08.27 人類意識已深入科學:神奇的疊加態與坍縮

人類意識已深入科學:神奇的疊加態與坍縮

量子力學是20世紀初由普朗克、愛因斯坦、薛定諤、玻爾等多位科學巨匠創建的一門物理學分支,量子力學是區別於經典力學、相對論,研究微觀量子世界的學科,但是量子力學的發展卻始終伴隨著否認與質疑。在我們的常識中,人類所生存的宏觀世界是由微觀世界中的粒子組成的,但是隨著量子力學的深入發展,微觀粒子呈現的多種特性是無法與宏觀世界聯繫在一起的,甚至是嚴重違揹人類正常思維邏輯的。

為了解釋量子力學觀念,我先說說普通人的日常經驗。一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置,這種存在,是不以人的意志為轉移的、是客觀的。比如說,我的妻子現在在客廳裡面,或者說我的妻子現在不在客廳裡面,兩者必居其一。

但在量子力學裡就不一樣了。量子力學就像說你的妻子既在客廳又不在客廳,你要去看這個妻子在不在,你就實施了觀察的動作。你一觀察,這個妻子的存在狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的疊加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。

當我們得到一個力學量的測量值是,對應其的態,就是粒子所處的狀態。粒子被觀測後,就由原來的疊加態,變成了之後的某個本徵態,發生了坍縮。

在量子力學中,微觀粒子的運動狀態稱為量子態。量子態是由一組量子數表徵,這組量子數的數目等於粒子的自由度數。愛因斯坦說過:真實的物理世界應該具有簡單性。其根基來源於我們所處的空間為三維的模式,而球狀正是這樣一個空間最好的體現。環狀量子卻違背了這樣一個空間的基底。雖然這個理論可以解釋很多疑難,但理論自身並非是自恰的。

人類意識已深入科學:神奇的疊加態與坍縮

所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於疊加態,也就是一個電子既在A點又不在A點。你一觀察,它這種疊加狀態就崩潰了,它就真的只在A點或者真的只在B點了,只出現一個。

那有人就會說了:這是詭辯,你怎麼知道電子不觀察它的時候,它既在A點又不在A點呢?

好,這就是量子力學發展過程中,很多實驗確證的事情,其中一個最著名最重要的實驗,就是干涉實驗證實。電子在沒有觀測的時候,沒有確定的狀態。所以這件事是量子力學最詭異的事情。

哥本哈根詮釋可能是如今最出名的量子力學的一種詮釋。在量子力學裡,量子系統的量子態,可以用波函數來描述。這是量子力學的一個關鍵特色。波函數是個數學函數,專門用來計算粒子在某位置或處於某種運動狀態的機率。測量的動作(觀察者)造成了波函數塌縮,原本的量子態機率塌縮成一個測量所允許的量子態。

愛因斯坦曾經說過”神不會玩骰子”而反對這詮釋。不過所有計算與估計的準確性證明哥本哈根詮釋是對的。懂了這個,就懂了量子力學最詭異的東西:量子力學離不開意識,意識是量子力學的基礎。

人類意識已深入科學:神奇的疊加態與坍縮


分享到:


相關文章: