没有任何关系、相隔很远(公里级、光年级甚至更远)的二个量子,会在不同位置出现完全相关的相同表现。
他们之间并没有任何常规联系,但一个出现状态变化,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。
像极了异地恋中的一对男女期待中爱情的样子:身无彩凤双飞翼,心有灵犀一点通。
因为量子间的 万有引力 而相互吸引,因为 量子纠缠 将彼此连接到了一起,但也避免不了其他的 量子干扰 。
量子纠缠到底是什么呢?官方解释:
其实基本上所有的粒子,都有一种称之为 「自旋」 的特性,虽然他们并不是真正意义上的旋转,但是用旋转来形容这种特性还是最合适不过了。
它们有 「角动量」 ,而且在空间中也有特定的方向,当然,我们得先规定好我们的测量方向,要先规定一个正方向,那在这种情况下,我们的测量结果就只能有两种。
第一种情况,粒子的自旋方向跟规定的测量方向一致,我们把它称为 「上自旋」。
第二种情况就是当自旋方向跟规定测量方向相反的时候。这时,我们把它称之为 「下自旋」 。
实验结果表明,在自旋方向和测量方向垂直的情况下,上自旋和下自旋的概率是一半一半,也就是粒子喜欢往哪个方向拐,它就是哪个方向。
而且这些粒子还特别懒,一旦在这种情况下拐了弯,它们就会一直保持着这种方向继续它的“旋转跳跃”,而不会选择自己再拐个弯儿回去。
由爱因斯坦和他的小伙伴提出的 量子纠缠 ,是建立在两个粒子的基础上的,而且这两个粒子,还需要在一定的环境条件下形成。
根据 「角动量的守恒定律」 我们能够推出,如果一个粒子的自旋方向被测量出是上自旋的话,另外一个粒子的自旋方向不需要测量都知道应该是下自旋,无论它们相隔多远。
想象一下,当你在中国测出了其中一颗粒子的自旋方向是上自旋之后,马上就知道另外一颗身处遥远美利坚的粒子,它正在以一种下自旋的方式,多酷!
但是现在问题来了,这两颗粒子隔那么远,另一边粒子总得先知道我这边的粒子朝什么方向旋转,才能决定自己该朝什么方向转吧?
量子力学告诉我们, 粒子的自旋是极其随机的 。随机到,即使是测量的前00……1秒,粒子自己都不能准确知道自己的自旋方向到底朝那边。
那到底这两个粒子之间,到底是怎么做到在这么短的时间内互通消息的呢?莫非是真的有心灵感应?还是说它们会一种超越光速传递信息的魔法?
爱因斯坦等人并不认同这种超越光速的信号传播方式的存在,但是他们又不得不承认这个发现的神奇之处,所以最后就把它命名为“ 鬼魅似的远距作用 ”,也叫做“神鬼级的远距离相互操作作用”
那既然不可能有这种超过光速的信号传播,那么说这两个粒子在观测前是“ 随机且不确定的存在 ”显然是说不过去的。所以,爱因斯坦并不同意量子力学中,粒子的自旋是随机的这种说法。
他们认为,出现这种现象的唯一的可能就是,这两个粒子从分离的一刹那开始,自旋状态就已经确定了,而后来人们所谓的测量,只不过是得到了这种状态的信息而已。
爱因斯坦的言论一出,马上引起了大量拥护量子力学的物理学家的强烈反对,这些人通过大量的实验向爱因斯坦一行人证明, 「量子力学」 是正确的。
量子纠缠证实了爱因斯坦不喜欢的“ 超距作用 ”是存在的。量子纠缠超越了我们人生活的 「四维时空」 ,不受四维时空的约束,是非局域的,宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。
这种“感应”是瞬时的,超越了我们的 「四维时空」 ,不需要等到很久信号传递到那边,看起来互不相干的、相距遥远的粒子甲和乙在冥冥之中存在着联系。
虽然, 「量子纠缠」 的不确定性和超距作用实在是神奇得让人难以理解,但是可以肯定的是,在这种复杂的纠缠中,想必一定会存在着前所未有的新资源。
而这种资源,一旦被发掘出来,肯定会打造出量子信息发展进程中的一座新的里程碑。
量子纠缠 是两个有关系的量子之间, 一个量子的改变必然会引起另外一个量子的改变 ,而且,两者的改变是同时同量发生的。
现实人生中也是如此,这就是我们经常讲的:人不是为自己活着,一个人活着,时刻都在受到其他人的关注,即 「量子纠缠」 。
量子之间是有引力的,这种引力表现为量子吸引,牛顿提出匪夷所思的 「万有引力」 ,引起了科学界不小的骚动,大家怎么也不能理解两个不接触的物体间会有吸引力。
这个 「万有引力」 ,其实就是物体内部的 「量子吸引」 所产生的, 量子吸引力因量子能量不同而不同,人与人之间、人与物之间的吸引力法则已经被人类所认可 。
灵魂之间的吸引是互相的 ,恋爱中的男女最容易感受灵魂的 「量子吸引」 ,当男孩特别想念女孩的时候,就产生了巨大的“量子吸引”。
另外一个灵魂就会因“量子纠缠”而被吸引,并产生同样的感受,于是,两个灵魂在量子世界里就相会并叠加了,所以恋爱的最高级形态是男女的合二为一的 「叠加态」 !
而量子间的干扰,量子会瞬间改变它的状态,导致「波函数坍塌」 。
比如:某甲的灵魂指导他要和乙恋爱,但丙告诉甲说,你们恋爱后你会不开心的。这个时候,甲的“波函数”表明他会和乙恋爱,但他每天都不开心,因为某甲受到某丙的干扰,他选择了和乙分手,他的“波函数”一下坍塌了,选择和丙在一起了。
但是甲的更大的“波函数”还是照常运行,这就是灵魂的命运,会遵循一定的“波函数”。
我们人生中会经常受到别人的干扰而中断我们的一些行为,这就是灵魂的“量子干扰”。正因为有了灵魂的“量子干扰”,人生才更加丰富多彩。
明白了灵魂的量子干扰,就能让我们多听别人意见,纠正自己的行为;但是,同时别人的干扰有时也会阻碍我们的成功。
这就需要 自己有一颗明亮自知的心,觉知自己的灵魂目标,并持之以恒地达成目标,过程中不受其他灵魂的干扰 !
我们人生中为人处事要先吸引对方,而爱是最大的吸引力,我的灵魂给你发出去爱的吸引,你的灵魂会同时感应到并对我做出爱的回应。
量子纠缠也很好地解释了人与人之间的缘分, 有缘人终成眷属,有缘人终会见面,有缘人终会聚到一起 。
参考资料:
①超模君 超级数学建模:量子纠缠告诉你,你和你女朋友是不是真的有心灵感应
②怀恩书社 怀恩书社:量子纠缠很好的解释了人与人之间的缘分
本人有不少好友都从事股票投资,而且也经常看到好友们在群里研究和讨论股票。本人虽然不炒股,但是对这个市场还是很好奇。据本人观察,炒股票赚钱的毕竟是少数,而且一个奇特的现象是不少人对股市有很深入研究的人,投资收益反而并不是很理想。所以本人就很好奇:股市到底有什么规律,有没有什么合适的模型。
个人感觉:或许股市运动某种程度上遵循了量子力学的规律。
现在对股市的研究往往将股市作为一个独立的客体。其研究方法一般也遵循传统的科学研究方法,其中隐含的很重要的一点是研究者的意识不会影响客体。即使行为金融学的研究中加入了人的意识和行为对市场的影响,但行为金融学作为一个理论体系仍然是将市场作为独立客体的,因此仍然是外求法的研究路径。
但是,股市特殊就特殊在参与者的意识和行为是会改变市场的。比如你研究股市,并得出一定结论。但当你据此参与市场时。你的行为已经对市场产生了影响,这个市场已经不是你研究的市场。也就是说,股市存在着“观察者效应”,当你观察市场时,市场就已经“坍缩”了。而“观察者效应”和波函数的“坍缩”恰恰就是量子力学的精髓。
根据量子力学,万物(不仅是微观粒子)都处于多种状态的“叠加态”,而当人对叠加态进行观测时,事物将会依照一定概率随机“坍缩”为其中一种状态呈现出来。比如电子的双缝干涉实验中,单个电子以左右叠加的状态同时通过的双缝。但当人们试图观察叠加态时,电子会瞬间“坍缩”为一个粒子仅通过左缝或右缝。电子神奇地躲避着人们对叠加态的观察,人的意识最终总会造成叠加态的“坍缩”。
我们的市场何尝不是这样。股市总是处于“涨”与“不涨”的叠加状态。当你通过研究认为股市将要“涨”时,股市对于你而言,其叠加态已经“坍缩”了。如果将股民作为一个整体,其观测行为将造成股市整体上“涨”或“不涨”状态的坍缩。
那么量子模型和传统的股票理论有什么不一样呢?传统理论不管什么流派,一般都认为股市有其自身规律,或受基本面、或受技术面、或受群体意识等影响,按一定规律变化或者随机波动。
而按照量子模型,股市自身具有波函数,股市呈现各种状态的概率受波函数制约。而人的行为是触发波函数的坍缩。换言之,股市各种状态的概率是事先确定的,并不存在所谓的自身的发展变化规律。那么股市又是如何“坍缩”的?说实话,目前没有答案。在量子力学中,爱因斯坦和玻尔为了粒子“坍缩”的机制争论了几十年。目前只知道,粒子会“随机”地按一定概率“坍缩”。这里的随机不是抛硬币那样的伪随机,而是包含了宇宙深刻的道理,说得玄虚一点,某种程度上已经不是凡人触碰的领域。
那么量子模型对个人投资者有什么意义呢?那就是,对股市的研究重点在于寻找波函数,并且按照概率行事。不要有什么侥幸心理,也不要相信什么“黑天鹅”。前面说过粒子坍缩随机性的神奇,幸好凡人足够聪明,我们可以通过概率去把握随机。所以我们看到市场上挣钱的永远只是少部分人,而且是通过市场一次次“坍缩”来挣钱。
但这样一来又有问题,如果大家都认识到这个规律,都依概率行事怎么办?没关系,这种行为同样会造成市场向某一状态“坍缩”,人的意识和行为将发生变化,最终还是会回归波函数。所以挣钱的依然是那些理解和遵循概率的人,这几乎成为一条自然法则。
在今天科学发展的历史中,量子发挥着不可估量的巨大作用。量子为今天中国的科学发展做出了巨大贡献。而且量子科学现在越来越关注卫星等科学技术的发展。对于我们很多人来说量子是非常不可思议的。为什么中国科学的发展离不开量子?简单来说,量子性格非常有个性,甚至可以说“量子科学的研究已经和灵魂世界接触过了。这是为什么?”
如果将灵魂比作量子,则在量子和量子之间产生接触,并且一个量子的变化肯定会影响其他量子。然后,两人的量子之间一边纠结一边变化。例如,“一个妈妈和一个女儿生了一个孩子。女儿当了妈妈。这位母亲成了老奶奶。」这是量子之间的相互纠缠。这发生在灵魂的世界,两个灵魂干涉接触,一个灵魂就会变化,与之接触的其他灵魂也会变化,灵魂也会一起变化。量子和灵魂可以站在一起比较。实际上量子之间的交往也和人和人的关系很相似。为什么会聚集同类呢。
量子和灵魂之间互相吸引着。像男女一样,有一见钟情、互相吸引的人,也有无法忘记对方的人。所谓互相爱慕的人,就是像吸着磁铁一样互相吸引。像这样被灵魂世界吸引的是两个灵魂重叠在一起。分别的时候,是两个有趣的灵魂。在一起的话会变成灵魂。这可能会遇到正确的人。
因为这样的量子世界和魂世界也互相关联着,科学家说的“量子科学的研究已经和魂世界接触了”这句话是一定的根据,真的太神奇了,不知道大家怎么看待量子力学,我第一次知道的时候真的感觉世界观被刷新了,仿佛突然来到了魔法的世界,被世界的神奇惊到了。
在今天科学发展史上,量子有着不可估量的重大作用,量子对于今天的中国科学发展有着巨大的贡献,并且量子科学,在今天的卫星等科技发展越来越抢手。对于我们许多人来说量子非常的神奇,为什么中国的科学发展离不开量子呢,简单来说量子性格非常的有个性,甚至有科学家说:“量子科学的研究,已经与灵魂世界”相接触了,这是为什么呢?
一、量子的相互纠缠。如果将灵魂比喻成量子的话,量子与量子之间产生接触,一个量子的变化肯定会影响到另外一个量子。而且两个量子之间是相互纠缠一起改变的,打个比方:“一个妈妈和一个女儿,女儿生了一个孩子,女儿就变成了妈妈而这位母亲则变成了姥姥。”这就是量子之间的相互纠缠。同理如果这是在灵魂的世界里发生的,两个灵魂相互干扰相互接触,那么一个灵魂产生了变化,与之相接触的其他灵魂也都会产生变化,并且灵魂是一起改变的。所以说量子和灵魂是可以站在一起相互比较。其实量子之间的相互纠缠也和人与人之间的关系有些类似,就像为什么说物以类聚人以群分一样。
二、相互吸引。量子与灵魂之间都是相互吸引的,就像是一个男生与一个女生,有的人见一面就一见钟情相互吸引,忘不了对方,两个相互思念对方的人就像是吸铁石一样相互吸引分不开,这样的相互吸引在灵魂的世界中就是两个灵魂叠加在一起,分开的时候就是两个有趣的灵魂,在一起的时候就变成了一个灵魂。这大概就是遇见对的人了。
这样的量子世界与灵魂世界也是相互关联密不可分的,所以科学家所说的“量子科学的研究已经与灵魂世界相接触”,这句话是由一定依据的。
量子纠缠(quantum entanglement),或称量子缠结,是一种量子力学现象,是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波,其量子态表达式:其中x1,x2分别代表了两个粒子的坐标,这样一个量子态的基本特征是在任何表象下,它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式。[1] 定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。
量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术,与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间“交流”的速度很快,但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则,也即任何信息传递的速度都无法超过光速,仍然成立。[2] 实际上的纠缠作用并不很远,而且一旦干涉其中的一方,纠缠态就会自动消除。
2016年12月,从中国科学技术大学获悉,潘建伟院士及同事陆朝阳、陈宇翱等近期在量子信息科研领域再获重大突破,他们通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源,首次成功实现“十光子纠缠”,再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。[3]
2017年6月15日公布,中国量子科学实验卫星“墨子号”迎来了第一项重大成果,率先成功实现“千公里级”的星地双向量子纠缠分发,打破了此前国际上保持多年的“百公里级”纪录。
量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开。[5]
纠缠是关于量子力学理论最著名的预测[1] 。它描述了两个粒子互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态[1] 。当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化[1] 。
爱因斯坦将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用(神鬼级的远距离相互操作作用)”(spooky action at a distance)[1] 。但这并不仅仅是个诡异的预测,而是已经在实验中获得的现象,比如科学家通过向两个处于室温的纠缠的小钻石发射激光(图中绿色)[1] 。科学家希望能够建造量子计算机,利用粒子纠缠进行超高速计算[1] 。
在物理学中,量子纠缠是指存在这样一些态:一、A,B,C,…,在t<
时,这些态之间不存在任何相互作用;二、当t>
时,它们的状态由Hilbert空间(希尔伯特空间)HA,HB,HC,中的矢量| Ψ(t)>A,| Ψ(t)>B,| Ψ(t)>C,…所描述,由A,B,C空间构成的量子系统ABC则由Hilbert空间HABC=HA ×HB ×HC中矢量| Ψ(t)>A,| Ψ(t)>B,| Ψ(t)>C所描述,则这样的态被称为比Hilbert空间的直积态。否则称态| Ψ(t)>A,| Ψ(t)>B,| Ψ(t)>C,…是纠缠态。也就是说,如果存在纠缠态,就至少要有两个以上的量子态进行叠加。
量子纠缠说明在两个或两个以上的稳定粒子间,会有强的量子关联。例如在双光子纠缠态中,向左(或向右)运动的光子既非左旋,也非右旋,既无所谓的x偏振,也无所谓的y偏振,实际上无论自旋或其投影,在测量之前并不存在。在未测之时,二粒子态本来是不可分割的。
并不冲突,量子纠缠中有一个“叠加态”:
根据我们的日常经验,一个物体某一时刻,总会处于某个固定的状态。比如我说:女儿现在‘在’客厅里,或是说:女儿现在‘不在’客厅里。要么在,要么不在,两种状态,必居其一。然而,在微观的量子世界中,情况却有所不同。微观粒子可以处于一种所谓‘叠加态’的状态中,这种状态是不确定的。例如,电子可以同时位于两个不同的地点:A和B,也就是说,电子既在A,又不在A。电子的状态是‘在’和‘不在’,两种状态按一定几率的叠加。电子的这种混合状态,叫做‘叠加态’。
有人会说:“女儿此刻‘在’或‘不在’客厅,看一眼就清楚了。电子在A,或是不在A,测量一下不就知道了吗?”说得没错,当我们对电子的状态进行‘测量’时,电子的‘叠加态’不复存在,而是‘坍缩’到‘在A’,或是‘不在A’,两个状态的其中之一。但是,微观与宏观之不同,是在于观测之前。女儿在不在客厅,观测之前已成事实,并不以‘看’或‘不看’而转移。而微观电子坍缩前的状态,并无定论,直到测量它,才因坍缩而确定。这是微观世界中量子叠加态的奇妙特点。
由此,这种诡异的现象给人一种意识决定物质的错觉,同时也是后来佛教和各门派所宣称的“物理步入禅境”之类的谣言。
量子通信是当前科技界炙手可热的前沿课题之一,全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士近日表示,全球首颗量子科学实验卫星有望在7月发射,这也是继2015年首发暗物质粒子探测卫星“悟空”之后,我国空间科学卫星计划的又一重要环节,同时潘建伟院士还透露,2016年下半年,“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网即将建成。届时,一个天地一体化的量子通信网络的雏形就形成了。展望量子通信前景,未来我国还将建设全球化的量子通信基础设施,形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统,构建基于量子通信安全保障的未来互联网,即“量子互联网”。
量子通信是当前科技界炙手可热的前沿课题之一,全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士近日表示,全球首颗量子科学实验卫星有望在7月发射,这也是继2015年首发暗物质粒子探测卫星“悟空”之后,我国空间科学卫星计划的又一重要环节,同时潘建伟院士还透露,2016年下半年,“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网即将建成。届时,一个天地一体化的量子通信网络的雏形就形成了。展望量子通信前景,未来我国还将建设全球化的量子通信基础设施,形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统,构建基于量子通信安全保障的未来互联网,即“量子互联网”。
潘建伟透露,该卫星已完成载荷正样产品、卫星平台正样产品研制、整星电测和热平衡试验,正在开展发射星集成测试、EMC测试、力学试验、磁测试等工作。简而言之,“就是卫星‘硬件’方面准备得差不多啦!”
在科学应用系统方面,现在已完成兴隆、南山、德令哈量子通信地面站的验收测试。此外,德令哈量子通信地面站与卫星有效载荷初样鉴定件的对接实验,阿里量子隐形传态实验舱验收也已经完成了。
卫星上天后,科学应用系统将在首席科学家的主持下,协调卫星和各大系统,实现预定科学目标。
“量子科学实验卫星的发射,表明中国正从经典信息技术的跟随者,转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。”潘建伟说,“我希望它尽快走进每个人的生活,就像计算机曾经做到的一样,改变世界。”
美国科幻**《蚁人》海报。对于公众最好奇的问题:什么是量子?潘建伟拿好莱坞**《蚁人》举例:**中,主角斯科特为了拯救世界,把自己无限缩小,最后进入的就是“量子世界”。它是微观世界里一个不可分割的基本个体。比如光,就是由大量光量子组成的。
量子通信“京沪干线”项目有望年底完成
量子具有许多不同于宏观物理世界的奇妙特性,若能掌握这些特性,则有望实现对信息处理能力革命性的突破。因此,量子信息被认为是全球下一代通信和计算机技术的基础性和战略性研究。
中国计划在2030年建成全球化的量子通信网络,因此在2011年启动了量子科学实验卫星的研制,2013年启动了光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目。
量子通信概念图
京沪干线”项目是连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,中间还有合肥、济南等重要节点,全长2000余公里,属世界首例。它建成后将广泛用于金融、政务等领域信息的安全传输。潘建伟透露,这条“量子保密通信骨干线路”预计9月底完成全部应用系统交付,并开始全系统上线联调,年底完成项目总验收。
截至目前,项目已建设完成15个中继机房、1554公里主干线路光缆勘查和改造。其中,北京城域量子网络已经完成了部署和测试验收,全天候24小时连续运行,系统稳定运行时间已超过5000小时。下一步将进行上海接入网的施工建设和主干线二期的建设工作。
潘建伟说,如果说“京沪干线”像连接地面每个城市、每个信息传输点的“网”,量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信之“网”织就,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全。
我国量子通信的发展路线图。
“无条件”安全的“量子互联网”有多牛?
量子通信,指利用光子的量子状态加载并传输信息。“从原理上来说,量子通信是无条件安全的通信方式。”潘建伟说,“由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆,可以实现抵御任何窃听的密钥分发,进而能保证用其加密的内容不可破译。”
信息科技进一步发展面临着两大瓶颈,即计算能力瓶颈和信息安全瓶颈:一方面,随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级,电子的运动不再遵守经典物理学规律,半导体晶体管将不再可靠,著名的“摩尔定律”终将失效;另一方面,芯片后门、光缆窃听、“棱镜门”等窃听与黑客攻击,以及超级计算机运算速度突破亿亿次每秒,使得信息面临着越来越严重的窃听和破译风险。“量子力学在百年来的发展过程中,已经为解决这些重大问题作好了准备。”潘建伟说。
潘建伟、陆朝阳等不久前在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源,综合性能达到国际最优,为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息处理技术奠定了科学基础。
潘建伟领导的科研团队,除了在量子通信科研方面取得了突破性进展之外,还着力在量子计算与模拟、量子精密测量方面展开攻关。
量子计算利用量子态的叠加性质,可以实现计算能力的飞跃。比如,求解一个亿亿亿变量的方程组,利用亿亿次的天河二号需要100年。利用量子计算机则只需001秒。
据介绍,这将为解决密码分析、气象预报、药物设计、金融分析等大规模计算难题提供全新的方案。量子模拟机则可视为解决某些特定问题的“专用”量子计算机,可有效揭示一些复杂物理系统的规律。
“英国《自然》杂志在一篇文章中指出,在不久的将来,利用量子模拟揭示高温超导和高效氮固化等的机制,指导产业每年有望产生数百亿美元的直接经济效益,还可以为实现规模化的通用量子计算机奠定基础。”潘建伟说。
他还表示,量子精密测量可以实现对重力、时间、位置等物理参数的超高灵敏度测量,大幅度提升导航、定位、资源勘探和医学检测等的准确性和精度。
我们自己也好,我们生活的这个世界也好,都是用量子构成的。
身边的自然现象也好,科学技术也好,都是如果没有量子的存在就无法成立的。
但是,这个量子,是一个无法捕捉到的不可思议的东西。
作为创造世界根本的根源性存在,对于量子的理解今后应该会越来越重要,但是追求其姿态的话就会发现其无迹可寻。真是令人着急的事。
量子到底是什么呢?话题作品《时间是什么》的来自日本的作者松浦壮先生在《量子究竟是什么》中展开了量子论“直觉性”理解之旅!
现在看到的世界不是“真正的世界”
请抬起头环视四周。我经常在电车上写原稿,现在也还在电车里敲键盘,我的周围吊环摇晃,空罐子翻滚,还有从社团活动回来的学生们在谈笑。世界上每天都会发生各种各样的事情,但即使自己在做某件事情,世界本身也不会改变。在身边展开的今天的世界也和往常一样。就是日常的生活,大家的周围也一定有相似之处吧。
在这里,试着问一下有点不可思议的问题吧。现在所看到的这个世界,真的是世界本身吗?
“我手里拿到了一本书……”请稍等一下把书合上!莫惊诧往往热情洋溢的年轻人似乎会脱口而出的这个疑问,实际上这是现代物理学的核心之一。
然后,物理学非常认真地这样回答。所看到的世界并不是世界本身
这绝不是夸张也不是吹毛求疵,而是“东西是由什么做成的?”这是人类不断 探索 “量子”所遵循的道理之一。看来,尽管微观世界的居民量子是世界的大本营,但它似乎遵循着与我们直观想象完全不同的法则而行动着。
“提示”意外地就在身边。例如这本书。大家现在肯定在看这本书,如果说大家现在看的书不是“书本身”的话,会不会很吃惊呢?但是,这却是毋庸置疑的事实。
“世界的想象图”
在大家的视野中,反射到书本上(想象中)的光进入眼睛,分布在视网膜上的视细胞对光作出反应,将电信号发送到大脑,大脑通过处理那个信号而制造出来,可以说是虚拟现实。
书不仅仅是视觉信息。手指翻页时产生的压力信息、这时产生的声音信息、书中出现的胶水成分信息,分别通过触觉、听觉、嗅觉来捕捉,转换成电信号传到大脑。
人脑为了与来自各个传感器的所有电信号一致,构建了被称为“书”的物体的想象图。对书的存在感到真实,是因为这个想象图和通过五感得到的信息中的任何一个都不矛盾。
这可以说是我们所认识的所有事情。当然也没什么,我们从一开始就没有看到“世界本身”。
认为看到的东西全部都是通过五感进行的“测定”,不矛盾地构成了世界的想象图。
凭五官怎么也无法理解
“嗯,确实可能是这样。因为有什么东西所以看起来像那样吧?这样的话,即使认为看到的东西是在那里的东西的真面目也没问题吧”
你说得对。确实,“能看见的书”可能是感官和大脑产生的想象的产物,但是如果不存在被称为“书”的什么东西的话,就没有能看到那样的东西的道理。如果自己看的书别人看不见的话(从各种意义上来说)是个问题,但是好像其他人也能看到同样的书。如果说五官不可信的话,使用机器也没关系,仅仅精度发生变化,结果不会改变,无论谁观测都会看到同样的东西。
作为现实问题,看到的世界是真正的世界吗?嗯,想了也没有答案,看了也没用。即使把看到的东西就那样认为是世界也没有什么不方便的,这样不是很好吗?这样想也不会有什么问题。
但是,这种天真无邪的世界观通用的和平时代,在20世纪前半期量子被发现后就结束了。
松浦壮先生虽然在《量子是什么》书中详细解释了量子,但是量子这个东西连位置和速度都还无法确定下来。
位置和速度是我们直觉世界认识的根本。要将无法使用这些表达的“量子”收入我们通常的认知中,是相当困难的工作。
到底在哪里,真的无法确定位置
举一个例子吧。请把手边的书放在桌子上闭上眼睛。当然书看不见了。但是,虽说如此,“书消失了!”没有人会这样嚷嚷吧?只是单纯地从视野中消失了。如果睁开眼睛(除非有人恶作剧),书应该和刚才一样在桌子上。
望着天空,就像太阳和月亮总是在那里一样,世界无论我们看不看见都不会改变地存在于那里,只要我们想看,无论何时都能看到它真实的样子。这是我们一直信赖的常识。
但是量子不同。在微观世界里,即使在某个瞬间看到了什么,下一次看到的时候也不一定能在预想的地方看到同样的东西。
按照刚才的书的例子来说,把书放在桌子上,闭上眼睛,然后睁开眼睛,明明谁也没有碰过,却掉在桌子下面,或是在厨房,或是上一层,找到的地方也不一样(当然,书是书)像这样大的物体不会发生如此极端的事情,所以说到底只是个比喻。
量子在本质上没有固定的位置,只有通过“看”才能确定那个地方。令人难以置信的是,在量子世界里,“存在”和“可见”是不可能相同的。
如果有人说 “夜空中能看见星星,多亏了量子 ”,通常会被反驳“不知所云!你在说什么?”恐怕这是最坦率的感想吧。完全就是这样,量子总是伴随着这种“莫名其妙”的东西。人类是对无法凭直觉理解的事物感到“很难”的生物。偏离直觉理解的量子论对于人类来说是无论如何也难以理解的存在。
根据被称为“量子力学”的方法论,借助数学的帮助可以正确地预言微观世界的现象。正因为如此,从闪存那样的半导体技术到MRI那样的医疗技术,运用量子力学的各种科学技术被开发,丰富了我们的生活。
科学的目的不是追求真理这种暧昧的东西,而是合理、定量地说明现实世界。不含糊地进行计算,其结果既然与自然现象一致,量子力学作为自然科学是完全正确的体系。
也许你会这么想“也许量子力学是正确的,但是这种复杂的事情只是微观世界的事情吧?我们平时所看到的是一个巨大的世界,所以没有关系吧?”。可以理解你的这种心情,但是很遗憾这是错误的。这也在《量子是什么》的书中进行了详细叙述,不仅不是没有关系,其实现在我们看到的风景如果不以量子为前提的话是无法成立的。
例如,如果光不是量子的话,就看不到夜空中的星星。如果电子不是量子,这个世界上就没有颜色。如果一切都不是量子的话,我们的身体和地球都会消失。
量子是令人吃惊的亲近的存在,说起来,从很久以前开始就在我们的眼前出现了。世界是现在的样子和世界的基础是量子是表里一致的。不能以直觉的来理解,虽然为了计算需要数学,但是想要了解世界的话,量子是无法避免的。
为了理解量子,制作“电路”
松浦壮先生认为直觉是孕育出来的。举个例子,大家在小学低年级的时候,连简单的加法计算都会觉得很辛苦吧?但是,现在一位数的加法可以心平气和地暗算,当人们看到“32+43=30”这个错误的算式的时候,不用计算就可以说“咦?”并感觉是错误的。即使是以前很辛苦的事情,现在几乎都能凭直觉得出答案,这是直到理解为止反复进行正确计算的证据。
这个“领会”的瞬间很重要。这是脑内构建“电路”的瞬间。直觉在加法上起作用,是因为通过充分的经验在脑内形成了“加法电路”。这不是天生具备的大脑机能,而是通过积累正确的经验而获得的。
投球等也是很好的例子。不太习惯球的孩子们在投球时给人一种不正规的印象。大人们想办法表达在投球瞬间的感觉,但是怎么也做不好。但是,在以正确的姿势反复投掷的过程中,身体中什么东西连接起来的瞬间就会到来。投球也会越来越进步,大人也会说“就是这样!”这样的话,回过神来就会有仿佛是从出生开始就有的错觉。在构筑了“投球电路”的环境下,那么莫名其妙的“投球”的感觉变得直观了。这也是通过积累正确经验而获得的能力。
“量子”被认知的时代
像这样,让直觉工作需要基础的电路,要建立电路,在正确的方向上积累的经验是不可缺少的。反过来说,如果感觉到什么新事物无法直观地理解的话,就无法构筑理解它的电路。
就像以前的加法和投球一样,通过充分积累正确的经验,将电路刻在身体上,让人感觉到一种恍然大悟的抽象概念。这是直觉。您能理解“直觉是孕育出来的”的意思吗?
让我们把话题回到量子上来吧。确实,直觉对量子不起作用。但是,这是因为支撑我们常识性的直觉的电路是通过肉体具备的五感的经验培养出来的。证实这种经验的不是量子力学,而是传统物理学的领域。既然量子现象在传统物理学中无法处理,那么无论怎样“易懂”地运用从五感中获得的知识和经验,也绝对无法直观地理解量子。
那么,要理解量子该怎么做呢?到了这里答案只有一个。在理解之前要积累正确的经验。到此为止。我把松浦壮先生的《量子是什么》推荐给感兴趣的朋友们。
量子被发现已经过去了100多年的现在,我们生活在以量子力学为基础的科学技术的包围中。单纯认为量子“不可思议”的时代就要结束了。
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