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康威(康威定律)

发布于:2022-11-13 作者:沫沫 阅读:102

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匪夷所思,粒子也有“自由意志”——康威严格的数学证明

2020年4月11日,约翰·康威死于由COVID-19引起的并发症。康威的死给人一种复活它的感觉。

2004年,普林斯顿大学的约翰·康威和西蒙·柯辰证明了自由意志定理。这个定理如下:

换句话说,如果一些实验者的行为不是完全预先决定的,那么基本粒子的行为也不是它们先前 历史 的函数。这是一个非常强大的“无隐变量”定理。

这个结果目前还没有发表,但是,在2005年1月27日,康威博士在奥克兰大学做了一个关于这个定理的公开演讲。请注意我不是一个物理学家,不理解一些微妙的量子力学的细微差别。如果发现这样的错误,一定要告诉我,以便我改正。

引用了康威博士对费曼语录的复述:如果你遇到一个自称了解量子力学的人,你唯一能确定的就是你遇到了一个骗子。

康威的演讲内容丰富、有趣,而且通俗易懂。听众不仅包括数学家和物理学家,还有许多计算机科学家、哲学家,至少还有一位神学家。

假设

康威对自由意志定理的证明依赖于他们称之为自旋、孪生和鳍的三个公理:

康威在演讲中详述了这些公理。根据他的证明,如果你不同意他的结论,你一定也不同意这些公理中的一个。这些都是公理,因此它们的陈述没有证据,然而,这两个公理——自旋和孪生,可以通过实验来验证。此外,其中一些实验实际上已经完成,它们支持自旋和孪生公理。

康威说,虽然他相信“信息传播速度具有上限”是真实的,但他指出,在实验中,它是三个公理中最有争议的一个,因为这不能用实验来证实。相对论认为光速是信息传递速度的上限。FIN并不要求相对论是正确的。

Kochen-Specker悖论

康威描述了Kochen-Specker悖论的一个简化版本。这个悖论是自旋公理的结果。

当测量一个自旋为1的粒子沿一个方向的自旋时,可能的值是:、:

如前所述,自旋公理讨论自旋的平方,因此值被限制为1、0和1。假设一个粒子已经决定了它在各个方向上的自旋。当一个实验者测量它在某个方向上的自旋时,粒子只是简单地“回答”它已经预先确定的自旋值。康威证明了这是不可能的,因为没有办法把0和1分配给所有我们可以测量粒子的方向,同时又与自旋公理保持一致。康威表示,即使一个实验者被限制在仅仅33个方向上,一个粒子也不可能预先确定它在所有33个方向上的自旋的平方,并且仍然与自旋一致。

想象一个立方体紧紧围绕着一个球体。在立方体的每个面上,我们画一个圆,在每个圆内画一个正方形,在正方形的四个角上与圆接触。我们把每个这样的方块分成四个小方块,并在立方体上标记以下点。

我们用这种方法在立方体上得到33个点(每个面9个点,3个面+每个边1个点,6个边)。这些代表了测量一个粒子的33个方向。

让我们尝试为这33个与SPIN一致的点分配一个可能的值集0和1。首先,我们只需要33个点,而不是66个点,因为无论你从一个方向还是从相反的方向测量一个粒子,我们得到的值是一样的。

在不失一般性的前提下,让我们假设从立方体的一个面中心观察粒子时,测量值为0。然后根据101原理我们知道剩下的面方向的测量值必须是1因为这些面是正交的。

事实上,平面上穿过正方体中间的每一点都与我们的初始方向正交,因此,自旋的平方一定是1。

如果我们继续这样做,我们就可以推导出一个满足自旋的粒子的自旋。然而,我们已经成功地推导出32个方向的自旋(在上面的图中,绿色表示0,红色表示1),我们发现这32个测量值和自旋力的最终测量值(黄色表示)都是0和1,这是不可能的!

我们选择了33个方向来测量这个粒子,但没有办法给每个方向都赋予一个自旋值。有一个很好的Python脚本,它允许在这里交互式地尝试这个实验。这个脚本用于生成上面的图片。

这是什么意思?它的意思有两个:

这个结果被称为Kochen-Specker悖论,1967年由Simon Kochen和Ernst Specker发现。康威说,虽然这是一个有趣的结果,但测量是可交换的假设是不可检验的。

爱波罗悖论

康威谈到了爱波罗悖论和孪生公理。1935年,阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森提出了一项思想实验,希望证明他们所认为的量子力学的缺陷。这个思维实验被称为爱波罗悖论。

想象两个粒子开始相互作用。我们测量它们的总角动量或者自旋,会得到-2到2之间的值。幸运的话,总角动量是0。这意味着有一对自旋之和为零的粒子,可能有一个自旋为1的粒子,另一个自旋为-1,或者有两个自旋为0的粒子。注意,如果平方粒子的自旋,会得到每一对相同的值。这就是说,如果两个粒子的总角动量为零,那么从某个方向测量的一个粒子的自旋的平方与另一个粒子的自旋的平方是相同的,不管这些粒子在被测量之前会相距多远。

爱因斯坦和他的同事想要证明的悖论是,在量子系统的一个部分进行测量,可能会对系统其他部分的测量产生瞬时影响。

康威的证明

假设有两个粒子Pʰᵒᵐᵉ和Pᵃʷᵃʸ。进一步假设这些粒子在一起的角动量为零。我们允许Pᵃʷᵃʸ和Pʰᵒᵐᵉ相距很远。现在我们从三个正交方向(即x, y和z)测量Pʰᵒᵐᵉ。我们从方向ω测量Pᵃʷᵃʸ,其中ω与x,y或z之一相同。

让测量粒子的Pʰᵒᵐᵉ和Pᵃʷᵃʸ被表示成两个函数fʰᵒᵐᵉ和fᵃʷᵃʸ。该函数的输出取决于:

请注意,这个证明的新颖之处在于,我们允许粒子获得任何数量的额外信息(在我们三个初始假设的约束下),包括它们过去的 历史 和交互能力。康威说:“我们甚至可以想象,当我们决定实验的顺序时,这些粒子可能在‘听’我们,它们可能在以某种方式交流。我们将表明,这些信息不能帮助粒子提前“决定”返回什么值。相反,粒子的自旋值在实验人员决定测量粒子的方向之前是无法确定的。

考虑这两个函数:

这里:

根据FIN的原理,两个粒子之间的信息传递是以有限的速度进行的。

……

最后康威证明,一个粒子的自旋仅仅取决于它被测量的方向,而与它的 历史 无关。但是我们已经从Kochen-Specker悖论中看到,一个粒子不可能以一种与自旋一致的方式预先确定它在每个方向上的自旋。

康威由此得出结论,如果实验者有足够的自由意志来决定他将测量粒子的方向,那么粒子也必须有自由意志来决定其在这些方向上的自旋值,这样它才能符合第101条性质。康威博士说他相信自己有自由意志。他举起一支粉笔,说他觉得他可以选择是放弃还是继续拿着它。他说他的定理使他接受宇宙充满了自由意志。他还说,虽然他没有任何证据,但他相信粒子的自由意志是他作为一个人的自由意志的来源。

康威博士是否“混淆了随机性和自由意志”?

康威说他已经精确地用数学方法证明了,如果一个特定的特性被实验员证明了,那么同样的特性也会被粒子证明。他在构造他的定理时,在他的定理的前提和结论中使用了相同的术语“自由意志”。他说他并不在乎人们怎么称呼它。有些人选择称它为“自由意志”,只有在涉及到一些判断的时候。他说,他觉得“自由意志”如果不受判断的束缚,就会更自由——这几乎是一种奇想。

走进北威尔士康威小镇

康威(Conwy)位于英国北威尔士,以其雄伟的城堡和精致的海湾成为威尔士负有盛名的小镇。康威始建于13世纪,是一座中世纪风情的小镇。康威小镇是个典型的人们印象中的中世纪“童话小镇”。康威地处北威尔士康威河入海口处,靠山面海,地理环境使得这里也曾是一个军事要地。

在英国有这样一大片宁静、悠然的土地,这里绿草丛生、牛羊成群,这里 历史 悠久、物产丰盛,传说中的乡村风情在这里俯拾即是,而这就是威尔士。在犹如明珠的山谷湖泊边、在巍峨森严的古堡中、在中世纪的教堂里、在多彩的海边小镇,关于神奇威尔士的久远传说在这里流传。而要找寻真正的威尔士传奇,恐怕还要走进大自然中去。人生其实就是一场旅行,旅行就是体味不同的人生。

康威小镇拥有全英保存得最好的中古建筑,还有雄伟美丽的城堡,古典气息浓郁,民风淳朴,是北威尔士的著名景点之一。北威尔士的康威小镇清新、宁静,存世700多年的古堡、城墙气势不凡,漫步海滨公路放眼浩瀚的大西洋,看海天一色,观潮起潮落,日出日落。今日城墙内的小镇,整体风貌也和原来大致相同,城中的圣玛丽教堂(St. Mary’s Church)也依旧保持原貌。

兰卡斯特广场(Lancaster Square)上矗立着卢维林(Llewelyn)大帝的彩色雕像,是小镇最具人气的中心点。街边到处都是精美商店,咖啡馆,酒吧和餐馆。19世纪所建的康威火车站,和20世纪修造的巴士总站,都在距离广场不远的城墙内侧。靠近康威城堡的码头附近就有一个大不列颠最小的红房子,仅有3.05米高,1.8米宽。

城墙内的主要大街共有两条,一条从城堡的西面穿过全镇,笔直通往城墙的北边。被分段命名为城堡街(Castle Street)与贝利街(Berry Street),另一条则是商店云集的高街(High Street)。除了闻名天下的康威城堡,康威古镇里还有两座最具 历史 意义的住宅建筑:普拉斯梅尔和艾博康威屋,修建于1576年,是伊丽莎白时期北威尔士最大的领主韦恩家族的宅邸。据说,令韦恩家族至今仍颇为自豪的是,在1641年开始的英国大革命期间,后来被推上断头台的英王查理一世就曾在他们的普拉斯梅尔避难。

康威城堡耸立在三面环水的一处海角上,是一个有8座碉堡的防御工事。1.3公里长的城墙防护着爱德华一世时期这一座威尔士最大的边陲重镇。英王爱德华一世选择在康威建造城堡的独到眼光都是毋庸置疑的。面河又有山丘之险的康威,位于威尔士北部海岸的中心,位扼海岸通道的咽喉。在离城镇最近的地方,城堡本身的外部广场上有驻军防守。在城墙和防御系统的双重保护下,城堡的内部是国王的私人住处,塔楼冠以皇家级的炮台。这样的城堡对当时以刀剑矢石为主的攻城火力而言,堪称固若金汤。

城堡就位于康威镇城墙最西面,向东北只百米即是康威港,当年英格兰军队入侵康威河流域,占领康威镇即从这一港口登陆。所以后来就在这里建设了城堡,象征了英格兰对威尔士的征服。

康威城堡,位于威尔士北部海岸,修建于1283年至1289年间,即爱德华一世在北威尔士第二次战役期间。康威城堡是威尔士所有城堡中最为独特的一座,同时也是中世纪军事建筑中的杰作。城堡被分为两个区域,分别是外区和内区,且每个区域都设有四座塔楼。

1642年,英国内战的烟火席卷至康威镇,而城堡也受到了一定损坏。1646年间,议会的军队将城堡包围了3个多月,并最终将康威城堡占领。随后,城堡被损坏的部分得到了一定的维修。战争结束后,康威城堡还曾一度被遗弃过。在1332年所留下的英国皇室档案里,有一份从康威发出的报告,说明城堡的屋顶因受雨水侵蚀而坍塌,结果皇室对此除了表示“了解”之外,并无任何进一步的指示与安排。700多年后,城堡尽管多为遗址,但就其整体外观依然威严宏伟。

康威城堡是威尔士所有城堡中最为独特的一座,同时也是中世纪军事建筑中的杰作。康威城堡(Conwy Castle)是英格兰国国王爱德华一世(Edward I)统治时期(1272—1307年),在整个威尔士沿海区域修建了一系列的城堡与城墙,作为统治当地的重要防御性建筑,于博马里斯城堡(Beaumaris Castle)、哈勒赫城堡(Harlech Castle)、卡那封城堡(Caernarfon Castle)、康威城堡(Conwy Castle),1986年,圭内斯郡爱德华国王城堡和城墙(Castles and Town Walls of King Edward in Gwynedd)作为文化遗产被联合国教科文组织世界遗产委员会列入《世界遗产名录》,康威城堡和城墙也含在这一名录中。

爬上塔楼的最高点,整个康威城尽收眼底。小城被城墙所包围着,蓝天、白云、城堡与吊桥所构成的画面尽收眼帘。环绕小镇的城墙,有21座大小不一的壁塔。漫步在城墙上,寻觅 历史 古迹,品读 历史 沧桑的气息,去呼吸年岁里的沉淀,感受古镇的沧桑岁月。在城堡上还可以远观到横跨康威河的康威吊桥的全景。

康威河在小镇旁和城堡下缓缓流淌,小船点缀其中,在这里看看城堡,走走城墙,逛逛小镇,感受旅行的慢时光。康威,这座 历史 悠久的小镇之所以独具特色,不仅在于唯美的建筑和海边的田园美景,还在于小镇被中世纪的古城墙所围绕着。

孙克勤撰文和摄影

参考文献

孙克勤,孙博,2018,走进世界遗产。北京:北京大学出版社。

孙克勤,孙博,2020,世界遗产。北京:北京大学出版社。

数学家约翰·康威有哪些贡献?你怎么看?

著名数学家,生命 游戏 发明者约翰·康威因新冠去世\r

根据欧洲数学会官推消息。著名数学家,普林斯顿大学和剑桥大学教授约翰·康威(John Conway)因感染新冠病毒于2020年4月11日去世,享年82岁。\r

当代著名的英国数学家约翰·何顿·康威(John Horton Conway)曾说过:“或许你可以不相信上帝,但是你不得不相信数学;无论用什么方法论证,你都没法证到二加二不等于四,它决不可能等于五。我选择每个人认为复杂的事情,证明它们并不复杂。我已经改变我的去向,一度我曾以世界一流的数学家自期,但是我逐渐变得懒散,才学不足。现在我只尝试让每件事物,以最简单的形式,出现在每个人之前。”\r

兴趣广泛的童年\r

康威小时就对数学产生兴趣,在四岁的时候他就能背诵2的乘方数:1,2,22=4,23=8,16,32,……一直到1024,。\r

他在念高年级时,就自我训练快速的计算能力。他后来回忆:“在那时候,如果问我651乘以347等于多少?我能在几秒之内提出正确的答案。”为了提高速算的能力,他训练增强记忆力,曾经背诵圆周率π=3.1415926……一直到小数点之后一千位。\r

绳结专家\r

康威在中学时对绳结发生兴趣,他收集各种奇形怪状的绳结。\r

康威说:“绳结问题,本质上就是数学问题。”他在剑桥时写了一篇关于绳结的重要数学论文,其中主要的思想是源自中学时的概念。后来他还编写了一本绳结集,收集各种各样的绳结。\r

绳结和数学上的拓扑学及群论有关系。美国的一些绳结理论家,有些专程到英国向康威请教,他通常一边讨论一边在纸头上涂写一些算式,这样往往有一些意想不到的结果出现。这些专家有些难题,往往就被康威轻而易举的解决.\r

单群是一种结构较为简单的群,它只有两个正规子群(normal subgroups)。它们像原子核里的基本粒子,可是要寻找新的有限单群却是不容易的事,在60年代末期康威很幸运的找到了三个有限单群,这些单群被数学家命名为“康威单群”(Conway simple group)。\r

康威的单群是属于26个著名的“散见单群”(Sporadic groups)。最新的散见单群是1980年由密西根大学的罗柏·克里斯(R. Grìess)所发现,由于结构庞大,康威戏称为“怪物”(Monster),以后大家都引用这个称呼。它代表在196883维空间里的旋转,对于一般数学家这东西就能令他们昏头转向,而康威却说:“没有人能否认‘怪物’是一个很引人的抽象结构。想像一个在196883维空间里的钻石,它有1054个转轴和旋转中心,而仍能显示其匀称和均致。任何人,只要能想像这个196883维空间里的东西,一定会由衷的赞美,你随时可以在脑筋里想像它。我确被它震慑住,觉得它将在现实世界扮演一个突出的角色……或许将是基本粒子理论的一个重要工具。”\r

“生命 游戏 ”的创始者\r

在1970年康威提出“生命 游戏 ”,曾经轰动一时,不单是一些普通人在玩,而一些有名的数学家及电脑专家也乐此不疲,有人曾开玩笑说:“全世界有四分之一的电脑在跑‘生命 游戏 ’的程式。”

康威汽保产品怎么样

质量不错很好。

康威汽车用品有限公司在河南省注册成立,服务领域为汽车用品座垫,颈枕,抱枕,养护用品。质量是不错的,款式也挺多,价钱也不会太贵。

“康威”品牌经过了20多年的发展历程,已从一家小型的体育用品。公司发展成为实力雄厚的集团公司,销售网络。2006年公司销售收入已经超过10亿元,门店2000多家。康威品牌管理公司——广州康威集团有限公司已经发展成为集研发、生产、销售、品牌经营为一体的综合体育用品专业制造商,拥有运动服装、运动鞋、运动配件等多个系列产品生产线,是中国最大的体育用品公司之一,在中国体育行业中保持领先地位。

关于康威和康威定律的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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