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独立评论

所跟帖: 余大郎 Zt:马克思并非从一而终的~主义者   2018-03-12 18:55:53  


作者: 余大郎   Zt:量子物理之诡异,不只是因为你不懂! 2018-03-12 19:33:53  [点击:527]
量子物理学为什么这么诡异?不只是因为你不懂!
2018-03-13 量子科学



神奇诡异的量子力学



量子力学这个理论非常之怪,刚才说了二十世纪人类物质进步的每一个重大环节,都跟量子力学有关。量子力学也是自然科学史上被实验证明最精确的一个理论,但是量子的观念,没有人能够理解。我说的没有人能够理解,绝不是指像我们这个层次的人,而是说连量子力学的创始人都不能理解。量子力学创始人有两个,一个是爱因斯坦,一个是玻尔。他们一辈子都在争论量子力学的问题, “世纪大辩论”,结果还是不能理解。玻尔就说了,如果谁说他懂了量子力学,他就没有真懂,因为量子力学连我们都没有搞懂,这就是他们的观点。那么量子力学最不好懂的是些什么问题呢?我先把量子力学中人们最不好懂的东西介绍给大家,而最不好懂的东西最后恰好是证明了:意识不能被排除在客观世界之外。一定要把意识加进去你才能够认识搞懂它。

量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。

自从普朗克提出量子这一概念以来,经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善,在20世纪的前半期,初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。

一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。

通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。

普朗克提出:像原子作为一切物质的构成单位一样,“能量子”(量子)是能量的最小单位。物体吸收或发射电磁辐射,只能以能量量子的方式进行。

1905年,德国物理学家爱因斯坦把量子概念引进光的传播过程,提出“光量子”(光子)的概念,并提出光同时具有波动和粒子的性质,即光的“波粒二象性”。

描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子力学是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论,是近代物理的基础理论之一。20世纪前的经典物理学只适于描述一般宏观条件下物质的运动,而对于微观世界(原子和亚原子世界)和一定条件下的某些宏观现象则只有在量子力学的基础上才能说明。另一方面,物质属性及其微观结构只有在量子力学的基础上才能得以解释:量子力学离不开意识,意识是量子力学的基础。


单体的叠加态:薛定谔的猫

刚才说的是量子力学第一个诡异之点,现在我们来看看这个诡异之点往下推论,能够推出什么结果。最后结果会使大家认识到,意识是量子力学的基础,物质世界和意识不可分开。

这个实验是量子力学的创始人薛定谔提出的,被称为“薛定谔的猫”。薛定谔的本意是想批驳量子力学和量子力学的态迭加,他认为一个东西既存在这个状态,又存在那个状态,像女儿即在客厅,又不在客厅一样,那是荒谬的。他就想了个办法来批驳量子力学,结果没有批驳好,最后反而证明了量子力学最诡异的地方,也就是意识和物质不可分开。
量子力学的三个诡异现象

迭加态与坍缩

量子力学的第一个诡异现象叫做态迭加原理和坍缩。

为了解释量子力学观念,我先说说普通人的日常经验。一个物体在某个时刻,一定会处在某个固定的状态。比如说,我的女儿现在在客厅里面,或者说我的女儿现在不在客厅里面,两者必居其一。只有一个对,要么在客厅里头,要么不在客厅里头。这就是普通人的关于状态的概念。一般人认为客观物体一定要有一个确定的空间位置,这种存在,是不以人的意志为转移的、是客观的。这个客观的定义,所有人都理解,而且认为这是天经地义的。

但在量子力学里就不一样了。量子力学的基本原理就是微观粒子可能处在迭加态,这种状态是不确定的。例如电子可以同时处于两个不同地点,电子有可能在A点存在,也可能在B点存在,电子的状态是在A点又不在A点的迭加。这个话大家就不太理解了。聪明的人会说,你说电子既在A点又不在A点,就像说你的女儿既在客厅又不在客厅,女儿在不在客厅,你一看不就明白了吗?这还用辩论什么?但是恰好量子力学就认为,你要去看这个女儿在不在,你就实施了观察的动作。你一观察,这个女儿的存在状态就坍缩了,她就从原来的,在客厅又不在客厅的迭加状态,一下子变成在客厅或者不在客厅的唯一的状态了。所以量子力学怪就怪在这儿:你不观察它,它就处于迭加态,也就是一个电子既在A点又不在A点,既在B点又不在B点。好,你说我去观察一下它在A点还是在B点。你一观察,它这种迭加状态就崩溃了,它就真的只在A点或者真的只在B点了,只出现一个。那有人就会说了:你这

维格纳认为,意识可以作用于外部世界,使波函数坍缩是不足为奇的。维格纳这个认识已经是量子力学界的共识了,确实只能这样认为。因为外部世界的变化可以引起我们意识的改变。大家想过没有,牛顿第三定律说作用力与反作用力是相等的。我们的意识能够受外部世界的影响而改变,大家都觉得没有问题,对吧?人的意识就是受外界客观世界的影响改变了,随时都在变化。那为什么客观世界就能改变意识,意识就不能改变客观世界呢?他就说意识是能够改变客观世界的,意识改变客观世界就是通过波函数坍缩,就是使不确定状态变成确定的状态,这样来影响的。所以波函数,也就是量子力学的状态,从不确定到确定必须要有意识的参与,这就是争论到最后大家的结论。

自然科学总是自诩为最客观、最不能容忍主观意识的,现在量子力学发展到这个地步,居然发现人类的主观意识是客观物质世界的基础了。因为量子力学是我们客观物质世界最基础的理论。刚才说过了,二十世纪人类技术进展都跟量子力学有关,而且量子力学经过了最精确的实验验证。量子力学的基础就是:从不确定的状态变成确定的状态,一定要有意识参与。这是物理学的一个重大成就。

多体的迭加态:量子纠缠

再来讲量子力学第三个诡异之点,这个和前面讲的状态有关,是它们的直接结论,叫做量子纠缠。现代科学发现,对物质的研究,在进入分子、原子、量子等微观级别后,意外非常大。出现了超导体、纳米级、石墨烯等革命性的材料,出现从分子水平治愈癌症的奇迹。而最神奇的是——量子纠缠。

什么是量子纠缠?

量子纠缠与“薛定谔的猫”是类似的,只不过“薛定谔的猫” 讲的是同一个东西处于不同的状态的迭加,量子纠缠讲的是如果有两个以上的东西它们都处于不同的状态的迭加,它们彼此之间有什么关联。


科学实验发现,二个没有任何关系的量子,会在不同位置出现完全相关的相同表现。如相隔很远(不是量子级的远,是公里、光年甚至更远)的二个量子,之间并没有任何常规联系,一个出现状态变化,另一个几乎在相同的时间出现相同的状态变化,而且不是巧合。这就是量子纠缠。
量子纠缠是经理论提出,实验验证了的。科学家已经实现了6-8个离子的纠缠态。我国科学家实现了13公里级的量子纠缠态的拆分、发送。

发展到今天,我们看到的世界,仅仅是整个世界的5%。这和1000年前人类不知道有空气,不知道有电场、磁场,不认识元素,以为天圆地方相比,我们的未知世界还要多得多,多到难以想像。也许以后我们将面临更多的物理坍塌和心理崩溃,但是,我们依然还要前行,探索和体验更多的未知和奇妙。
最后编辑时间: 2018-03-12 19:57:28

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