《青春豬頭少年》系列描述量子力學與現實生活有著怎樣的密切關聯

《青春豬頭少年》系列動畫已經完結,第一季配合著劇場版形式的搭配,將整個系列中梓川咲太在校園中與所有女主發生的青春期綜合徵做了一個完美詮釋。不僅從時間線上做到三線合一,以過去、現在、未來進行穿插最後將其大量的回收伏筆,又從各個學識角度上進行了對青春期綜合徵所展現的症狀對其分析和解密。以男主梓川咲太為核心的將所有故事進行串聯最後得到了完美的收官,可以稱之為是一部非常不錯的動漫作品。除了讓漫迷領略到其中梓川咲太教科書一般的語言化解能力,又可以讓大家腦洞大開從側面瞭解到所謂的“遇事不決,量子力學”理論。很多動漫作品都有用著同樣的手法將作品進行劇情轉折和推動。這部作品將其量子力學擺在明處告知漫迷接下來發生的故事,都以詮釋在量子力學當中也可以被譽為是最成功的一部。作品中對應的量子力學知識與我們現實生活有著怎樣的聯繫呢?我們不妨從三方面進行分析來看一下。

《青春豬頭少年》系列描述量子力學與現實生活有著怎樣的密切關聯

青春豬頭少年

劇情中“青春期綜合徵”的表現

《青春豬頭少年》系列中雖然以多個女主發生“青春期綜合徵”作為故事,讓男主角梓川咲太從中找到其原因與弱點並且一一化解。但最為重要的一個角色則是櫻島麻衣學姐,首話內容中以櫻島麻衣學姐自身發生的“青春期綜合徵”的表現進行劇情的推動,後期其他主人公發生事件的時候,櫻島麻衣學姐也出現了在了不同程度的場景之中進行穿插,可見女一號在這部作品與男一號搭配的重要性。

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青春豬頭少年

首個劇情關鍵點,櫻島麻衣學姐的消失。自從圖書館梓川咲太發現了一名身著兔女郎服裝的學姐在人群中晃來晃去之後才發現,身邊周圍人都無從發現學姐的存在,只有作為主人公的自己才能意識到這個問題,並且麻衣學姐本人也意識到自己陷入了“青春期綜合徵”的困擾之中。從一名知名的學員偶像,到如今走在大街上無人問津,不僅對學姐的生活造成了困擾,更是危機到學姐是否在這個世界上存在的證明。從學姐的母親淡忘自己有這麼一名女兒的同時,學姐自身就已經被兩種狀態所疊加,這兩種狀態也就是“存在”與“不存在”。作為存在的狀態是因為梓川咲太還可以看到並且識別到櫻島麻衣學姐自身的存在,不存在則是在這目前的生活環境中,周圍的人已經無法識別和意識到有這個當紅藝人的存在。於是作者設定了科學怪人梓川咲太好友的假設“薛定諤的貓”定義為櫻島麻衣學姐自身的狀況。

櫻島麻衣學姐與薛定諤的貓

想必很多人都知道薛定諤的貓實驗,講述在貓身上所體現的兩種狀態的疊加“生與死”同時共存。正是一個這樣矛盾的實驗研究,被奧地利物理學者埃爾溫·薛定諤在1935年提出了這樣的一個思想性實驗。簡單的介紹一下這個實驗內容,不做過多的講述。

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薛定諤的貓思想性實驗

<strong>此次實驗的目的則是以薛定諤的貓實驗來講述量子力學中哥本哈根詮釋宏觀物體會產生的一系列問題,而這個所表達問題則具有一定的物理知識的矛盾性質,根據先前事件的發展有著隨機性質的變化,讓貓處於“生與死”兩種狀態雙重疊加的性質。實驗準備的先決條件將貓放置為提前準備好的不透明箱子之中,並且從中設計好放射性物質和氰化氫的燒瓶,一個可以觸動的電擊和錘子。在一個小時之內,放射性物質的原子將會有一個退變過程,而退變概率則只有50%。如果發生退變,會觸發電擊裝置,錘子擊碎氰化氫燒瓶進行揮發造成有毒氣體,貓會死亡。反之貓就不會死。以描述整個事件的波函數竟然表達出了活貓與死貓各半糾合在一起的狀態。

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奧地利物理學者埃爾溫·薛定諤

奧地利物理學者埃爾溫·薛定諤原名為埃爾溫·魯道夫·約瑟夫·亞歷山大·薛定諤,生於1887年8月12日到1961年1月4日亡故,量子力學的奠基人之一。1926年他提出薛定諤方程,為量子力學奠定了堅實的基礎。他想出薛定諤貓思想實驗,試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。在1933年時發現了原子理論運用的新形勢,並獲得了諾貝爾物理文學獎以用來表彰他發現的薛定諤方程。

顯然這個實驗則是具有相應的矛盾性質,薛定諤的貓實驗為何被作者用來描述成為櫻島麻衣學姐的代名詞?櫻島麻衣學姐目前所處的狀態,正如這個實驗有著相應的相似性,學姐即代表貓,生活的環境則為箱子。所發生的原子變化自身不受到關注則是一種原子退變的過程,周圍人群對自己的認知和識別則代表著那50%的觸碰幾率,也時刻代表學姐在這個世界上存在與不存在的過程演變。

櫻島麻衣學姐的故事能否用量子力學來解答

雖然劇情中雖然以薛定諤的貓來闡述櫻島麻衣學姐的故事,但是用劇情中所描述的主體“量子力學”來詮釋學姐“青春期綜合徵”的特性最為貼合的則是量子退相干理論。

《青春豬頭少年》系列描述量子力學與現實生活有著怎樣的密切關聯

青春豬頭少年

什麼是量子退相干?<strong>量子退相干是量子力學上的一個基本理論,可以駕馭於任何大小的物理體系和系統之上,提供一個主要的宏觀經典的物理過度現象。從量子力學的觀點,解釋宏觀系統的經典現象。尤其無法直接看出的是,量子力學中的量子疊加,在宏觀世界怎樣呈現出來。曾在1954年,愛因斯坦書信給馬克思玻恩提到量子力學的角度,來解釋宏觀世界的物理現象的問題,他指出僅僅量子力學現象太“小”無法解釋這個問題。直到“馮紐曼無窮鏈”現象出現證明了其退變的過程,量子通過相互作用與環境的密切關聯所形成的疊加狀態,而這種疊加狀態非常受到環境的影響,隨著時間的變化幾個相正交互的量子狀態疊加在一起,彼此相干。退相干則是一種過程,能夠將量子系統的約化密度矩陣對角化,而相干性質就是表示於這約化密度矩陣的非對角元素,所以,疊加態的相干性質會快速消失,無法再被探測到,從而呈現出經典的統計性質。也就是說量子受到相干疊加狀態之後,隨時間變化自身所散發的能量會極具退化變小,最終被無法探測識別和認知。

櫻島麻衣學姐自身所發生的“青春期綜合徵”正是一種量子退相干的演變過程,其因為是公眾人物受到大眾影響到了自身的生活和環境,為了避免這種事情發生,學姐將不被認知少許與人接觸的條件作為解決方案從而導致的不被認識和識別的狀態無限疊加,最終學姐自身所散發的認知能量極其微小被人們遺忘,隨著時間的推移和演變,導致消失在這個環境之中。

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青春豬頭少年

為此劇情之中,梓川咲太選擇了利用自身的能量將學姐帶回應有的世界中讓人們認知,只要幫助學姐將自身能量放大使校園中的同學們再次獲取到麻衣學姐的信息就可以輕鬆打破這種“青春期綜合徵”的窘況,也可視為打破量子退相干的順勢演變法則。

梓川咲太發現櫻島麻衣量子力學就可解釋

動畫劇情中櫻島麻衣學姐既然已經到了無人認知和發現的程度,為何男主梓川咲太卻能在圖書館發現學姐身穿兔女郎的裝扮晃來晃去,很多小夥伴們都說因為是男主作者可以這樣安排。與其說刻意安排不如說作者正是用這種橋段來解釋男主梓川咲太與眾女角色發生的種種故事,在惡魔小學妹篇章和翔子小姐篇章中都有提及到了量子力學中的量子糾纏理論。正是量子糾纏讓梓川咲太與幾位女角色展開了各種劇情,作者也是利用這個原理將劇情安排的非常合理。

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青春豬頭少年

<strong>量子糾纏其根特性則是兩個粒子在短暫的時間內彼此耦合之後,單獨攪拌其中一個粒子,另一個粒子在有一定距離的前提下,還是會受到不可避免的攪拌影響。這種關聯的現象即是量子糾纏。多個粒子組成的量子體系,而狀態又處於無法被分離成單獨粒子的情況,多個粒子中的單獨粒子狀態都可以被稱之為量子糾纏。糾纏的粒子有驚人的特性,這些特性違背一般的直覺。在探測或者測量單獨粒子的時候往往都會影響到其他粒子,並且對整個系統造成塌縮。

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量子糾纏簡易概念示意圖

梓川咲太之所以能發現櫻島麻衣學姐則因為是同時校園中學生,並且是學姐與學弟關係,人來人往的校園中短暫時間內的相遇產生的量子糾纏體系。而梓川咲太最終選擇的校園公開式告白將櫻島麻衣學姐從量子退相干演變的過程拉回來的行動,則是一種量子糾纏測量單一粒子的過程,以自身所受影響從而影響到與自己所糾纏的粒子。想必這樣的解釋大家就非常的容易明白了吧。包括惡魔小學妹的劇情故事,和翔子小姐時空穿梭中的劇情統統都有著量子糾纏的內容包含在其中。

量子力學與現實生活中的必然聯繫

藝術來源於生活,動漫作品也是對現實生活中所闡述藝術的一種表現方式,正如同生活中的素材都會被運用動漫作品當中,生活中的場景物件也都會通過不一樣的形式在動漫中所體現。對於量子力學這門深奧的知識來說,我們的日常生活中也無時無刻都體現著量子力學可以詮釋的所有事態的發生與變化。

《青春豬頭少年》系列描述量子力學與現實生活有著怎樣的密切關聯

1927年第五次索爾維會議,世界上最主要的物理學家聚集在一起討論新近表述的量子理論。

如同動漫中所展現出的量子糾纏或者量子退相干的理論,生活中就發生在我們自己的身上,只是沒有意識到它可以用量子力學的來解答和闡述。舉個最為簡單的例子:量子糾纏的特性,在短時間內兩個量子想融合形成糾纏現象。現實生活當中我們每個人都可以認定成為一個粒子,大家來往與喧譁的世界之中,在某些特定的情況下結交到了新朋友,短暫的相識形成量子糾纏,初見一面後,彼此就會相互聯繫成為從素未謀面到相識的深交的好友。用量子糾纏的現象闡述兩個素味平生的異性從陌生步入愛情最終到婚姻的殿堂,這種現象更加體現著量子糾纏的特性,素味平生的初次相遇則代表著短時間內的兩個粒子相融合,隨著相知到戀愛的經歷正像是糾纏在一起的粒子互相檢測時的攪拌干擾。這種通俗易懂的比喻或許可以讓大家更為輕鬆的認識到其中的趣味和奧義。

量子力學雖然是物理學的分之學科,也無時無刻在影響著當下我們的生活。如今量子力學的學識也被應用在了電子器件、計算機、宇宙學、化學、信息學當中,通過其特定演算方程和獨有的基礎公設改變著人們的生活環境和生活質量。

END


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