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自在睡覺
2023-09-03 20:15
  ——朱清時  我們都是薛定諤的貓 微觀世界的波粒二象性 一個電子可以同時位于兩個不同的地點A和B,，既在A,，又不在A。電子的狀態(tài)是“在”和“不在”兩種狀態(tài)按一定幾率的疊加。 （1）所有的能量發(fā)生是在叫做“量子”的離散包中,； （2）物質由點粒子代表,，但是發(fā)現點粒子的概率由一個服從薛定諤波動方程的波確定，波函數給出在特定狀態(tài)下發(fā)現物體的精確概率,； （3）在進行觀察前,，物體可以同時以各種可能的狀態(tài)存在。要確定物體處在什么狀態(tài),，必須進行觀察,。觀察使波函數“消失”，物體進入確定狀態(tài),，即塌縮,。 量子力學及其“哥本哈根詮釋”是人類歷史上最成功的物理理論之一，然而卻長期飽受爭議,。 “觀察難題” 什么是“觀察’”,？為何它會把系統(tǒng)從疊加態(tài)變成一個確定態(tài)？如果是一條狗或是一只蒼蠅來觀察也會引起這種狀態(tài)的改變嗎,？如果空氣中的一個分子與系統(tǒng)發(fā)生相互作用又會如何呢,？ 這種情況每時每刻都在發(fā)生，但我們通常卻不把它視為一種可以影響系統(tǒng)結果的觀察,。人對系統(tǒng)狀態(tài)有意識的觀察具備什么特殊的物理意義,？ 觀察通常指對一個系統(tǒng)進行測量，從而獲得該量子系統(tǒng)的某些物理量的取值,。觀測概念在經典物理學中與量子力學中有很大的不同,。 在經典物理學中，觀察不會對被觀測的系統(tǒng)產生影響,，即被觀察系統(tǒng)的狀態(tài)在觀察前后是不變的,。 但在量子力學中,，觀察過程會對被觀察系統(tǒng)的狀態(tài)產生影響，即觀察過程會導致被觀察系統(tǒng)的狀態(tài)坍縮成一個確定的狀態(tài),。 在量子力學中,，粒子的狀態(tài)可以由一個數學函數表示，稱為波函數,。 波函數包含了有關粒子位置,、動量和其他性質的信息。 當我們對粒子進行觀察時,，波函數從一個包含多個可能狀態(tài)的疊加態(tài),，變?yōu)橐粋€確定的狀態(tài)，稱為波函數坍縮,。 例如雙縫干涉實驗觀測： 一個電子飛向A和B兩道狹縫,，落在后面的熒光屏上，在熒光屏上打出一個光點,，這說明它是個粒子,； 一個個地發(fā)出許多電子，它們逐一在熒光屏上打出光點,，詭異的是,，這些觀點竟然組成了一組干涉條紋，而且條紋結構與狹縫間距有關,。 這說明每個電子是同時穿過兩道狹縫,，自己與自己干涉，然后按幾率隨機地落在熒光屏上,。 為了觀察電子每次究竟穿過哪個狹縫,，每當物理學家們在兩個狹縫口放上兩個粒子探測器時，奇怪的事發(fā)生了∶ 這時兩個電子探測器從來沒有同時響過,，并且干涉條紋立即消失,，這說明電子總是穿過兩條狹縫之一。 無論我們使用什么測量方法,，一旦要觀察電子通過哪條狹縫,，就都是這個結果。 這就是說,，當我們對電子的狀態(tài)進行'觀測’時,，電子的'疊加態(tài)’不復存在，而是'坍縮’到'在A’,，或是'不在A’,，兩個狀態(tài)的其中之一。 “薛定格的貓” 薛定格提出了一個想象的貓實驗 ： 把一個放射性原子放在一個不透明的箱子中,，讓它保持這種衰變與不衰變的疊加狀態(tài),。 在箱子里放一種結構巧妙的精密裝置,，每當原子衰變放出一個中子時，它就激發(fā)一連串連鎖反應,，最終打破箱子里的一個毒氣瓶，把同時在箱子里的一只貓毒死,。要是原子沒有衰變,，那么貓就活著。 按照幾率解釋,，我們沒有觀察時,，那個原子處在衰變與不衰變的疊加狀態(tài)。因為原子的狀態(tài)不確定,，所以貓的狀態(tài)也不確定,，只有當我們開箱察看，狀態(tài)才最終確定,，要么貓死掉,，要么它活著。 在箱子沒有打開之前,，這只貓?zhí)幵谕右粯犹幵诏B加態(tài)：同時既死又活,。 這樣一來，就不僅微觀粒子是沒有確定狀態(tài),，因此貓也沒有確定狀態(tài),。 它活著同時又死了，這與常識太不一致,。 薛定格原想用這只貓的不可思議,，來說明微觀世界的荒謬，沒想到經過八十余年的激烈爭論,，卻發(fā)現我們的生命和宏觀世界也是這樣不可思議,。 “無限后退”狀態(tài) 薛丁格在密閉的實驗室里作觀察，知道電子出現在A還是B,、貓是死是活,；然而我們在實驗室外面的人處在認為薛定格本人只處于“知道貓死了”和“知道貓活著”的疊加態(tài)。 當薛定格本人用語言告訴時,，我們才知道貓是死的還是活的,。否則我們也同薛定諤一樣進入了疊加態(tài)。 語言即意識,。當我們用意識參與,，可以使薛丁格的疊加態(tài)塌縮為一確定狀態(tài)。
疊加態(tài)是人腦的工作模式：總是把有關的所有可能發(fā)生的情況放在一起同時考慮,。 例如我們吃飯的時候,，總是先同時想到食堂所有可能賣的東西,。 一般地，當觀察一個系統(tǒng)時,，大腦先產生一個包含所有可能結果的疊加態(tài),，隨后再塌縮到一個確定狀態(tài)。 在作電子雙縫實驗時,，大腦首先下意識地進入電子的疊加態(tài)：“電子既在狹縫A,，又在狹縫B”。 隨后大腦產生意念：就餐時才決定只買米飯,；觀察時才想知道電子究竟是在在狹縫A,，還是在狹縫B。 這個意念把電子與我們的眼睛（或者觀測儀器）強行分割開來,，成為兩個對立的系統(tǒng),，變成你去觀察電子，結果使電子本身的糾纏也分開了,，變成電子或者出現在A,，或者出現在B，二者選一,，不再干涉,。 然而正如馮·諾伊曼所指出，“觀察難題”中包含的困難是：如果我在進行觀察,，又是什么確定我自己在什么狀態(tài)呢? 這意味著必須有別的人（稱作“魏格納的朋友”）在觀察我,，使我的波函數消失。但是這也意味著必須有人觀察魏格納的朋友,，以及魏格納的朋友的朋友,，等等。 這個“無限后退”過程的最終結果有兩個： 要么整個宇宙從未塌縮過,，仍然處于量子不確定狀態(tài),，即存在“平行宇宙”； 要么這個觀測鏈最終導致上帝存在：由于他在觀察,，才使宇宙處于確定狀態(tài),。
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來自： 為什么73 > 《天下無疾-先秦-得一等等》
