有很多用不到的。

比如什麼是向量,是定義了加法和數乘運算的並滿足8條規律的集合中的元素,我們自然可以把我們見過的,陣列、有向線段、方向導數運算元等東西包含進去,但還有各種沒見過的,可能直到人類滅亡都用不到,但我們必須這麼定義,因為這樣定義實際上是抓住了具體的各種事物的抽象共同點,將來發現了新的事物也許能還套得上。

當然也可能整個理論都失效了,但把乙個東西定義得廣泛點起碼失效得晚點,比如不再把可觀測量定義為相空間的函式,就使得我們不需要為了自旋就對量子力學再做大改。

問題答完了,下面懟乙個說法「規範變換之前,動量是可觀測量,做了規範變換,就變成不可觀測量了」。

我沒被「大神」教育,不清楚這位「大神」本來的意思是什麼,只能猜,一般書上寫的動量運算元是

對波函式 做 規範變換 ,則有

這樣動量就變成了

這乍看似很像有了磁場,但實際上 ,由於此時 ,必然有 。

好那麼真的有磁場呢?這裡的動量也只是運動學動量,而正則動量也是對易的。

這還不算,憑什麼不對易了就不算可觀測量,只是不可同時觀測,單獨觀測其中任意乙個不是也行?角動量各分量不對易,角動量就不可觀測了?

如果是說求導加函式相乘這種東西,沒法用傳統理論套就說明高數不及格,一階線性齊次方程的解法是基礎得不得了的東西了,看了通解就知道這個運算元的譜性質和普通的導數運算元沒有任何區別,二者是相似的,我相信「大神」不會犯這種低階錯誤。

量子力學中的可觀測性只有乙個要求,就是自伴運算元,判斷可不可觀測,只能看 是否成立,既然 規範變換沒有改變動量的自伴性,那麼動量就永遠都是可觀測的。

真不可觀測的運算元有,產生運算元湮滅運算元就是。散射運算元也不可觀測,散射截面和散射運算元什麼關係,懂的自然懂,不用我多說。

2樓:Miiii

物理中的觀測,指的是「能夠被知道」,而不是通常認為的用肉眼等探測器來「看到」。因為後者包含太多額外的生物、神經、主觀、技術程度與幾何構造等因素,從而使你認為的「觀察」與實際不符。

比如相對你運動的尺子,長度變短了,是指在你這個參考係裡邊,那尺子確實變短了,而不是說你能夠「看到」那個尺子變短。你看到尺子的長度需要尺子兩端的反射光同時打到你視網膜上,但凡尺子跟你偏差乙個角度,都會造成尺子有一端你先看見一端你後看見,在這先後時差中,尺子就會移動一段長度,造成你看到尺子的長度和實際完全不一樣。

所以什麼東西是怎樣的,不是由人在主觀上來決定的。你只要知道它沒有理由不存在就行。

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