前面已经写到,对物理学家来说,真正有意义的信号是随机信号——只有测量到出人意料不可预测的信号,这些才蕴涵了信息。比如一维的布朗运动的位移x(t)是一个关于时间的杂乱无章的函数。但如果你认为这个世界是杂乱无章的,也许你会羞涩地说:“哦,上帝掷骰子的。我们人类不懂上帝是怎么一回事情。”
其实,上帝不掷骰子,虽然米兰.昆德拉说“人类一思考,上帝就发笑”。不过根本不需要搭理米兰.昆德拉这样的小说家,因为我们人类不是傻子,人类可以通过数学的方法看到上帝裸露的身体。上帝在某种意义上只是不断被褪去衣服的歌妓,而物理学家是一群嫖客。
一维的布朗运动的位移x(t)是写不出解析表达式的。 但在统计的意义上,可以知道,布朗运动的粒子受到随机力的打击,这个随机力在时间上是不相关的,也就是说,在一秒前的打击和一秒后的打击之间不存在任何因果关联——这种时间上不相关的随机力被称为白色噪声(维纳-希钦定理)。
但很明显,一维的布朗运动的位移却在时间上是相关的。从物理学上可以知道,x(t)的自相关函数是一个随时间指数衰减的函数,而根据维纳-希钦定理, x(t)的功率谱S(f)是正比于频率f的-2次方的。
因此,在某种意义上,我们可以把x(t)看成是某一个一维定态薛定谔波函数的解ψ(x)。
可以有第一个傅里叶对偶关系:
ψ(x)------------》ψ(p)
把坐标空间变到动量空间(频率空间)
维纳-希钦定理和玻恩的平方律让我们得到第二个对偶关系:
ψ(p)的模平方——-》ψ(x)的功率谱
以上内容对于一般的光滑函数是大致正确的,但实际上对于一维的布朗运动来说,事情要微妙一些。有兴趣的读者也许可以参考feynman-kac的研究工作,更加想深入的读者就请研究ito的随机微分方程。总之,这个世界是淹没在噪声里的,人类的一切活动就是做滤波器
其实,上帝不掷骰子,虽然米兰.昆德拉说“人类一思考,上帝就发笑”。不过根本不需要搭理米兰.昆德拉这样的小说家,因为我们人类不是傻子,人类可以通过数学的方法看到上帝裸露的身体。上帝在某种意义上只是不断被褪去衣服的歌妓,而物理学家是一群嫖客。
一维的布朗运动的位移x(t)是写不出解析表达式的。 但在统计的意义上,可以知道,布朗运动的粒子受到随机力的打击,这个随机力在时间上是不相关的,也就是说,在一秒前的打击和一秒后的打击之间不存在任何因果关联——这种时间上不相关的随机力被称为白色噪声(维纳-希钦定理)。
但很明显,一维的布朗运动的位移却在时间上是相关的。从物理学上可以知道,x(t)的自相关函数是一个随时间指数衰减的函数,而根据维纳-希钦定理, x(t)的功率谱S(f)是正比于频率f的-2次方的。
因此,在某种意义上,我们可以把x(t)看成是某一个一维定态薛定谔波函数的解ψ(x)。
可以有第一个傅里叶对偶关系:
ψ(x)------------》ψ(p)
把坐标空间变到动量空间(频率空间)
维纳-希钦定理和玻恩的平方律让我们得到第二个对偶关系:
ψ(p)的模平方——-》ψ(x)的功率谱
以上内容对于一般的光滑函数是大致正确的,但实际上对于一维的布朗运动来说,事情要微妙一些。有兴趣的读者也许可以参考feynman-kac的研究工作,更加想深入的读者就请研究ito的随机微分方程。总之,这个世界是淹没在噪声里的,人类的一切活动就是做滤波器