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岳东晓 -- 珍珠湾全球网 ... http://ydx.zzwave.com [收藏] [复制] [分享] [RSS] 岳东晓 -- 珍珠湾全球网

日志

科普:物理规律从何而来(5)-- 没有规律

热度 6已有 11174 次阅读2013-6-13 08:42 |个人分类:科普|系统分类:科技

在《科普:物理规律从何而来(4)》中我解释了理想气体状态方程的物理原理,我们得到的基本概念是:其实气体分子的运动是没有规律的随机的,气体压强、体积、温度等宏观量之间的关系其实是一种统计关系,对应的物理理论称为统计力学。一个系统所处的状态不过是它最可能的状态--由没有规律到有规律,自然奥秘的面纱似乎在逐渐消失。

大量粒子(如空气)的物理规律可以用统计力学来研究,那么单个粒子的运动规律又如何从更基本的原理推导呢?

举例说明,一个物体从一点运动到另一点,有无穷多条路径,为什么它会走直线,而不是兜几个圈子再抵达目的地呢?你也许会说,那是牛顿第一定律起作用。但我们现在问的恰恰是为什么有牛顿第一定律。

事实上,如果我们研究微观粒子,如一个电子,我们会发现它并不会做直线运动,而完全可能偏离直线轨迹,这是牛顿力学不能解释的。物理学家们经过研究,终于得出一个惊人的结论:其实物体从起点到终点确实走过了所有的路径,包括在中间兜几个大圈子再到终点。每一条这样的路径的几率都是相等的。在计算物体运动的时候,必须考虑所有可能的路径。这在物理里面叫着路径积分,剩下的就是从数学上研究这个路径积分。


相关的计算表明,当物体质量很大时,有一条路径是最可能的,而其他路径互相抵消,这条最可能的路径就是牛顿力学的路径,对于自由的物体来说,就是直线运动。因此,经典的牛顿力学可以从路径积分推导出来。

牛顿力学只适用于宏观物体,路径积分的适用范围包括微观粒子,可以解释微观现象。其数学形式跟我们前面提到的统计力学非常类似。经典物理里面,物体的轨迹是固定的、可以预知的。运用路径积分我们能够得到的只是粒子出现在某个位置的几率,而不能确定粒子肯定会出现在某个位置,这与经典物理的确定性是截然不同的。这一理论又称为量子力学。

粒子可能采取任意路径,也就是完全没有规律,推出粒子最可能的路径,也就是得出规律,这是物理学的又一个巨大突破。





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发表评论 评论 (35 个评论)

回复 追求永生 2013-6-15 01:36
岳东晓: 你好像没有看懂我写的核心内容。我在解释表面规律(如牛顿第一定律、气体方程)背后更深的原理。而这个原理就是随机性。 ...
那是很有可能的。也许你的用意是如此,我不是理解的很清楚。我只能根据你的表达来理解。你的表达是"粒子可能采取任意路径,也就是完全没有规律"。然后你说:“推出粒子最可能的路径,也就是得出规律,这是物理学的又一个巨大突破。”这二者之间的关系是哪个是客观基础,哪个是总结发现的客观?孰先孰后?至少表面看是矛盾的。而矛盾的实质是破坏了规律的定义。
回复 岳东晓 2013-6-15 02:07
追求永生: 那是很有可能的。也许你的用意是如此,我不是理解的很清楚。我只能根据你的表达来理解。你的表达是"粒子可能采取任意路径,也就是完全没有规律"。然后 ...
路径积分可能比较难理解,但其数学形式与统计力学几乎相同。我建议你回到前一篇讨论气体状态方程涉及的统计力学---如何从杂乱无章的分子运动推导出统计规律。
回复 追求永生 2013-6-15 02:12
岳东晓: 路径积分可能比较难理解,但其数学形式与统计力学几乎相同。我建议你回到前一篇讨论气体状态方程涉及的统计力学---如何从杂乱无章的分子运动推导出统计规律。 ...
说实际的,我对那些数学公式一类的是一窍不通,就是再看也是枉然。这个不是我多花点时间就能解决的。我的问题只是表面的问题:实际的粒子是有规律还是没有规律,如果没有规律怎么又推导出规律来。
回复 岳东晓 2013-6-15 02:17
追求永生: 说实际的,我对那些数学公式一类的是一窍不通,就是再看也是枉然。这个不是我多花点时间就能解决的。我的问题只是表面的问题:实际的粒子是有规律还是没有规律, ...
你当然可以说,“没有规律”本身就是一条规律。

但我的文中讨论的是“物理规律”更深层的原理---这个原理实际就是随机性,而与随机性相对的是确定性。
回复 追求永生 2013-6-15 02:41
岳东晓: 你当然可以说,“没有规律”本身就是一条规律。

但我的文中讨论的是“物理规律”更深层的原理---这个原理实际就是随机性,而与随机性相对的是确定性。 ...
我不赞成相对主义。

问题还是表面问题:没有规律<---对应--->推出规律。
回复 岳东晓 2013-6-15 02:53
追求永生: 我不赞成相对主义。

问题还是表面问题:没有规律<---对应--->推出规律。
最简单的例子,扔硬币,每次扔的结果,你无法预测,是随机的、没规律可循。但是如果扔一万次,你可以说大概5000次是正面。
回复 追求永生 2013-6-15 03:03
岳东晓: 最简单的例子,扔硬币,每次扔的结果,你无法预测,是随机的、没规律可循。但是如果扔一万次,你可以说大概5000次是正面。 ...
这正如你前面描述的,是统计规律。而这样的统计规律是和其他规律不一样的规律,而不能说不是规律。

当然,这是我的看法。我接受科学界约定成俗的说法。不过即使这样的统计规律,我依然认为不是随便产生的,更不是人创造的。

比如你说的硬币,硬币本身的质地材料,在一定的条件下扔,都可以说是对这个规律形成的限制。
回复 岳东晓 2013-6-15 03:09
追求永生: 这正如你前面描述的,是统计规律。而这样的统计规律是和其他规律不一样的规律,而不能说不是规律。

当然,这是我的看法。我接受科学界约定成俗的说法。不过即使 ...
差别就在这。按你们基督徒的思路,上帝无所不在、无所不为,硬币的每一次朝向都是你们的上帝决定的,只是众人不知道罢了。这在你们基督教称为particular providence.

现代科学就是在击破这个particular providence.
回复 追求永生 2013-6-15 03:22
岳东晓: 差别就在这。按你们基督徒的思路,上帝无所不在、无所不为,硬币的每一次朝向都是你们的上帝决定的,只是众人不知道罢了。这在你们基督教称为particular provide ...
我看是你对科学误解了吧,对基督教的误解我就不多说了。

你认为只有一个抽象的概括是科学?任何一个科学结论不是建立在具体对象上面?没有具体的存在,只有一个抽象能算作真实世界吗?

你这不过是用唯理论为基础反对唯实论的存在论观点。这是哲学领域的争论,而不是神学的问题。
回复 岳东晓 2013-6-15 03:26
追求永生: 我看是你对科学误解了吧,对基督教的误解我就不多说了。

你认为只有一个抽象的概括是科学?任何一个科学结论不是建立在具体对象上面?没有具体的存在,只有一个 ...
对了,我上次就基督教的几个历史问题反驳你,至今没有看到你的回应。你认了?

http://www.zhenzhubay.com/blog-2-15732.html#.UbtuTPn2bh4
回复 追求永生 2013-6-15 03:40
岳东晓: 对了,我上次就基督教的几个历史问题反驳你,至今没有看到你的回应。你认了?

http://www.zhenzhubay.com/blog-2-15732.html#.UbtuTPn2bh4 ...
那些问题不用我再次回答,因为我用基督教信仰为根据纠正你对基督教信仰的误解。要提证据也是你提,你的误解是怎么来的,根据什么你那样认为。
回复 岳东晓 2013-6-15 03:41
追求永生: 那些问题不用我再次回答,因为我用基督教信仰为根据纠正你对基督教信仰的误解。要提证据也是你提,你的误解是怎么来的,根据什么你那样认为。 ...
我看你也没法否认你们自己的圣经。
回复 追求永生 2013-6-15 03:56
岳东晓: 我看你也没法否认你们自己的圣经。
就这一句话我觉得岳兄正确。问题是我否定的是你对圣经的错误解释,这个我们不是说一次了吧?要不要重开一贴咱哥儿俩再讨论一下?
回复 岳东晓 2013-6-15 03:57
追求永生: 就这一句话我觉得岳兄正确。问题是我否定的是你对圣经的错误解释,这个我们不是说一次了吧?要不要重开一贴咱哥儿俩再讨论一下?    ...
我的那篇博文清楚地指出了你的谬误,你可以在下面辩护,何必重开一贴?

http://www.zhenzhubay.com/blog-2-15732.html#.Ubt1Cvn2bh4
回复 追求永生 2013-6-15 04:09
岳东晓: 我的那篇博文清楚地指出了你的谬误,你可以在下面辩护,何必重开一贴?

http://www.zhenzhubay.com/blog-2-15732.html#.Ubt1Cvn2bh4 ...
那个问题我已经回答了。就是我根据基督教信仰对你的对基督教信仰没有根据的误解的纠正。至于你的两个具体问题,我已经回答过了。相反,你对我整篇提出的那么多问题,有什么正面回答吗?否定不能算作回答把。
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