作者miletian (在水一方)
看板Physics
标题[问题] 如何用古典力学解释骰子
时间Thu Dec 11 11:06:31 2014
最近突然想到骰子的问题
先模拟一个情况,如果我在桌上镜置一个骰子
用推币机的方式,以一个块状物将骰子推下桌子
而桌子和地面距离为X
假设桌子光滑无摩擦、推骰速度固定为V、真空状态
那当V很小的时候,与地面距离X为0时
骰子不会翻动
随着X增加,当X=骰子的边长时
骰子可能会翻一个面
到这边只要能掌控所有实验因素,我就能在推骰之前算出骰子会翻到哪一面
也就是能用古典力学来解释骰子的运动状况
那麽我如果重复此实验,将距离X与骰子数值的离散程度Y画成表格
应该会呈现怎麽样的曲线的?Y会不会和X^2成正比
如果我将实验改为同时用块状物推下两个骰子
从古典力学角度来看,两个骰子的结果应该要一模一样
实际实验的话,当X很小时,的确如我们预期两者一样
如果把实验次数增加到100次
我们可以测得当X=某数值时,准确率为100%
当超过该数值,准确率会小於100%
即100次推骰中,至少有一次两骰结果不一致
我想知道这个状况是怎麽产生的?
当然设备精度越高,那X即使比较大,仍能保持100%的准确率
但是不是代表这句话可以无限上纲?
如果我的设备精准度趋近於无限高,两个骰子受力完全相同
那两个骰子不论在任何高度下掉落都有一样结果?
如果上述正确,就表示所有机率现象都能被预测
就像拉普拉斯恶魔的概念那样
反之,如果上述不正确
即使实验设备精度再高,也存在一个无法突破的瓶颈
当X大於某数值时,实验结果就会有机率两骰不一致
无论用任何设备都无法令X大於该数值
那我想知道,这个产生机率的关键是什麽?
我可以很确定当X小於骰子边长,且V够慢的时候骰子是可控制的
这都能用古典力学来计算
但机率这种东西就不是古典力学能解释的
从可控制到出现机率的关键点是什麽呢?
是不是存在一个常数,会使得这些物理现象出现不确定性?
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1F:推 Landau: 我觉得就是你无法掌握所有变数 12/11 11:18
2F:→ Landau: 所以才用机率描述 12/11 11:19
3F:→ miletian: 言下之意就是只要掌握所有变数,就不存在机率的意思吗 12/11 11:24
4F:推 Landau: 在古典力学的框架下是这样 12/11 12:50
5F:→ WINDHEAD: 不确定性未必来自机率,也有可能产生自混沌效应 12/11 14:19
6F:推 sopare: 我觉得是两个骰子重心或形状的细微差异 在X够大时会显现 12/11 15:25
7F:→ sopare: 而桌面光滑度、推骰速度、万有引力等 在实际实验也不可能 12/11 15:27
8F:→ sopare: 完全一样 这些微小差异可能因混沌效应放大到影响结果 12/11 15:28
9F:→ miletian: 那这样我很好奇,如果我用电脑模拟骰子落下的状况,就能 12/11 15:46
10F:→ miletian: 模拟出完全相同的实验条件,这样就会达到100%重现性吗 12/11 15:47
11F:→ wohtp: 无摩擦无阻力,你的骰子根本不会停止滚动啊 12/11 19:09
12F:→ miletian: 无摩擦指的是桌面,非地面的状况 12/11 19:44
13F:推 yw1002: spontaneous symmetry breaking就很像这个 晶格规范场 12/11 22:33
14F:推 sunev: 又出现了! 12/11 22:59
15F:推 pilipilifans: XD 12/11 23:17
16F:推 wtfmap: ... 12/11 23:42
17F:推 lucifer19: 原来不知不觉163天过去了XDDD 12/12 01:37
18F:→ recorriendo: 你可以参考Diaconis有名的丢硬币研究 12/12 07:02
19F:→ recorriendo: "DYNAMICAL BIAS IN THE COIN TOSS"他就有设计精美的 12/12 07:04
20F:→ recorriendo: 装置来丢硬币 准确度几乎百分之百 12/12 07:04
22F:推 sunev: 推楼上 12/12 11:19
23F:推 yw1002: 推楼楼上 12/12 18:27
24F:→ yw1002: 是阿XD 12/12 18:28