迭加態與坍縮
量子力學的第一個詭異現象叫做態迭加原理和坍縮。一個物體在某個時刻,一定會處在某個固定的狀態。比如某人要麼在客廳裡,要麼在房間裡,兩者必居其一。但在量子力學裡就不一樣了。微觀粒子可能處在迭加態,這種狀態是不確定的。例如電子有可能在A點存在,也可能在B點存在。但你一觀察,這個狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的迭加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於迭加態。你一觀察,它這種迭加狀態就崩潰了。
二、單體的疊加態:薛定諤的貓
剛才說的是量子力學第一個詭異點,現在我們來看看這個詭異之點往下推論,能夠推出什麼結果。最後結果會使大家認識到,意識是量子力學的基礎,物質世界和意識不可分開。 這個實驗是薛定諤提出的,被稱為“薛定諤的貓”。他認為一個東西既存在這個狀態,又存在那個狀態,像即在客廳,又不在客廳一樣,那是荒謬的。他就想了個辦法來批駁量子力學,結果沒有批駁好,最後反而證明了量子力學最詭異的地方,也就是意識和物質不可分開。
現在我來說薛定諤的實驗是什麼:把一隻貓放進一個封閉的盒子裡,然後把這個盒子接到一個裝置上,這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設施。原子核有百分之五十的可能性發生衰變,衰變的時候就會發射出一個粒子來,這個粒子一發出來就會觸發毒氣設施,毒氣一觸發就會殺死這隻貓,這是他想象中的一個實驗。根據剛才說的量子力學的態迭加原理,沒有觀察的時候,原子核是處於已經衰變和沒有衰變的迭加狀態,就是它既可能衰變了又沒有衰變,它是兩種狀態的迭加,就像電子既在A點又不在A點一樣,這個原子核既衰變又沒有衰變,50%機率衰變,50%機率不衰變。這個時候貓的狀態是可能活著,也可能死了,就是說貓也處於這種既死又活的迭加狀態。
貓可能處於這種狀態嗎?聰明人可能會說:那你開啟盒子一看不就行了嗎?但是開啟盒子一看,就是作了觀測,貓就只能是死或者活了。這個問題一提出來,物理學家一個個都驚呆了,原來以為只有微觀世界才有這種態迭加,就是狀態不確定,既處於這個狀態,又不處於這個狀態。現在宏觀世界也一樣了,貓不就是這樣嗎?有一隻既死又活的貓。大家都不承認有這種狀態。但是量子力學的詭異之點,量子力學的態迭加原理就是說:你在觀察之前,貓就是處於既死又活的狀態。這個問題爭論了很長時間。怎麼辦?量子理論很確定,這是毫無疑問的,如果沒有揭開蓋子沒有觀察,那薛定諤的貓的狀態是死與活的迭加,這隻貓永遠處於同時是死又是活的迭加態。這與我們的經驗嚴重違背。
三、多體的迭加態:量子糾纏
現在再來講量子力學第三個詭異之點,這個和前面講的狀態有關,是它們的直接結論,叫做量子糾纏。現代科學發現,對物質的研究,在進入分子、原子、量子等微觀級別後,意外非常大。出現了超導體、奈米級、石墨烯等革命性的材料,出現從分子水平治癒癌症的奇蹟。而最神奇的是——量子糾纏。 科學實驗發現,二個分裂出來的量子,會在不同位置出現完全相關的相同表現。一個出現狀態變化,另一個幾乎在相同的時間出現相同的狀態變化,而且不是巧合。這就是量子糾纏。科學家已經實現了6-8個離子的糾纏態。中國科學家實現了13公里級的量子糾纏態的拆分、傳送。
牛頓第三定律說作用力與反作用力是相等的。我們的意識能夠受外部世界的影響而改變,意識就不能改變客觀世界呢?有人認為意識是能夠改變客觀世界的,意識改變客觀世界就是透過波函式坍縮,就是使不確定狀態變成確定的狀態,這樣來影響的。所以波函式,也就是量子力學的狀態,從不確定到確定必須要有意識的參與,這就是爭論到最後大家的結論。這也是量子力學的精髓。
迭加態與坍縮
量子力學的第一個詭異現象叫做態迭加原理和坍縮。一個物體在某個時刻,一定會處在某個固定的狀態。比如某人要麼在客廳裡,要麼在房間裡,兩者必居其一。但在量子力學裡就不一樣了。微觀粒子可能處在迭加態,這種狀態是不確定的。例如電子有可能在A點存在,也可能在B點存在。但你一觀察,這個狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的迭加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於迭加態。你一觀察,它這種迭加狀態就崩潰了。
二、單體的疊加態:薛定諤的貓
剛才說的是量子力學第一個詭異點,現在我們來看看這個詭異之點往下推論,能夠推出什麼結果。最後結果會使大家認識到,意識是量子力學的基礎,物質世界和意識不可分開。 這個實驗是薛定諤提出的,被稱為“薛定諤的貓”。他認為一個東西既存在這個狀態,又存在那個狀態,像即在客廳,又不在客廳一樣,那是荒謬的。他就想了個辦法來批駁量子力學,結果沒有批駁好,最後反而證明了量子力學最詭異的地方,也就是意識和物質不可分開。
現在我來說薛定諤的實驗是什麼:把一隻貓放進一個封閉的盒子裡,然後把這個盒子接到一個裝置上,這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設施。原子核有百分之五十的可能性發生衰變,衰變的時候就會發射出一個粒子來,這個粒子一發出來就會觸發毒氣設施,毒氣一觸發就會殺死這隻貓,這是他想象中的一個實驗。根據剛才說的量子力學的態迭加原理,沒有觀察的時候,原子核是處於已經衰變和沒有衰變的迭加狀態,就是它既可能衰變了又沒有衰變,它是兩種狀態的迭加,就像電子既在A點又不在A點一樣,這個原子核既衰變又沒有衰變,50%機率衰變,50%機率不衰變。這個時候貓的狀態是可能活著,也可能死了,就是說貓也處於這種既死又活的迭加狀態。
貓可能處於這種狀態嗎?聰明人可能會說:那你開啟盒子一看不就行了嗎?但是開啟盒子一看,就是作了觀測,貓就只能是死或者活了。這個問題一提出來,物理學家一個個都驚呆了,原來以為只有微觀世界才有這種態迭加,就是狀態不確定,既處於這個狀態,又不處於這個狀態。現在宏觀世界也一樣了,貓不就是這樣嗎?有一隻既死又活的貓。大家都不承認有這種狀態。但是量子力學的詭異之點,量子力學的態迭加原理就是說:你在觀察之前,貓就是處於既死又活的狀態。這個問題爭論了很長時間。怎麼辦?量子理論很確定,這是毫無疑問的,如果沒有揭開蓋子沒有觀察,那薛定諤的貓的狀態是死與活的迭加,這隻貓永遠處於同時是死又是活的迭加態。這與我們的經驗嚴重違背。
三、多體的迭加態:量子糾纏
現在再來講量子力學第三個詭異之點,這個和前面講的狀態有關,是它們的直接結論,叫做量子糾纏。現代科學發現,對物質的研究,在進入分子、原子、量子等微觀級別後,意外非常大。出現了超導體、奈米級、石墨烯等革命性的材料,出現從分子水平治癒癌症的奇蹟。而最神奇的是——量子糾纏。 科學實驗發現,二個分裂出來的量子,會在不同位置出現完全相關的相同表現。一個出現狀態變化,另一個幾乎在相同的時間出現相同的狀態變化,而且不是巧合。這就是量子糾纏。科學家已經實現了6-8個離子的糾纏態。中國科學家實現了13公里級的量子糾纏態的拆分、傳送。
牛頓第三定律說作用力與反作用力是相等的。我們的意識能夠受外部世界的影響而改變,意識就不能改變客觀世界呢?有人認為意識是能夠改變客觀世界的,意識改變客觀世界就是透過波函式坍縮,就是使不確定狀態變成確定的狀態,這樣來影響的。所以波函式,也就是量子力學的狀態,從不確定到確定必須要有意識的參與,這就是爭論到最後大家的結論。這也是量子力學的精髓。