量子力学的真随机性用于股票市场

Ⅰ 量子力学打破因果关系，存在真正意义上的随机事件

是这样的，量子理论，比如薛定谔的猫，我们开盒子，猫是死的，那么只能说我们存在的是猫死的世界，还有一个世界里，那只猫没死，这也就是说的是时间线理论，平行宇宙论

与因果论没有冲突，打开盒子，两个结果，活或者死，只是两种结果不在同一个时间线和宇宙里共存而已，比如说抛硬币，第一次是正面的结果的宇宙很多，第二次还是正面的结果的正面的宇宙就相对其他结果的宇宙来说就少了，第三次还是正面，第四次还是正面，以此类推，抛出连续一千次都是正面的宇宙，存在嘛？当然是存在的，因为概率影响下的果，有无数种，随机与因果不冲突，只是增加了果的多样性而已，使得更难以预测，也许会有个宇宙的人，会将抛硬币百分之百正面当成宇宙规则，与万有引力并肩的伟大规则，相比那种极端的宇宙来说，我们的宇宙就比较平衡了，有正有反，量子理论的随机事件应该是与决定论冲突，打破了决定论

Ⅱ 量子力学是否具有真正的随机性

量子力学本质上就是一个统计理论。或然性不是反映微观客体的运动的不确定的，而是反映我们只能用因果统计的方式描述微观世界。量子力学之所以存在悖论，是因为我们不自觉地将量子力学中的统计特性（不确定性）直接理解为微观客体的固有属性。上帝是不投骰子的，投骰子的是人类。

Ⅲ 量子力学真的说明世界存在随机吗可是爱因斯坦认为不存在没有原因的事情。 那么到现在为止，真的存在随

每个粒子都是不同的，就比如远看所有的星球都是一个球体，都有引力磁场，但接近观察就会不同，所以电子质子中子结构存在区别但现在无法证实导致实验结果存在随机

Ⅳ 在量子力学中，微观粒子的随机性对宏观世界的未来影响有多大

这好象是同一个问题，本质上说微观的行为决定宏观的行为，微观粒子的随机是有规律的，就是所谓的几率波，虽然每次的出现是随机的，但多了就是波了。但我对此是接受的，但有点难受，总有种物质的运动不能乱动，必须有原因，。如果接受了粒子的波动性，那么宏观实际是波动的叠加。在宏观、低速下这种随机性太小了（范围），牛顿定律的计算是一种近似。在一定的条件下，我们能观察到。有这样的说法，太阳在空气中的折射，是空气中分子随机运动所造成的不均匀。

Ⅳ 量子力学随机性被推翻了

作者：张文卓

编辑：Yuki

近日，一则名为“薛定谔的猫终于有救了，Nature 研究首次观测到量子跃迁过程”的新闻报道刷屏。诸如“耶鲁大学实验推翻量子力学随机性”“爱因斯坦又蒙对了”等等标题党纷纷出现，仿佛战无不胜的量子力学一夜之间阴沟翻船一样，很多文青纷纷哀叹宿命论又回来了。然而，事实真的如此？还是报道偏差歪曲了论文本意？

(刷屏的新闻报道。图片来源：网络搜索截图)

01 什么是量子力学随机性？

咱们先搞懂量子力学的随机性说的是什么，再看看这篇论文做了什么。

根据数理双修的大师冯诺依曼的总结，量子力学有两个基本的过程，一个是按照薛定谔方程确定性地演化，另一个是因为测量导致的量子叠加态随机塌缩。 薛定谔方程是量子力学核心方程，它是确定性的，跟随机性无关 。那么量子力学的随机性只来自于后者，也就是来自于 测量 。

这个测量随机性正是让爱因斯坦最无法理解的地方，他用了“ 上帝不会掷骰子 ”这个比喻来反对测量随机性，而薛定谔也假想了 测量一只猫的生死叠加态来 反对过它。

(薛定谔选猫作为实验对象是不是因为猫爱钻盒子……图片来源：Unsplash）

但是无数的实验证实，去直接测量一个量子叠加态，它的结果就是随机在其中一个本征态上（概率为叠加态中每个本征态的系数模平方），这就是量子力学最重要的测量问题。为了解决这个问题，诞生了量子力学多个诠释，其中主流的三个诠释为 哥本哈根诠释 、 多世界诠释 和 一致历史诠释 。

哥本哈根诠释认为，测量会导致量子态塌缩，即量子态瞬间被破坏，随机跌到一个本征态上；多世界诠释觉得哥本哈根诠释太玄了，于是就搞了个更玄的，认为每一次测量就是世界的一次分裂，所有本征态的结果都存在，只是互相完全独立（正交），干扰不到对方，我们只是随机地在某一个世界当中；一致历史诠释引入了量子退相干过程，解决了从叠加态到经典概率分布的问题。但是在选择哪个经典概率上，还是回到了哥本哈根诠释和多世界诠释的争论。

从逻辑上看，多世界诠释和一致历史诠释的结合对解释测量问题似乎是最完美的，多个世界组成一个总的叠加态，即保留了“上帝视角”的确定性，又保留了单一世界视角的随机性。但物理学是以实验为准的科学，这些诠释预言了同样的物理结果，相互之间不可证伪，那么物理意义就是等价的，所以 学术圈还是主要采用哥本哈根诠释，即用塌缩（collapse）这个词代表测量量子态的随机性 。

02 耶鲁大学的论文说了什么？

那么我们再看看耶鲁大学这篇Nature论文 [1] 做了什么。先铺垫一个量子力学知识，那就是 量子跃迁是一个量子叠加态完全按照薛定谔方程演化的确定性过程 [2] ，即在基态|G>上的概率幅按照薛定谔方程连续地转移到激发态|E>上，再连续地转移回来，形成一个振荡（频率称为拉比频率），它属于冯诺依曼总结的第一类过程。

（图片来源：nature.com)

这篇论文测的就是这样一个确定性的量子跃迁，所以得到确定性结果毫无意外。文章的卖点在于 怎样不让这个测量破坏掉原本的叠加态，或者怎样让量子跃迁不会因突如其来的测量而停止 。这个也不是多么神秘的技术，而是量子信息领域目前广泛应用的“弱测量”方法。

(图片来源：Nature 570, 200–204 (2019))

我们来看这篇nature论文里的实验用到的能级图，是一个三能级系统，|G>是基态，|D>是一个激发态，称为暗态（不易受影响的态），|B>是亮态（易操作的态）。这个实验用的是超导电路人工构建的三能级系统，信噪比相比真实的原子能级还要差很多。

实验用到的弱测量技术，就是把原本基态|G>的粒子数（这个实验用的是超导电流）分出一点点，让它和|D>形成叠加态，同时|G>剩下的粒子数继续和|B>叠加，这两个叠加态（几乎）是独立的，（几乎）不互相影响。例如通过光（微波）强控制两个跃迁拉比频率，就能让概率幅在|B>接近1时，在|D>上也接近1。这时测量|G>和|B>的叠加态，会发现粒子数塌缩在了|B>上面。此时尽管|G>和|D>的叠加态没塌缩，也能知道概率幅都在|D>上面，再测量|G>和|D>的叠加态结果就是粒子数塌缩在了|D>上。所以测量|G>和|B>的叠加态本身还是个引起随机塌缩的测量，但这个测量对于|G>和|D>的叠加态来说却不引起叠加态塌缩（仅有很微弱的改变），同时还能监视|G>和|D>的叠加态演化到什么程度了，这就成为了相对|G>和|D>叠加态的弱测量。

如果这个三能级系统只有一个粒子，那么塌缩在|B>上的粒子数为1时，塌缩在|D>和|G>上的粒子数为零。但这个三能级系统是用超导电流人工制备出来的，相当于有很多电子可用。当一些电子塌缩在|B>上之后，仍然有一些电子处于|D>和|G>的叠加态。所以多粒子系统也保证了这个弱测量实验可以进行。这和冷原子实验非常类似，即大量原子具备相同的能级系统，叠加态的概率可以反映在相对原子数上。

03 上帝依然掷骰子

用一句话总结，这篇nature论文里 用了实验技巧去弱测量一个确定性过程，主动避开了对这个过程能导致随机结果的测量，一切都符合量子力学预言，对量子力学的测量随机性没任何影响 。所以爱因斯坦没翻身，上帝依然掷骰子。

这篇nature论文只是又一次验证了量子力学的正确，为什么会引起这么大的误解？这里我不得不吐槽一下。这与 作者们在摘要和引言里立的错误靶子 脱不了干系。估计是为了制造大新闻，他们找到了玻尔在1913年提出的量子跃迁瞬时性的想法做靶子 [3] ，但这个想法早在1925年海森堡方程和1926年薛定谔方程提出（也就是量子力学正式建立）之后就被否定了，他们在论文里也明确说了实验其实验证了薛定谔关于跃迁是连续确定演化的观点。把玻尔搬出来，很可能是为了营造一个和爱因斯坦对立的效果，延续世纪论战，多博取关注。但是 在量子跃迁这个问题上，是玻尔最早的想法错了，海森堡和薛定谔对了，不关爱因斯坦什么事 。

(玻尔（左）和爱因斯坦（右）。图片来源：Wikimedia Commons)

这篇论文的英文报道 [4] 的作者是Phillip Ball，他尽管写过很多优秀的科学新闻，但这次 大概是碰到了知识盲点，整个报道写的也是故弄玄虚，没抓到重点 ，还把海森堡拉去陪玻尔一起给瞬时跃迁背锅（不知道海森堡方程和薛定谔方程实质等价吗？）。然后中文媒体再翻译过来，其它自媒体再自由发挥一通，就变成了科学传播的“车祸现场”。

笔者几年前在丹麦Aarhus大学物理系做博士后时（Aarhus物理系大概一百年前是从哥本哈根大学物理系——即现在的玻尔研究所分出来的，这样也算和玻尔扯上点渊源），也做过一个监视超冷原子相变的量子弱测量实验，可不敢像耶鲁这个团队这样立靶子吹牛，文章后来发的很普通的英国物理学会杂志。 量子技术既然瞄准的是第二次信息革命，未来的应用才决定其价值，而不应该沾染为了发顶级期刊而哗众取宠的风气 。这样做即使一时受宠，很快还是会被历史埋没。

作者名片

排版：凝音

题图来源：Pexels

参考文献：

[1] Z. K. Minev, et. al., To catch and reverse a quantum jump mid-flight, Nature 570, 200–204 (2019)

[2]一般的高等量子力学教材中都有专门的章节讲怎么用含时薛定谔方程描述量子跃迁，在量子光学教材中有更细节的光与二能级原子相互作用的半经典模型，光学Bloch方程，全量子J-C模型等，无一例外都属于含时薛定谔方程。

[3] N. Bohr, On the constitution of atoms and molecules. Part I. Binding of electrons by positive nuclei. Phil. Mag. 26, 1–25 (1913).

[4] https://www.quantamagazine.org/quantum-leaps-long-assumed-to-be-instantaneous-take-time-20190605/

Ⅵ 相对论的时间效应与量子力学的随机性

两个人互相远离的时候,要靠对方发射出的光中包含的信息才能观测对方靠的是观测对方的光 典型的例子就是物体进入黑洞视界的时候,看起来物体好像停止在视界边缘,实际上他已经进入边缘只是他所发出的光被黑洞的重力作用滞留,而延长了可观测时间相对论的时间效应与量子力学的随机性

Ⅶ 量子物理学可以证明存在真正的随机性吗

不，量子力学不能证明存在真正的随机性。但是，在这一点上，与量子力学本质上是不确定的这一说法是一致的。那几乎和它一样好。

真正的随机性与这样的概念相关联：在最详细的知识极限下，我们仍然不知道某些事情。这个概念与确定性原则相抵触。系统在任何时间点的状态足以确定将来任何时间的状态。

确定性原理直接导致了汉密尔顿的最小作用原理。如果您还没有听说过它，您应该意识到这是基础物理学的最重要原理。它解释了为什么我们可以预测任何事情。

我们可以针对与系统知识不完全相关的概率测试Born规则描述的概率，并且发现它们具有不同的特征。这在违反贝尔不平等现象时得到了揭示。这些测试排除了所谓的局部现实主义。这仅意味着我们无法将与量子力学相关的概率视为类似于从袋子中取出弹子的情况。我们可以证明，代表隐藏信息的概率概念不适用于量子力学。

如果我们可以将概率归因于测量结果，而这些概率与系统的不完全知识不一致，那么就我们所知，这些测量结果从根本上是不确定的。这与您可以获得的真正随机性非常接近。这就是为什么现在有一些公司销售量子随机数发生器和在线服务，它们提供使用量子测量获得的随机数流。

Ⅷ 计算机真随机数都应用在什么地方

首先，「真随机」也有不同的含义，若想要「真正的真随机」目测只能靠量子力学了。一般的所谓真随机不是指这个，而是指统计意义上的随机，也就是具备不确定性，可以被安全的用于金融等领域，下面说的也是这种。

答案是，计算机系统可以产生统计意义上的真随机数。

大部分程序和语言中的随机数（比如 C 中的，MATLAB 中的），确实都只是伪随机。是由可确定的函数（常用线性同余），通过一个种子（常用时钟），产生的伪随机数。这意味着：如果知道了种子，或者已经产生的随机数，都可能获得接下来随机数序列的信息（可预测性）。

直观来想，计算机是一种可确定，可预测的的设备，想通过一行一行的确定的代码自身产生真随机，显然不可能。但是，我们或许可以迂回一下……

实现方法简单说就是软硬结合，或者说，引入系统外的变量（把软件，代码，算法想象成一个封闭的系统）。

一个典型的例子就是 UNIX 内核中的随机数发生器（/dev/random），它在理论上能产生真随机。即这个随机数的生成，独立于生成函数，这时我们说这个产生器是非确定的。

具体来讲，UNIX 维护了一个熵池，不断收集非确定性的设备事件，即机器运行环境中产生的硬件噪音来作为种子。

比如说：时钟，IO 请求的响应时间，特定硬件中断的时间间隔，键盘敲击速度，鼠标位置变化，甚至周围的电磁波等等……直观地说，你每按一次键盘，动一下鼠标，邻居家 wifi 信号强度变化，磁盘写入速度，等等信号，都可能被用来生成随机数。

更具体的，内核提供了向熵池填充数据的接口：

比如鼠标的就是
void add_mouse_randomness(__u32 mouse_data)

内核子系统和驱动调用这个函数，把鼠标的位置和中断间隔时间作为噪音源填充进熵池。

所以，结论是，程序和算法本身不能产生真随机，但是计算机系统作为整体可以迂回产生统计意义上的真随机。

Ⅸ 量子力学上的随机性，我不相信，我坚信自然界一切知道了先定条件就是必然。

你这种怀疑精神很可贵可嘉，原理定理不可能永远正确，虽然人们目前的知识理论水平已达到一定高度，但还会继续发展，希望你是下一个牛顿或爱因斯坦

Ⅹ 将量子力学中的随机性应用于人工智能中，能否创造出拥有自我意识的机器呢

会，但不是现在。说会很简单，俺们都接受过“马克思主义”教育，都知道物质决定意识，什么“意思”？就是说人类是自然进化的结果，而不是什么上帝创造的。那么人工智能接受进化选择就可以取代人类，包括意志。但现在人工智能，受限于人类控制和科技条件，没有可能。