量子纠缠与真空的不可分割的关系

量子纠缠与真空的不可分割的关系

袁贺滔

1,约定

约定1,本文的论述牵涉到已发出的两文,以下把《对量子纠缠即时性的讨论》一文简称为《即时性》,把《守恒定律是量子纠缠的原始制约力量》一文简称为《守恒》。

约定2,对于量子从叠加态坍塌为确定态的变化,下文简称为态坍塌。坍塌也可以理解为瞬间的态跃迁,不具有“过程”这种连续性的概念。叠加态为什么会坍塌,至今是无解的,目前只能说是量子世界的特性。

约定3,参考《守恒》一文中郭灿光院士关于“EPR佯谬”的一段话,以下把这段话中提及的两个纠缠电子简称为A和B。并再约定,与A、B都没有纠缠关系的电子简称为C。

2,真空是什么?

本文关于真空的论述引自《从量子场论看真空的物质形态问题-2》一文,以下简称为《真空》,该文刊登在南阳师范学院学报(第4卷第12期2005年12月),由姚丽萍和黄金书两位学者合写。该文对“真空是什么”的问题回答得十分明确,真空是物质,是基态量子场。现将有关的段落摘出如下。

“现代的真空理论实质上是量子理论。量子场是物质的基本形态,它是既具有波动性又具有微粒性的物质客体,它具有多种运动状态,如激发态和基态。量子场激发态的出现代表实量子的产生,激发态的消失代表实量子的消失。实粒子的消失只是表明量子场的激发态消失了,而不是量子场这种客体消失了,量子场还存在,不过此时量子场处于能量最低的运动状态,也就是处于基态,人们把基态的量子场称为“真空”。真空不空,真空本身就是一种特殊的物质,即基态的量子场。”

真空具有看不见、摸不着的形态,所有人都已有体验,然而真空不是“虚无”,真空作为一种物质而存在,这一点,对于喜欢直观、感性的人们是难以接受的。《真空》一文写道,“真空就是基态的量子场,因而真空和其他形态的物质一样可以具有各种各样的物理性质,如量子电动力学中的真空零点振荡、真空涨落、真空极化等等,……”虽然,没有仪器能够直接观察到基态量子场的存在,没有仪器能够直接观察到真空的物理性质,但是《真空》一文写道,“关于量子电动力学的精确实验,不但观察到真空涨落和真空极化所导致的种种物理效应,而且得到的实验值与量子电动力学的理论计算以非常高的精确度相符合。例如氢原子兰姆能级移动,……”

2,1。因此,我们应该建立坚定的信念:

真空不是没有物质的虚无空间,真空是一种物质,是基态量子场,虽然这种物质的形态的表现是看不见、摸不着,但真空是作为一种特殊形态的物质而实在地存在着,真空与物质粒子作用的物理效应是可以观察的,而真空与纠缠量子作用的物理效应就是实现纠缠关系。如果纠缠量子之间隔着的是虚无的空间,量子纠缠不会发生。

分析如下。

基态量子场有多种物质成分,即有多种形态的基态量子场,比如基态电子场,基态质子场,基态光子场等等。量子电子场的基态是量子场处于最低能量状态,最低能量等于多少,人们并没有共识。但最低能态的存在,就避免了电子场激发态消失后,电子向负能态无止境地掉下去成为一架永动机。真空负能态电子海的描述虽然难以接受,但让狄拉克成功预言反电子的存在。而光子的反粒子就是它自己,因此基态光子场没有负能态,基态光子场的最低能态就是零,这正是《即时性》一文中,狭义相对论推导的结果:静止质量等于零的粒子在非光速状态下,能量和质量等于零,也是构成基态光子场的不可观察的“虚光子”的性质。当一个虚光子吸收一分能量,虚光子成为一个可观察的以光速运动的光子,这就是量子场论所说的,能量使得光子量子场从基态(真空)跃迁为激发态的表述。

2,2。虚光子能否携带信息?所引用的《真空》一文中说,“真空零点振荡是量子场的各种振荡模式在基态中不停地振荡,”光子场的振荡模式是电磁振荡,那么基态光子场的振荡模式就是电磁振荡,也即是说,虚光子也不停地作电磁振荡,既然虚光子作电磁振荡就说明它可以携带相应的信息,之所以不可观察是因为它处于基态,作非光速运动,没有能量。虚光子作电磁振荡是量子场论允许的,没有能量而作非光速运动是相对论所制约的,如果吸收了能量就就成为可观察的光子。由1,1。所表述的信念,真空存在作电磁振荡的超光速的虚光子,虚光子的存在就为远距离的纠缠量子实现纠缠关系提供了依据。也就是爱因斯坦在疑惑中提出的鬼魅般的物质,是《即时性》一文中提出的触发纠缠量子实现纠缠关系的超光速使者。

3,携带A态坍塌信息而没有能量的虚光子为什么能触发B态坍塌?

3,1。对于这个问题,可以反过来问,为什么这样的虚光子对与A没有纠缠关系的电子C不起作用?原因是A和C不是一个系统。其实,量子纠缠关系源于封闭体系守恒定律,如果自然界不存在守恒定律就不会有量子纠缠之事。事实上,薛定格方程就是从表述氢原子封闭体系的能量守恒方程演化而来,因此守恒定律的制约力才是量子纠缠的力源,而不是传递信息的使者。在存在这种制约的条件下,携带信息而没有能量的使者才有可能以“触发”的方式令B态坍塌,无需用力去“瓣动”B,这种使者就不可能触发没受制约的C。

3,2。量子力学的波动力学方程以波函数描述量子的状态,而波函数的实际意义是概率,波函数要被算符作用才能出现力学量的本征值,因此,在守恒定律制约下的波动力学方程直接表述的是纠缠量子A和B的概率关系,不是力学量的关系。比如,A态坍塌,自旋向下,B的自旋向上的概率即时从50%变成100%,不是自旋即时向上,还需要算符的作用,也就相当于携带A态坍塌信息的虚光子(使者)的触发,B才能态坍塌,自旋才能出现向下的确定方向。

4,如果说量子纠缠很神秘,倒不如说,神秘性在于守恒定律。A和B已经不存在它们之间力的相互作用,可守恒定律还能控制着远隔万里的量子A和B,这种制约力的本质是什么?这才是神秘的焦点!量子纠缠是微观世界的特性,远隔万里的两个宏观物体,不存在纠缠的现象,但如果这两个宏观物体是具有意识的人,比如《即时性》一文中远隔万里的妻子和丈夫,却存在“意识纠缠”。由文中的分析说明,个人的意识受人类共同意识规律的制约才会存在意识纠缠,相对比,存在守恒定律的制约才会存在量子纠缠之事!如果我们因此而提出:

量子是最原始的意识单元,封闭体系物理量守恒定律是纠缠量子的共同意识,量子纠缠是在这种共同意识制约的条件下发生的。

对于这种观点,看官们会认为是痴人说梦话,过分了。其实细想一下,是有依据的。已经出现电脑能下棋,并且打败世界棋手冠军的事,可以把电脑看做人,所装入的软件看做有意识、有思维能力的大脑。软件的意识能力归根结底源于非0则1或非1则0的机械性的计算单元,我们的软件专家令无数的这些计算单元按一定规律综合运作,就成了能思考的软件。量子力学量和方向的断续性,量子体系能级的断续性正是提供数码的依据,因此,我们有依据说:

断续性是量子世界的特性,人的意识的最原始的根源是量子世界。


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