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1700960126 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958618]
1700960127 Part. 3
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1700960129 好了各位同学,我们又见面了。上次我们布置了一道练习题,不知大家有没有按时完成作业呢?不管怎样都好,现在我们一起来把它的答案求解出来。
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1700960134 出于寓教于乐的目的,我们还是承接上一节,用比喻的方式来解答这个问题。大家还记得每张表格代表了一种海森堡式的车费表,那么现在我们的Ⅰ和Ⅱ就分别成了两条路线的旅游巴士,在两个城市之间来往,只不过收费有所不同而已。我们把它们称为巴士Ⅰ号线和巴士Ⅱ号线。为了再形象化一点,我们假设这两个城市是隔着罗湖桥毗邻的深圳和香港。
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1700960136 这样的话,我们的表格就有了具体的现实意义。如前面已经说明的那样,表的横坐标是出发站,纵坐标是终点站。所以对于巴士Ⅰ号线来说,在深圳市内游玩需要1块钱车费,从深圳出发到香港则要7块钱。反过来,从香港出发回深圳要8块钱,而在香港市内观光则需3块钱(2) 。Ⅱ号表格里的数字与此类似。
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1700960141 好吧,到目前为止一切都不错,可是,这到底有什么意思呢?Ⅰ×Ⅱ到底是多少呢?这种运算代表什么意义呢?和我们的巴士旅游线又有什么关系呢?暂且不急,让我们一步一步地来解决这个问题。
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1700960146 车费表的乘法
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1700960148 首先要把握大方向。Ⅰ是一个2×2的表格,Ⅱ也是一个2×2的表格。那么,我们有理由去猜测它们的乘积应该也是一个2×2的表格。
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1700960153 位于左上角的a是多少呢?是不是简单地把Ⅰ号表左上角的1乘以Ⅱ号表左上角的2,1×2=2就行了呢?我们要时时牢记车费表的现实意义:左上角代表了从深圳出发,还在深圳下车的总车费。1×2的确符合要求:先乘Ⅰ号线在深圳游玩一阵,随后原地下车再搭Ⅱ号线再次市内游!总的路线是:深圳→深圳→深圳。起点和终点都在深圳,坐标在左上角,没错!
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1700960155 但是,我们忽略了另一条路线!左上角的a要求从深圳出发,最后在深圳下车,却没有规定整个过程全都在深圳市内!实际上,很容易想象另一条路线:深圳→香港→深圳,它依然符合起点和终点都在深圳的要求。这样一来,我们必须先搭Ⅰ号线去香港(收费7元),在香港转搭Ⅱ号线回深圳(收费6元),它们的乘积是7×6=42!
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1700960157 a最终的数值,应该是所有可能路线的叠加(深圳→?→深圳)。在本例中,只有上述两条路线,没有第三种可能了。所以a=1×2+7×6=44。
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1700960159 很奇妙,是不是?我们再来看右上角的b。从深圳出发到香港下车,同样也有两种可能的路线:深圳→深圳→香港,或者深圳→香港→香港。要么先乘Ⅰ号线在深圳市内游再搭Ⅱ号线到香港(1×5),要么先乘Ⅰ号线到香港然后转Ⅱ号线在香港市内游(7×4)。所以综合来说,b=1×5+7×4=33。
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1700960161 大家可以先别偷看答案,自己试着求c和d。最后应该是这样的:c=8×2+3×6=34,d=8×5+3×4=52。所以:
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1700960166 很抱歉,我们处在一个非常奇幻的世界里,虽然只是小学水平的数字运算,可能也已经让有些人痛苦不堪。不过大家必须承认,我们的确学到了一些新的事物,如果你觉得这种乘法十分陌生的话,那么我们很快就要给你更大的惊奇,但首先我们还是要熟悉这种新的运算规则才是。圣人说,温故而知新,我们不必为了自己新学到的东西而沾沾自喜,还是巩固巩固我们的基础吧,让我们把上面这道题目验算一遍。哦,不要昏倒,不要昏倒,其实没有那么乏味,我们可以把乘法的次序倒一倒,现在验算一遍Ⅱ×Ⅰ:
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1700960171 我知道大家都在唉声叹气,不过我还是坚持,复习功课是有益无害的。我们来看看a是什么,现在我们是先搭乘Ⅱ号线,然后转Ⅰ号线了。我们可以先搭Ⅱ号线在深圳市内转搭Ⅰ号线再次市内游(深圳→深圳→深圳),对应的是2×1。另外,还有一条路线:深圳→香港→深圳,所以是先搭Ⅱ号线去香港,在那里转搭Ⅰ号线回深圳,所以是5×8=40。所以总的来说,a=2×1+5×8=42。
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1700960173 喂,打瞌睡的各位,快醒醒,我们遇到问题了。在我们的验算里,a=42,不过我还记得,刚才我们的答案说a=44。各位把笔记本往回翻几页,看看我有没有记错?嗯,虽然大家都没有抄笔记,但我还是没有记错,刚才我们的a=1×2+7×6=44。看来是我算错了,我们再算一遍,这次可要打起精神了:a代表在深圳上车在深圳下车。所以两种可能的情况是:深圳→深圳→深圳,Ⅱ号线市内游收2块钱,Ⅰ号线1块钱,所以2×1=2。另外还有深圳→香港→深圳的路线。Ⅱ号线由深圳去香港5块钱,Ⅰ号线由香港回深圳8块钱,所以5×8=40。加在一起:2+40=42!
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1700960175 嗯,奇怪,没错啊。那么难道前面算错了?我们再算一遍,好像也没错,前面a=2+42=44。那么,那么……谁错了?哈哈,难道是海森堡错了?他这次可丢脸了,他发明了一种什么样的表格乘法啊,居然导致如此荒唐的结果:Ⅰ×Ⅱ ≠ Ⅱ×Ⅰ。
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