量子力学入门
1、状态叠加与坍缩 - 状态叠加原理。
一般观点认为:客观物体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。比如,你的狗在家或者不在家,必然取其一。
量子力学观点认为:你的狗有一种状态是在家又不在家,你要去看它在不在,你就触发了观察的动作。你一观察,此时的状态就坍缩了,从原来的在家又不在家的叠加状态,变成在家或者不在家的唯一的状态。你不观察它,它就处于叠加态,你一观察,叠加状态就崩塌了,从而只能保留一种状态了。
2、单体叠加态:薛定谔的猫
“薛定谔的猫”这个实验被普遍认知,是量子力学的创始人薛定谔提出的,是他想象中的实验。很好地证实了”意识是量子力学的基础,物质世界和意识不可分开”
实验过程是:一只猫放进一个封闭的盒子,然把这个盒子接到一个装置上,这个装置有一个原子核和一个毒气设备。原子核有百分之五十的可能性发生衰变,衰变的时候就会发射出一个粒子,粒子一发出会触发毒气设备,毒气触发会杀死猫,因此说这只猫处于这种既死又活的迭加状态。
怎么可能既死又活两种状态同时存在呢?
1963年获得诺贝尔物理学奖的维格纳想了另一个场景,让一个朋友戴着防毒面具和猫一起呆在盒子里,他躲在门外,那么对他来说,这猫是死是活他不知道,猫是既死又活。事后他再问在毒气室里戴防毒面具的朋友,猫是死是活?此时朋友一定会回答,猫要么死要么活,不会是半死不活的。
可是这个实验又有一个问题,一个人和猫一起呆在盒子里,人有意识,意识一旦包含到量子力学系统中去,它的波函数就坍缩了,也就是说猫是死是活,只要一有人的意识参与,叠加态就不适用了,就只有要么是死要么是活的两个纯态的可能,不再是模糊状态了。
因此认为,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(量子力学的状态)的坍缩,意识能够使不确定状态变成确定的状态。
到这里我们可以初步认知:物质世界离不开意识,意识是物质世界的基础,意识才使物质世界从不确定到确定,发生这样的坍缩,也就是变化。
佛学中有个理论说,一个念头一旦升起物质世界就产生了,物质世界的产生实际上是从不确定一下子变成确定的,这两者很类似。
3、多体叠加态:量子纠缠
有了以上的基础我们来看第三个诡异点,量子纠缠。如果有两个以上的东西都处于不同状态的叠加,它们彼此之间一定有明确的关系。这就是量子纠缠。
举个例子,我们从北京买了一双手套,把一只寄到香港,另一只寄到纽约,那么寄到香港的是左手戴的还是右手戴的?
此时谁都不知道,但如果香港的人收到后打开看是左手的,那么纽约的不用看就知道是右手的,因为手套是左右配对的。一旦寄出去,寄的过程中不确定,但是只要有一方观测了,另一方不用观测就知道答案。这就是纠缠的一个例子。
量子力学观点认为:如果把同一个量子体系分开成几个部分,在未检测之前,你永远不知道这些部分的准确状态;如果你检测出其中之一的状态,在这一瞬间其他部分立即调整自己的状态与之相应。这样的量子体系的状态叫做“纠缠态”。
细想,此时量子纠缠还有另外一个重要特点::纠缠一方得到的任何信息,另一方也会马上感到,不需要信息传递,即量子隐形传输(瞬间传输的未来)。
大家的观念普遍认为一个事物永远都有个确定的状态,但是量子力学认为微观世界的事物,在还没被观察之前没有明确的状态。量子纠缠就是对于多个微观物体,在被观察之后,它们的状态从不确定到确定,作一个有关联的突变。
利用这一现象,量子纠缠现在已经变成一种工具,可以用来传输东西、传输信息。
经典物理学在信息传输的时候,只能利用信号传输,缺陷是信息不完全,比如物体的厚度,结构等无法传输。
量子信号的传输利用量子纠缠态:比如两个人一个在火星一个在地球,如果一女士在A点,她有光子A;男士在B点,他有光子B。光子A和B处于纠缠态,对A光子施加的任何作用或给她任何信息,B光子都能马上得到。这就是量子隐形传输,最后的B点得到的是和原来完全一样的信息。
经典物理在传输后所复制出来的,并不能复制任何“实体”本身。而量子隐形传输从“实体”得到完整的信息,从而复制出“实体”。
如果两个地方的物质处于纠缠态,纠缠的一方的所有信息可以瞬间传递到纠缠的另一方,这种传输没有时间空间的限制,是瞬间传播的。