希尔伯特空间,量子力学的全部灵魂:当状态即空间,直觉彻底崩溃。
绝大多数人一生都用不上“希尔伯特空间”这个词,但它藏着量子力学的全部灵魂。
你看到的任何一个电子、光子,甚至你自己,在量子力学中,状态并不是一个点,而是一个波函数。而所有可能波函数组成的,就是希尔伯特空间。
这个空间的维数,可能是无限的。不是三维、也不是十维,是那种你说不清它到底有多少维的“维”。
在经典物理里,我们描述一个物体的位置,只需要三个数字:x、y、z。但如果你要知道它的运动方向,还得加上速度的三个分量,总共六个数字。物理学家把这叫做“相空间”。
但到了量子力学,你不能再这么简单地用几个数字来描述一个系统。你要给出
一波函数。这个函数可以无限复杂,需要用无限多个数字才能完全描述。
这时候,就必须有一个“容器”,来装下这些波函数。希尔伯特空间,就是这个容器。
这不是一个你能画出来的空间,它没有具体的形状。它不是欧几里得空间有长度、角度、直线,也没有直觉。它是一个抽象的函数空间,是数学语言里
对“所有可能状态”的极限组织方式。
每一个量子系统,不管多小,背后都对应着一个希尔伯特空间。小到一个电子,大到整个宇宙。
而我们对宇宙的无知, 也体现在这里。
如果你不知道系统的精确状态,那你就只能用概率描述。这就是熵。熵不是“热”,也不是“混乱”,在这个语境里,它就是你对系统状态的无知程度。你知道得越少,熵越大。
举个例子,一瓶水,你可能知道它的质量、温度、体积,但你几乎不可能知道
每一个分子的位置和速度,那些你不知道的,统统计入熵。
绝大多数人一生都用不上“希尔伯特空间”这个词,但它藏着量子力学的全部灵魂。
你看到的任何一个电子、光子,甚至你自己,在量子力学中,状态并不是一个点,而是一个波函数。而所有可能波函数组成的,就是希尔伯特空间。
这个空间的维数,可能是无限的。不是三维、也不是十维,是那种你说不清它到底有多少维的“维”。
在经典物理里,我们描述一个物体的位置,只需要三个数字:x、y、z。但如果你要知道它的运动方向,还得加上速度的三个分量,总共六个数字。物理学家把这叫做“相空间”。
但到了量子力学,你不能再这么简单地用几个数字来描述一个系统。你要给出
一波函数。这个函数可以无限复杂,需要用无限多个数字才能完全描述。
这时候,就必须有一个“容器”,来装下这些波函数。希尔伯特空间,就是这个容器。
这不是一个你能画出来的空间,它没有具体的形状。它不是欧几里得空间有长度、角度、直线,也没有直觉。它是一个抽象的函数空间,是数学语言里
对“所有可能状态”的极限组织方式。
每一个量子系统,不管多小,背后都对应着一个希尔伯特空间。小到一个电子,大到整个宇宙。
而我们对宇宙的无知, 也体现在这里。
如果你不知道系统的精确状态,那你就只能用概率描述。这就是熵。熵不是“热”,也不是“混乱”,在这个语境里,它就是你对系统状态的无知程度。你知道得越少,熵越大。
举个例子,一瓶水,你可能知道它的质量、温度、体积,但你几乎不可能知道
每一个分子的位置和速度,那些你不知道的,统统计入熵。
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发表于 2025-01-07 15:36:07
发布于 广东
$农业银行(SH601288)$ ,重仓持有农业银行两三年以上的朋友估计不少,他们成本都很低,可能也就两元多,相信他们都把农业银行当做收藏的珍品,不会轻易卖出,甚至永远不卖,做为传家宝,传给子孙后代,不知你是不是也有这样的打算?


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