由微观量子构成的宏观世界,为什么没有出现量子纠缠和不确定性的相关特性?

用户8535


题主的问题很有价值,可以说是有一定水平的问题。这个问题如果用哥本哈根学派的观点解释就是:存在一堵墙将微观世界和宏观世界隔开,让两个世界服从完全不同的物理理论。然而这个解释完全就是“胡人说八道经”!

如果我们撇开哥本哈根学派,单纯地从量子力学来看这个问题,会发现这个问题可以拆开成几个子问题:第一,微观世界和宏观世界的区分是什么?第二,微观世界的规律能不能自动推广到宏观世界?第三,微观世界和宏观世界是遵循一套理论还是遵循两套理论?这几个问题如果得不到解释,那么题主的问题就永远无法说清楚。

为此,我们要思考强量子效应等价于什么。简单说就是因为,相对量子涨落太大。注意我说的是“相对量子涨落”,不是“绝对量子涨落”。所谓涨落,即物理量的统计方差,它也是绝对涨落。我们将统计方差除以统计平均值的平方,那么就得到了相对方差。而量子涨落指的是对具有量子效应的客体进行统计时获得的统计方差。一般来说量子效应越强,相对量子涨落会很大,有时候甚至是无穷大。但是量子效应很弱的情况下,相对量子涨落会很弱,甚至可以理解为零。按照我们分析,微观世界有强的量子效应或者宏观世界有弱的量子效应,都仅仅是特例,因为理论上讲,相对量子涨落是与尺度无关的。所以,绝不可以用尺度来区分宏观和微观!而需要用别的思路。这个思路就是粒子数量。单个粒子是有很强的量子效应,但是大量粒子的量子效应却不一定很大。原因就是量子涨落可以相互抵消,相对量子涨落很弱。

宏观世界的物体是有大量粒子组成的,这些粒子之间存在十分复杂的相互作用,导致量子效应十分弱。量子纠缠在多粒子之间的发生的难度远远大于两个粒子或者几个粒子之间发生的难度,这就是为什么宏观世界没有观察量子纠缠的主要原因。至于不确定性,原因差不多。由此可见,量子力学并不是不适用于宏观世界,而是因为粒子太多,导致量子效应减弱。

基于此,我们可以初步回答我前面说的三个问题:微观和宏观的区别在于我们考察的粒子体系数目,而不是尺度;量子理论是普适性规律,世界可以统一到量子理论体系上,虽然我们还没有建立起这样的体系。由此可见,哥本哈根学派确实是“胡人说八道经”!但是这不代表量子力学就是最好的理论,量子力学还没有解决薛定谔的猫,也没有解决量子纠缠的超距效应,总之量子力学还需要进一步发展。


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