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陶三來上課(6)——那麽就聊幾句Entanglement:(量子)糾纏

(2024-07-02 11:34:47) 下一個

從開始寫這個係列,就有人追著我吵,所以先說明一句,多謝關注,很抱歉我無意討論這些,隻是把自己知道並且認為對的說出來,如果你有不同意見或者觀點或者解釋,那很好,請繼續保持。

說到量子力學這門學科,內容既不是量子,也沒有什麽黑貓白貓,也沒有波。唯一唯一有的,是波函數,Psi(Ψ),它是單詞Psychology的第一個字母,詞根是ψυχ?,希臘語的意思是life, soul, 或者heart。

理論物理界有個很重要的會議,五年一次,叫Psi-K,名字就是從這個字母來的。

下麵ViBRAVO5說很看不上Zeilinger去找達賴喇嘛求教,我覺得倒是無所謂,如果他覺得跟他討論對他理解問題有幫助,那很好啊——生命寶貴,何必浪費在無聊無趣無益的人那裏?我本人對達賴印象不差的,很是看過他寫的幾本書。

原來孩子的牙醫,是一個羅馬尼亞過來的胖胖老人家,Waiting Room牆上有很醒目的達賴喇嘛名句鑲在匾裏,Happiness is the highest form of health。

每次都熱情極了,看著我們孩子眼裏能冒出小星星,給孩子鑽牙空擋不忘正經事,哎呀你長得真是太好看了,Pozerlan一樣啊,你幾歲?......不到7歲?那等你長大了做我女朋友好不好?

小家夥那裏理這些,都是一臉不耐煩,隻想趕緊完趕緊走。

後來孩子們長大了不用再那麽頻繁看牙醫,他也退休了。

流光流月流年。

波函數最直接的作用,是計算(某個)結果出現的概率。然後呢,從波函數很容易導出頻率,從頻率很容易得到能量——能量也就是力,那是係統某一狀態存在的直接原因。

波函數長什麽樣?不知道,不過波函數要滿足薛定諤方程。這是線性方程,當然滿足線性方程的特征,比如如果某一矩陣作用到某個解,那麽還是方程的,兩個解的線性組合,還是方程的解。

這都沒什麽,小小數學把戲。

線性組合之後的表達,有個專門的名詞,叫兩個解的superposition——繼續沒什麽,還是數學推導(推公式對學數學的來說真真是小case),最多可以用來解釋什麽貓既是死又是活這麽簡單的道理。

所以很多時候學數學的經常嘲笑學物理的瞎忙自己繞自己。

Entanglement被稱為量子力學的Quantum-ness。

假設一個粒子(particle)的某個特征守恒(conserved),無所謂是什麽,為了簡單,就說是spin好了。如果初始狀態spin的特征為0,當它衰變成兩個粒子,那麽會一個(+1)spin一個(-1)spin,或者反過來。

Entanglement最關鍵的點是,它不再依賴於你選的薛定諤方程的解(當然很多解),隻是superposition的某一種狀態,粒子間的correlation, 或者可以理解成量子力學的一種很不常見的宏觀世界(macroscopic non-quantum)的特性。

為什麽這麽說?我再舉例。

你有一雙新鞋,裝在鞋盒裏,那麽必定一隻左腳一隻右腳(我不舉特例,無意搬杠)。

如果你閉眼選一隻,自己不看,裝封寄給我,也就是你並不知道是哪一隻給我,而我拿到鞋的時候,會馬上知道你的那隻是左腳還是右腳(這裏愛因斯坦有一個形容,他說這種信息傳播速度比光速還快)。

這是宏觀世界很容易理解的Entanglement。中文不也說,(如果)我是你肚裏的蟲,(那我當然知道你怎麽想)。

回到上麵的微觀量子範疇,繼續兩個spin的例子。

如果你測量到其中一個的,那麽你自然知道了另外一個的狀態,也就是說,Entanglement體現的是一種相關性(correlation)。

這有什麽意義?

很有,spin的不確定性消失。

Entangle State薛定諤的原文是Verschränkte Zustände,德語完全沒有中文“糾纏”兩個字的意思,更直接的翻譯是,受限,受損(我自己不知道為什麽中文會這樣譯,所以我經常看不懂中文在說什麽),它其實是說,某些粒子性的消失。

這件事再往前追溯的話,起因是我曾經提到的EPR Paper。Zeilinger帶領他的實驗小組觀測到的這個現象,他那篇文章很短,關於Monmentum Entanglement,加Abstract隻有6頁。

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油翁 回複 悄悄話 非常感謝donau的有趣而生動的文章,對量子力學和達賴喇嘛的談論讓人耳目一新。但波函數的數學推導確實有點讓人摸不著頭腦。
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