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哥本哈根学派眼中的世界是什么样的? 精选

已有 3547 次阅读 2022-3-12 09:52 |个人分类:量子力学|系统分类:科普集锦

量子力学最重要的假定是德布罗意的物质波假定。物质波假定导致薛定谔方程的提出,从而从数学上解决了量子系统的可计算问题。薛定谔方程的“解”,也就是量子波函数,意义并不明确。哥本哈根学派认为,波粒二象性是物质的本原,波函数为粒子在某一测量值出现的概率幅,测量导致波函数瞬时坍缩。

如果完全站在哥本哈根学派的角度,我们眼前的这个世界应该是什么样的呢?

首先,所有的物质,无论大小,都必须满足波粒二象性。无论构成简单还是复杂,它既是无穷小的粒子,又是无穷大的波(因为不存在无限深势阱)。包括每个人,每个星球,每个星系。每个东西都是延展到全宇宙的概率波。任何位置,发现该星球(人)的几率都无限接近零。

所有客体,包括星系,宇宙,都可以做双缝实验,展示它的量子干涉效应。我们已经用光子,电子,不同种类的原子,分子,甚至细菌都做出了表征量子特性的双缝实验。当然,这里有一点技术问题。如果我们认为物质由原子构成,那么无法产生足够狭窄的缝来验证宏观物质的量子效应,也就是波动效应。即使我们可以利用核子短暂地产生一道更狭窄的缝,但是我们却无法让宏观物质穿过它。

其次,量子测量不需要时间,任何一个量子过程都可以理解成量子测量,都将瞬时完成。无论发生多少量子过程,加起来也是瞬时完成。量子世界没有时间的概念。虽然薛定谔方程中含有时间,你可以把全宇宙理解成一个量子,时间是和空间类似的一个维度,整个宇宙在时间维度上也满足波粒二象性,既延展到过去未来全部时间,也是一个无穷小的时间点。只要一测量,比如看上一眼,它马上坍缩到一个时间点上。同时它也坍缩到一个空间点上,但如果我们如果允许宇宙有大小,空间坍缩没有可观测效应。

第三,全同性问题。宇宙中所有的同种基本粒子都是全同的,无法区别彼此,互相纠缠,如果一个粒子消失(湮灭),全宇宙的同种粒子必须立即瞬时重新组合,以保持该种类粒子应该满足的对称性(统计性)。粒子产生也一样。同种粒子还包括原子,分子等基本粒子的复合粒子。如果你身上的一个水分子离解了,你身上的所有水分子,地球上,全宇宙中所有的水分子构成的波函数必须立刻瞬时重组。

第四,量子计算无穷快,但是只存在全宇宙规模的量子计算,不存在部分计算。

第五,不存在点到点的通讯。

标准诠释(全局近似诠释)认为量子波动性质是对物理客体的近似描述。随着体系状态的不同,近似条件成立的程度会有变化,从接近理想到几乎完全不成立。由于理想波动描述忽略了相对论,因此存在波的传播速度无穷大,局域变化瞬时影响全局等表观现象。衡量量子性质,也就是波动性质是否显著的标准是该波动效应的相干性条件是否满足。测量是与客体相互作用的结果,可能对客体性质影响很小,也可能很显著。




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