理解量子革命
购买书 - 卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）的helgoland
Helgoland小说的情节是什么？
Helgoland（2021）对量子物理学进行了梦幻而抒情的研究。这本小书中描述的怪异的亚原子宇宙是一本书，没有什么是完全确定的。
谁读着《赫尔戈兰》小说的人？
- 对科学史感兴趣但不是专业人士的物理学家
- 有抱负的心理纳人，他们想了解更多有关原子的怪异世界
- 任何有兴趣对现实进行超现实主义的人
卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）是谁，他的背景是什么？
物理学家卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）是法国马赛（Marseille）中心的量子重力研究小组的负责人，在那里他担任理论物理学家。他的许多作品，例如关于物理学的七个简短课程，现实并不是它的出现，并且时间顺序是各自物理领域的畅销书。
对我来说到底是什么？看看量子物理学的最新发展。
Werner Heisenberg在1925年夏天无法停止打喷嚏，这恰好是过敏季节。这位23岁的科学家逃到了北海的一个小岩石岛Helgoland，以减轻他的花粉症症状。当他在这里时，他开始小心地思考原子，终于能够深吸一口气。他的发现将对物理和我们对现实的理解产生深远的影响。这些笔记基于物理学家卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）的出色讲故事，讲述了科学家如何发现和发现量子力学的有趣故事。当您浏览本书时，您将了解海森堡的想法告诉我们有关亚原子颗粒的奇异和悖论世界的想法，您将看到他的发现如何发现今天继续混淆科学家的问题。发现干草热如何帮助科学家发现量子物理学，当东西实际上不是一个物体，以及为什么在这些笔记中不需要多个元素。
海森伯格（Heisenberg）是新的且复杂的研究领域的催化剂，称为量子物理学。
在20世纪初，成为一名年轻，雄心勃勃的科学家是一个激动人心的时刻。丹麦物理学家尼尔斯·博尔（Niels Bohr）发现了一种奇怪的现象，使科学家感到困惑已有数十年。他发现，当加热时，原子以其独特的特定频率产生光。这些模式表明，电子是关于原子核的微小亚原子颗粒，仅在距原子核的一定距离处轨道。海森伯格对为什么会发生这种情况感到困惑。为什么电子应仅限于某些轨道构型？如果不需要的话，为什么他们应该以特定可测量的方式在轨道之间跳跃呢？本质上，他想更好地了解量子跳跃的物理。从中获得的最重要的教训是：海森伯格是诞生一个新的复杂领域的量子物理学领域的催化剂。
这是一个困境，因为当时的科学家无法理解电子轨道或这些轨道之间发生的量子跳跃。离散数字用于解释经典物理学中粒子的运动。这些数字用于表示位置，速度和能量等变量。但是，事实证明，在电子情况下建立这些因素是不可能的。当电子跳到轨道之间时，科学家只能看到这些变量的变化，从而限制了它们的观察结果。为了避免这种难题，海森堡集中在可以看到的内容上，即在这些量子跳跃过程中发出的光的频率和振幅。他重写了经典的物理原理，并用一个表或矩阵代替了每个单独的变量，该表或矩阵代表了世界上可能发生的所有潜在变化。但是，尽管算术非常复杂，但结果正是玻尔所看到的。
另一位科学家ErwinSchrödinger采用了一种与其他方法有所不同的方法。他相信电子不仅是绕核绕的颗粒集合，而且是它们是电磁波，周围传播的是电磁波。他还能够通过使用波动方程的更直接的数学来精确匹配Bohr的发现。但是，有一个障碍。波是扩散的，但是当电子检测器检测到电子时，它们是明确定义的点或颗粒，而不是波。
我们如何调和这些显然是矛盾的模型，尽管它们明显不兼容，但它们提供了相同的结果？第三位思想家的麦克斯·伯恩（Max Born）能够提供解决方案。他声称，与海森伯格的矩阵计算相比，Schrödinger的波浪计算更好地解释了电子测量结果，后者只是提供了进行此类观察的机会。看来，在这种新的量子物理学中，电子以某种方式生活为波，直到被外部观察者看到它们。然后他们在一个地方停了下来。这导致了一个新的，令人困惑的问题：为什么会发生这种情况？
由于它们的存在，叠加提出了有关现实本质的具有挑战性的问题。
有一个著名的思想实验，以一种直接的方式解释了量子物理的困惑领域。它在盒子里设有一只猫，上面贴有一个奇怪的小工具。激活后，它发出了强大的镇静剂，有助于使该生物入睡。让我们假设仅在发生某个量子事件时才激活小工具，例如原子的分解。此外，让我们假设Schrödinger的方程式预测，此事件将在任何给定的时刻发生，而一二分之一的机会。结果，我们不知道该事件是否发生在我们打开盒子之前。猫似乎同时睡觉又警报。
这被称为量子叠加，当同一物理空间中同时存在两个相互冲突的特征时，就会发生这种情况。因为这是一个非常困难的概念，所以物理学家和哲学家花了数十年的时间对它的工作方式进行了令人满意的解释。从中获得的最重要的教训是：由于它们的存在，叠加引发了有关现实本质的具有挑战性的问题。它被称为Schrödinger'sCat，它强调了量子物理学中最基本的奥秘之一。尽管叠加似乎是不可能的，但科学家表明它们确实存在。例如，单个光子的光子似乎似乎已经沿着两个完全不同的途径传播了！关于这种奇怪的现实，有各种各样的竞争理论，通常被称为解释。
多个宇宙的想法是一种可能的解释。在这个模型中，猫既睡觉又清醒的概念是合乎逻辑的。结果，由于触发发生的机会是每两个事件中发生的一次，但在单独的时间范围内发生，如上所示。作为观察者，您也生活在其他每个时间表中。实际上，由于存在无限数量的量子出现，因此有无限数量的时间表或宇宙要考虑。
隐藏变量假设是一种竞争对手的解释，它通过将Schrödinger的波与量子粒子本身区分开来避免了无尽的宇宙的存在。根据这一理论，尽管可见的物理世界只有一种形状，但Schrödinger所指示的概率仍以我们尚未理解的真实方式存在。结果，即使我们只观察一只清醒的猫，我们的现实中也存在熟睡的猫的可能性。
但是，有第三种解释，称为量子贝叶斯主义或QBism，这是完全不同的。根据这一理论，叠加和施罗丁的概率无非是信息，并且信息仅部分完成。当观察者打开盒子并查看猫时，他们会更多地了解情况。通过这种方式，观察者通过观察周围的世界来创造现实。但是，这就引出了一个问题，即观察者首先是谁。
关系解释描述了一个宇宙，其中一切总是在变化。
根据外行对量子物理学的理解，量子叠加持续存在，直到观察者干预并确定真正发生的事情。结果，电子在不确定的概率云中围绕，直到科学家带有电子检测器，并通过观察确定电子的真正位置。但是，使他如此独特的科学家是什么呢？她有什么让她赋予她特殊权利的观察者的立场吗？她的实验室外套，精致的技术设备或她作为一种有意识的生物的出现，能够看到，思考和注意的能力都是她成功的因素。事实是，这些事物都不存在。在量子理论的关系解释下，观察不包括在单词的常规含义中看到。实际上，每种互动都可以视为一种观察。
这里最重要的教训是，关系解释描绘了一个世界总是在变化的世界。当涉及到量子理论时，将量子理论称为“观察”有点错误。在物理学的自然世界和特定的主题（通常是人类）之间进行区分，他们从外面的位置观察了这个世界。另一方面，量子物理学的关系解释消除了这种差异。根据这个概念，宇宙中的每个实体既是观察者，又是观察者，并且既观察又观察到。
宇宙中充满了令人难以置信的物体，从光子，光颗粒，彩虹到猫，时钟和星系等等。这些实体通常都不能被称为物理系统，可以在真空中存在。他们不断互动。而且，实际上，确定其特征的物理系统之间的相互作用各不相同。如果某事与其他事物没有任何互动，那么它在任何有意义的意义上都不存在。
以这种方式，所有通常称为信息的物理特征都将其链接在一起。也就是说，他们总是在膨胀，根据情况而出现和消失。这是我们已经知道在某些方面是真实的。速度之类的质量只能通过检查两件事之间的关系来发现。当您在船上行走时，您的速度取决于您是根据船的甲板还是海洋表面进行测量。
想象世界是创造属性的无限关系网络，似乎并不是革命性的，但确实如此。让我们回到Schrödinger的猫的故事。在盒子里，猫要么根据触发器的距离靠近猫，要么醒着，但是从外面，猫似乎都不是。这两种陈述都是正确的，因为如前所述，各种关系会导致不同的现实。重要的是在有问题的时间正在检查任何关系事件或参考框架。
关系模型简化了量子纠缠的过程并消除了其神秘感。
考虑两个光子在量子叠加中同时均为红色和蓝色的光子。直到我们进行观察之前，我们才能确定任何一种条件，就像我们无法识别Schrödinger的猫的确定状态，除非我们进行观察。然而，由于每个光子都有两个可能的结果，因此每种颜色都有50％的概率出现。将这些光子之一送到维也纳，另一个将这些光子发送到北京，然后看看它的发展。如果我们看一下维也纳光子，我们会发现它将显示为红色或蓝色。为了这个示例，让我们假装是红色。现在，当我们看到北京光子时，它应该是观察到维也纳光子持续时间的一半。
但是，这是事情开始变得怪异的时候。如果维也纳光子是红色的，那么无论情况如何，北京光子也将始终为红色。量子纠缠是这种明显神奇的连接的名称。从中获得的最重要的教训是：关系模型简化了量子纠缠的过程并消除了其神秘感。量子纠缠是物理领域中发生的最不寻常的事件之一。尽管两个光子纠缠在一起，但它们的特性相关或匹配，即使它们被大距离隔开。当然，一双红色的手套同样与空间相关联 - 即使它们被大距离隔开，它们也会保留相同的颜色。但是，在看到它们之前，红蓝色叠加中的一对光子既不是红色也不是蓝色。那么，一个人如何与另一个人竞争？
毕竟，第一个光子可能能够以某种方式与第二个传播。尽管如此，尽管信号必须比光速更快，但仍在长距离上检测到纠缠。另外，这对夫妇在分离之前可能会安定下来。此外，一组复杂的方程式被称为贝尔的不平等现象，也排除了这一理论。那么，在这种情况下到底发生了什么？关系模型可能能够提供一些指导。
请记住，在此范式下，只能通过互动找到属性。没有实体可以同时看到维也纳和北京光子的事实意味着它们都没有与另一个相关的实际特征。在任何其他位置。结果，北京中的光子乃至北京的一切都保持在维也纳眼中的量子叠加。任何比较都是毫无用处的，除非并且直到双方彼此见面。
尽管如此，这些看似不同的事件可能会连接在一起。维也纳的一位科学家可以通过电话与北京的一位同事交流。这种相互作用或观察提供了有关维也纳光子红色的信息，导致纠缠的光子出现红色。结果，随着时间和空间的范围没有神秘的联系，而是连接这些关系的网络发生并为他们提供自己的特征。
哲学和科学在各自的研究领域密不可分。
恩斯特·马赫（Ernst Mach）也许是从未被广泛宣传的最重要的思想家。在担任科学家和哲学家的角色中，他产生意想不到的见解和挑战性思维的能力赢得了他的粉丝和批评家，既是广泛的学科。俄罗斯革命者弗拉基米尔·列宁（Vladimir Lenin）在他的著作中严厉批评马赫的作品。另一个革命者亚历山大·博格达诺夫（Alexander Bogdanov）以复仇为代表他们。著名作家罗伯特·穆斯（Robert Musil）将马赫思想的几个方面纳入了史诗般的书《没有品质的人》。此外，爱因斯坦和海森伯格都承认马赫的理论对自己的发现产生了重大影响。那么，马赫提倡在政治，艺术和物理学领域引起这种骚动的革命思想是什么？事实证明，他提出宇宙是由感觉组成的，这与关系量子理论具有奇怪的共鸣。
这里最重要的教训是，哲学和科学彼此之间有着千丝万缕的联系。在整个18世纪和十九世纪，一种被称为机制的哲学假设控制了大多数科学界。从最基本的角度来看，该机制声称现实的工作方式与时钟相似。宇宙是一个被称为空间的巨大的空容器，所有现象都是由在这个容器中彼此严格互动的物质组成的。根据恩斯特的说法，这种范式很有帮助，但它的局限性。他认为机制的概念过于形而上学或空灵。与此相反，他认为科学应该集中在可以看到的内容上，即成分相互作用时产生的感觉。如果听起来很熟悉，那是因为海森堡是由同样概念的动机来研究电子行为，这最终导致了量子理论的发现。
另一方面，Mach的想法具有更广泛的应用。根据他对现实的看法，物理事物不是机械相互作用的自主组成部分，而是创造世界的这些互动的结果。观察者并不认为与整个系统不同。他们也只有对通过遭遇获得的宇宙的感官理解。再一次，这个想法似乎是对量子物理学关系解释的预示，根据该解释的特征与其环境不隔离。
声称马赫对量子物理学有预知知识并不意味着他做到了。另一方面，马赫的观察表明了科学与哲学之间的重要相互作用。如果他没有忽视马赫并坚持如此严格的依从性，那么海森伯格可能不会做出他的开创性调查结果。同样，现代哲学家可能会参与最新的科学理解，以增强和提高对现实和宇宙的看法。那么，当应用于诸如有意识的思想之类的困难话题时，所有这些都如何发挥作用？这将在下一部分中更详细地讨论。
检查人际关系和相关性可能会深入了解思想的运作。
简单地浏览互联网几分钟，就会揭示出多种在各个领域中的量子想法（或更正确地，错误应用）的创新应用。大师称赞量子精神主义，骗局医生促进量子疗法，而技术企业家则荣耀各种量子的胡说八道。量子物理学的内在怪异似乎可以激发对它感兴趣的人的想象力。另一方面，量子理论能否阐明生命的基本问题？它是否能够解释爱，阐明美丽和真理的起源，或者提供对存在的有意义的解释？一点都不。但是，将关系量子理论的思想应用于一个主题，例如意识的本质，可能会开辟新的研究途径和对该现象的探究。
从中获得的最重要的教训是：检查关系和相关性可能会洞悉心灵的运作。通常，思想的哲学为人类思想提供了三个主要模型。有二元论，认为思想是从身体和宇宙其余部分的独特，几乎是精神的实体而存在的。一方面，有理想主义，认为思想包括并说明存在的一切。另一方面，存在幼稚的唯物主义，这就是心理经历只是基本物理过程的结果。
与传统量子理论相比，关系量子理论可以提供对思维的观点。为了理解该短语的含义很重要。意义在人类认知中的重要性不能被夸大。当我们看到迹象，阅读单词或思考想法时，我们知道它们的意思是因为它们与物理宇宙中我们外部的某些东西有关。根据德国哲学家弗朗兹·布伦塔诺（Franz Brentano）的说法，意图是我们相互互动并找到现实的过程。
但是，意图如何成为？解决这个问题的一种方法是查看相关的事实。相对信息是当两个系统相互通信时发生的相关性。掉落的岩石是相对信息的一个示例，当外部物品（岩石）与内部状态（大脑对岩石下降的确定）相关时，它会创建。当这些知识变得重要时，这是因为它会影响身体的反应，即走出发生的一切。
在这种情况下，故意是由外部和内部之间的关系创造的信息产生的：落下岩石的景象信号危险，而您采取行动避免了此信息。当然，跨不同系统进行的物理过程仅在此描述中简要描述。您不得不躲避岩石的事实对您的特定经历一无所知。很难解释这种主观体验是如何产生的。这被称为意识的“硬问题”，它仍然是争议的根源。
研究量子物理学可能会使我们对宇宙的新观点睁开眼睛。
当您看猫时，您会看到什么？您看到的是什么？根据传统的视觉概念，感知主要与信息获取有关。使用猫的形状，头发和晶须，将光子反射并进入您的眼睛。您的视网膜将光转换为信号，然后将其发送到您的大脑。最后，您的神经元将信息转化为可爱的猫的图片，这就是您所看到的。但是，这并不完全正确。实际上，您的大脑对您的眼睛应该看到什么。眼睛继续收集光，但它们只会传递与上一张图片冲突的信号。正是我们所期望的与我们看到的东西之间的这些差异为我们提供了理解外部世界所需的批判知识。从中获得的最重要的教训是：研究量子物理学可能会使我们对宇宙的新观点睁开眼睛。
使用称为投射意识模型的概念，我们可以对大脑发挥主导作用的视力进行第二个解释。根据这种观点，大脑通过不断改善其先入为主的信念和心理表征来回应我们的感官收集的信息来产生意识。这意味着我们对现实的看法是一种不断更新和不断发展的“已确认的幻觉”。在某些方面，科学和哲学是基于相同的思想。人类发展了一个关于世界如何运作的单一形象，然后通过经验和实验，我们发现了现实与世界如何运作的观念与现实不同和矛盾的所有方式。当然，尽管我们的大脑在一秒钟内完成了这一过程，但科学在更长的时间内完成了这一过程。它需要一个社区来测试和发展新的想法，并且要完成该过程需要数十年的时间。
我们的量子物理学理论（包括关系解释）只是这种连续发展过程的最新体现。目前，他们根据目前可以看到，映射和测量的内容为我们提供最准确的现实表示。但是，无论如何，这都是一个非常奇怪的图像。关系量子物理学描述了一个宇宙，其中不存在静态且稳定的物体。与在空间中交互的离散事物相反，现实完全由一个互动网络组成，事件在无休止的泡沫中融合和消散。我们也陷入了人际关系的漩涡中。这种持续的连接可能会导致我们的身份或主观性。以这种方式看到世界似乎很奇怪，甚至是致幻剂，但是暂时，这种幻觉已经得到验证，我们应该拭目以待，看看它在下一步引导我们。
新颖的Helgoland的结论。
这些笔记传达了以下主要信息：在20世纪初，一群年轻科学家（尤其是易过过敏的Werner Heisenberg）开始解构对物理学的传统理解。他们的量子宇宙范式以不确定性和概率为特征，取代了先前的确定性和机械世界模型。根据量子物理学的关系解释，量子现实是由不稳定联系的网络组成的 - 真实和真实可能会根据发生的关系而改变。
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写的 BrookPad 基于卡洛·罗维利（Carlo Rovelli）的Helgoland的团队