初始條件完全相同,期間也沒有任何外界干擾的兩個系統,發展軌跡會完全相同嗎?

時間 2021-05-31 03:06:48

1樓:張智浩

其它的回答基本上都是從「物理」方面/現實方面/「哲學」方面來說的,那我來嘗試乙個「數學」一點的回答。。(嗯,其實根本沒有數學)

既然問題沒說是什麼系統,那就認為一切皆有可能了。通常,對於乙個經典系統,我們會用常微分方程或者偏微分方程來描述它(其實能遇到的量子系統差不多也是個常微分方程或者偏微分方程的水平),所以這個問題大概可以這麼問:乙個常微分方程或者偏微分方程的初值問題解是否唯一?

答案當然是否定的,PDE 我不懂,就舉兩個 ODE 的例子吧:

最簡單的莫過於

如果考慮初值 的話,至少有兩個「顯然解"

當然也可以考慮 之類的解,雖然它不夠光滑;

另乙個例子是前幾天乙個同學問我的考研題

(這個看起來就覺得某個拉格朗日方程可能會長成這樣)

如果考慮初值 的話,容易驗證/不難驗證/留給讀者驗證

對任意實數 , 是解

(當然了,原始題目肯定不是這個初值)

很早以前我考慮過用這種想法來解釋量子力學中測量引起的坍縮,不過後來放棄了。

但是話又說回來了,一般沒這麼多事,大家都只看光滑函式/光滑向量場。

不過我再把話說回來,這並不是乙個數學問題,我上面那麼問其實已經篡改了原問題了。既然我們接受用方程來描述這個系統,那總要評判一下描述得好不好。我們總是傾向於認為乙個物理系統/真實系統的演化是唯一的,這個觀點或明或暗地在(幾乎所有)統計物理書上是有提過的。

(這麼一來似乎已經欽定了問題的回答)所以如果建的模型就不是唯一解的,大家可能會不接受這個模型,當然也可能會用別的方式接受下來。

最後呢,既然說「沒有任何外界干擾」,那就沒有測量坍縮的事情了,系統自身的演化也就僅僅是按照薛丁格方程來走的。

所以我本人對問題的明確回答是:如果兩個系統完全一樣(因而具有相同的演化方式,理論上來說通常是哈密頓量),也有完全相同的初始條件,那發展軌跡應該就是一樣的

不過這個回答似乎沒什麼意義。

2樓:欣賞

一般都可以。1+1永遠等於2

怎麼說呢?當掌握了乙個正確的理論,就可以知道怎麼正確行動。所謂,知難行易。

比如,製造汽車需要物理學。相同的模具出來相同的產品。條件都控制好了,滿街都是一樣的車。比如滿街的五菱巨集光,之光。

但從微觀來說,世界上沒有完全相同的兩片樹葉。

以上是以哲學的視角回答

3樓:WasureMono

這裡是乙個不太專業的人(至少是不懂時空理論)的一氣瞎說。

即便是把時間軸上的『游標』拉回起點重新推出,和第一次推出的『游標』也已經是不同的狀態了(在移動『游標』的人的角度看,只是在往不同的方向移動而已)。

只是從『游標』的角度看的話,『游標』的狀態是回溯了。

所以就我來看,即便是所謂的『回溯時間』,也只是我們對更高的維度理解甚少而已。

4樓:蛋殼那是真的坑

換乙個角度來說,世界上有完全相同的兩個狀態???你定義的初始狀態只是相對的相同,得到的終止狀態也可能只是相對的相同。因為世界上就沒有完全相同的兩種東西嘛!

5樓:TonyK2SO4

其他答主說的已經很詳盡了,我就想吐槽一下題主的描述……兩個初始條件完全相同的系統vs回到過去的某一點……emmmmmmmmmm…

那你為啥不直接想象兩個初始條件完全相同的系統呢……反正人類都做不到啊!有區別麼?……

6樓:

如果是個經典系統的話,就是用牛頓力學描述的系統,同時能保證初始條件完全一致(不能有哪怕億億分之一的不同),同時演化過程也絕對沒有任何的外界擾動(連億億分之一都不能有),那發展軌跡應該是完全相同的。

到了量子力學,這個問題變成了,給定初態和哈密頓量,問末態是什麼。那答案只能是,有百分之多少的機率,在A態上;然後另外,百分之多少的機率,在B態上;最後,還要多少機率,在C,D,E,F....態上。

7樓:

你問題本身所說的和你問題描述所說的其實不是乙個情況。對於問題本身,我的回答是否。對於問題描述所說的時間倒流一次,我的回答也是否。(——魯迅)

對於問題本身非常好回答,因為這個條件事實上是不可能存在的。一切現實的系統都具有開放性,絕對封閉系統是不存在的。那麼在這種情況下,第一你無法杜絕來自環境的物質能量資訊交換,第二由於複雜性的存在,你無法嚴格定義哪些交換屬於「干擾」,第三你無法控制系統內要素發生的隨機運動(漲落)。

因此,你不可能得到兩個歷史完全一樣的系統。

事實上控制變數就是一種還原論方法,真正複雜巨系統裡變數是幾乎不可能被嚴格控制的。我們必須承認還原論方法在過去自然科學上取得的成就,也必須承認近現代以來它愈加顯現的侷限性。

對於問題描述的假設,實際是說,歷史(即系統在某一時空座標系中的軌跡)是不是確定的產物,或者說宇宙中的隨機是不是真隨機。按照現有的自然科學研究結論來說,可以做否定回答,因為現在的基本模型(量子力學標準模型)承認概率是乙個基本的東西,本質區別於拉普拉斯決定論。所以即使時間重來一遍,那些概率分布的該不確定的東西還是不確定(比如電子的分布軌道),也無法保證100%重演上一次時間線。

題主這個問題,總地來講還是決定論的、簡單性的思維痕跡比較重,而系統是非線性的,複雜的,這種複雜性同時體現在時空兩方面(結構和運動)。把概率統計的思想學好,會比較容易理解複雜性。它會帶來乙個思維方式的根本改變。

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