量子力学三大诡异 量子力学三大恐怖之谜

二十世纪人类进步的每一个重大环节 , 都跟量子力学有关 。 然而量子力学很多大家 , 包括爱因斯坦和玻尔都无法理解 , 量子力学的创始人普朗克一生都试图在摈弃量子论 。 人类科学史上还没有过这么奇特的事情 。 那么量子力学到底怪在哪呢?哪就是: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 。 如果肯定了意识的作用 , 至少可以初步认识量子力学的三大诡异现象 。
一、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 。 一个物体在某个时刻 , 一定会处在某个固定的状态 。 比如某人要么在客厅里 , 要么在房间里 , 两者必居其一 。 但在量子力学里就不一样了 。 微观粒子可能处在迭加态 , 这种状态是不确定的 。 例如电子有可能在A点存在 , 也可能在B点存在 。 但你一观察 , 这个状态就坍缩了 , 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 。 你一观察 , 它这种迭加状态就崩溃了 。
二、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 。 这个实验是薛定谔提出的 , 被称为“薛定谔的猫” 。 他认为一个东西既存在这个状态 , 又存在那个状态 , 像即在客厅 , 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 。

量子力学三大诡异  量子力学三大恐怖之谜

文章插图

现在我来说薛定谔的实验是什么:把一只猫放进一个封闭的盒子里 , 然后把这个盒子接到一个装置上 , 这个装置包含一个原子核和一个毒气设施 。 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来 , 这个粒子一发出来就会触发毒气设施 , 毒气一触发就会杀死这只猫 , 这是他想象中的一个实验 。 根据刚才说的量子力学的态迭加原理 , 没有观察的时候 , 原子核是处于已经衰变和没有衰变的迭加状态 , 就是它既可能衰变了又没有衰变 , 它是两种状态的迭加 , 就像电子既在A点又不在A点一样 , 这个原子核既衰变又没有衰变 , 50%几率衰变 , 50%几率不衰变 。 这个时候猫的状态是可能活着 , 也可能死了 , 就是说猫也处于这种既死又活的迭加状态 。
猫可能处于这种状态吗?聪明人可能会说:那你打开盒子一看不就行了吗?但是打开盒子一看 , 就是作了观测 , 猫就只能是死或者活了 。 这个问题一提出来 , 物理学家一个个都惊呆了 , 原来以为只有微观世界才有这种态迭加 , 就是状态不确定 , 既处于这个状态 , 又不处于这个状态 。 现在宏观世界也一样了 , 猫不就是这样吗?有一只既死又活的猫 。 大家都不承认有这种状态 。 但是量子力学的诡异之点 , 量子力学的态迭加原理就是说:你在观察之前 , 猫就是处于既死又活的状态 。 这个问题争论了很长时间 。 怎么办?量子理论很确定 , 这是毫无疑问的 , 如果没有揭开盖子没有观察 , 那薛定谔的猫的状态是死与活的迭加 , 这只猫永远处于同时是死又是活的迭加态 。 这与我们的经验严重违背 。
三、多体的迭加态:量子纠缠
现在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 。 科学实验发现 , 二个分裂出来的量子 , 会在不同位置出现完全相关的相同表现 。 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 。 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 。