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从上帝视角看，量子态是确定的！: lwg 2018-9-30 10:04; 从上帝视角看，量子态是确定的！作为量子保密通信经典的 BB84协议，其默认基础是：爱丽丝对于所发送光子的偏振态是很清楚的（可以说，爱丽丝具有上帝视角），对爱丽丝所发送光子的偏振态，其它参与者（包括接收方鲍勃、或意图窃密者伊芙）是未知的；并且，爱丽丝所发送光子在传输过程中，如果未被干扰，其偏振态是保持不变的。换言之：在具有上帝视角的爱丽丝看来，明明是已知偏振量子态的光子（爱丽丝想克隆多少都不成问题），仅仅对于爱丽丝以外的其他人，适用 “未知量子态不可克隆原理”。由此可知：从上帝视角看，量子态是确定的！（从上帝视角看，不存在 “不死不活的猫”！）推论 1：一对纠缠光子，其各自偏振态是在纠缠光子对诞生时就由物理守恒定律确定的；并不是在对其偏振态进行测量时才各自“踏缩”到一个确定的偏振态。推论 2：量子计算机仅仅可以处理2^n个数中的一个特定的数，并不能并行处理2^n个数。; 3097 次阅读|0 个评论

[转载][愛情] [薛定谔的猫(2016)][720p][中国大陆][主演：阮晓伟]: lcj2212916 2016-3-20 10:31; 2015年11月4号，网剧大电影《薛定谔的猫》在广州开机。该片由新锐导演冯桂云指导。阮晓伟、云翔、王馨瑶、张佳琳领衔主演。据悉，该剧由广东华狮崛起影视打造的首部时尚都市情感剧，以薛定谔的猫隐喻一切感情的不确定性。讲述了归国小导演方晓艺偶遇替身演员艾金一见钟情，从而进行了一次次啼笑皆非的追求。最终在娱乐圈这种特殊的生态圈里成长、蜕变的过程。下载地址： http://page92.ctfile.com/fs/Nzl146095267 http://www.yimuhe.com/file-3014703.html; 3292 次阅读|0 个评论

重逢: pingguo 2016-2-1 14:35; 你轻轻靠近我，又默默离开。看清这一点，耗尽我青春的时光。假如你出声，那声线将是我今生的捷径。老树的枯瘦，不会成为你此刻的印象。你看到的，是我的平静与随和。听清诸神的语言，我还有漫长的路要走。时光将我打磨成现在的模样，侧身见你近在身边，我恍若一只薛定谔的猫。我不敢庆幸，也不再感到悲观。 2015-11-01; 个人分类: 诗歌|1522 次阅读|0 个评论

论文导读之十三：薛定谔的猫悖论新解: zjafwangchong 2016-1-20 20:27; 薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。一只猫被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。原子核的衰变是随机事件，如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，猫必死无疑。如果我们不揭开密室的盖子，根据日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。但是，按照量子力学的理论，猫处于一种活与不活的叠加态。只有在揭开盖子时，才能确切地知道猫是死是活。如果没有揭开盖子，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态。薛定谔挖苦说：按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。这里我们利用博文论文导读之十二的结论: 如果粒子有处于 Ψ Ⅰ 的概率C A 和同时处于Ψ II 的概率C B ，则 C A Ψ Ⅰ +C B Ψ II 描述了粒子的干涉状态，这种状态下粒子的密度变化仍然适用薛定谔方程描述。用此表述叠加原理，可以消除理解的矛盾，薛定谔猫的悖论也不复存在。可以这样解析薛定谔的猫悖论：原子核衰变，猫为死态，记为 Ψ Ⅰ ；原子核不衰变，猫为活态，记为 Ψ II . 猫在瓶子里有处于 Ψ Ⅰ 的概率，同时也有处于 Ψ II 的概率。按量子力学的思想，认为猫在瓶子里处于 Ψ Ⅰ + Ψ II 的叠加态。而按博文论文导读之十二的观点，认为处于叠加态的猫其实是各有处于 Ψ Ⅰ 和 Ψ II 的概率。在抛硬币时，在硬币落地之前，硬币处于正面和反面的叠加态，即硬币各有处于正面和反面的概率。在硬币落地的一瞬，我们马上知道了硬币的状态。同样，只有在瓶盖被打开的一瞬，我们马上知道猫的死活。在瓶子没有被打开时，猫要么是死的，要么是活的，而不是不死不活的叠加态，只是猫死活各有其概率而已。结论：量子力学的叠加态应该被理解为：粒子同时具有处于各态的概率。在双缝实验中，双缝齐开时，第III类粒子有经过左缝到达干涉条纹的概率，同时有经过右缝到达干涉条纹的概率。此时我们说干涉条纹出的第III类粒子处于叠加态。; 2952 次阅读|0 个评论

说说薛定谔的猫: yyhuang1926 2015-10-1 00:22; 薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验：将一只猫关在箱子里,箱内还置有一个铀原子、一个盛有毒气的玻璃瓶,以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构.铀是不稳定的元素,衰变时放出射线触发检测器,驱动锤子击碎玻璃瓶,释放出毒气将猫毒死.铀未衰变前,毒气未放出,猫是活的.铀原子在何时衰变是不确定的,所以它处于衰变和未衰变的叠加态.薛定谔挖苦说：在箱子未打开进行观测前,按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死－活叠加态”。这个理想实验通过“检测器－锤子－毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性。等有人打开箱子看一眼，确定铀原子是否衰变，进而知道猫的生死. 若没有人的观察，铀原子处于衰变和未衰变叠加态，猫处于既死又活，或半死不活的叠加态。猫要么死要么活，怎么会处于既死又活的叠加态呢？猫的理想实验说明量子力学哥本哈根解释的荒诞。这里有个疑问，薛定谔原设定的猫实验态（略去归一化因子） , 这里|live,|dead为猫态，|0,|1表示铀原子未衰变和衰变态，这是典型的猫和铀原子最大纠缠态. 为什么当铀原子处于叠加态时，猫就会处于。薛定谔是对的，这里的问题涉及到量子力学的投影测量. 叠加态实际上是的本征态，记为 , 则原猫和铀原子的纠缠态可写为（略去归一化因子） , 而当铀原子处于衰变和未衰变叠加态 ,实际上是对铀原子进行了一个投影测量，，或。而投影测量后的状态为 = 这样，当铀原子处于衰变和未衰变的叠加态，得到的结论是猫处于一种既死又活的状态。; 4916 次阅读|1 个评论

微观粒子波的塌缩与薛定谔的猫: 热度 1 iaxh 2015-9-1 13:05; “塌缩”是联系微观世界与宏观世界的桥梁。粒子都有波粒二象性，在微观世界里以波的形式同时存在于无数个位置，或者说是弥散在空间中的。而宏观世界里，一切都是确定的。当我们观测微观粒子时，就是将信息从微观世界传递到宏观世界，此时就会发生“塌缩”。也就是说，观测的操作会影响微观粒子的状态，在观测的瞬间使微观粒子的能量汇聚到一点，此时此刻，它就是处于某个确定位置的粒子，该信息同时也发送给了宏观世界。观测完成之后，粒子又恢复波的状态，并且是从刚才“现身”的位置恢复的，弥散到整个空间中。这样就可以很好地解释杨氏双缝实验。出现条纹的屏幕，就是一个宏观装置。粒子以波的形式在空间传播并且发生干涉，这个屏幕挡住了粒子波前进的道路，迫使粒子波发生“塌缩”，粒子们按照一定的概率现身到不同的位置，呈现条纹，实现了微观世界向宏观世界的信息传递。如果在屏幕与双缝之间加上观测装置，等于是提前进行微观世界向宏观世界的信息传递，使粒子波在到达屏幕之前就提前塌缩。由于每次只允许一个粒子（或者叫“一股粒子波”）通过双缝，在提前塌缩后，虽然粒子又重新恢复成波的形态，从塌缩处继续向前传播，但是此时双缝已经位于它的身后了，因此无法形成干涉了，在遇到屏幕再次进行塌缩时，也只能按照无干涉的波所形成的概率分布来塌缩了。薛定谔的猫实验中，毒气阀门是一个宏观装置，它由微观粒子的状态来控制，因此这里存在一个微观世界向宏观世界的信息传递，塌缩是不可避免的。微观粒子可以处于叠加态：既左旋又右旋，或者同时通过左边和右边的缝。但是宏观世界是确定的，毒气阀打开还是没有打开，是确定的事情，不存在叠加态，猫也不可能处于生与死的叠加态。微观粒子向宏观世界传递信息时，自身必然要发生塌缩——要么左旋、要么右旋，要么通过左边的缝隙，要么通过右边的缝隙，也就是由叠加态变成确定态。因此，薛定谔的猫实验中并不存在什么悖论，只是人们忘记了“塌缩”这个现象，误以为微观世界的叠加态会传播到宏观世界。; 4915 次阅读|1 个评论

一只薛定谔的猫: 热度 8 handong 2013-9-23 10:05; 多年以后，当我走在路上，抬头看那些不由自主漂游的云时，总对在薛定谔家当猫的往事心有余悸。多年以前，我是一只薛定谔的猫。像大多数猫一样，懒洋洋的伸展在太阳底下，偶尔思考一下苹果砸脑袋上的力学问题。黑黝黝的皮毛，泛着珍珠般晶莹的光芒，用手摸过去，直想起公子王孙家着绫罗绸缎的舞娘。那只萤火虫，一定看花了眼，把亚光当成了同步光信号，于是他发着相同频率的同步光信号来求偶了。你知道吗，我之所以能发光，是因为发光器官内的磷物质与氧气发生了反应，产生激发态的荧光素，然后以辐射光子的形式退激……他绕着我喋喋不休，扰了我的清梦。我伸手去拍他，他以为我在主动追求，兴奋异常，从激发态到基态释放的是光子，咱们的能量90% 以上都以辐射光子的形式释放，热能很少，所以发光的同时不会灼伤自己…… 真希望你以热的形式释放能量，燃烧自己。听罢，我悠悠的说。萤火虫一愣，伤心的在我身边绕了一圈，飞走了。我伸了伸四肢，突然僵在了那里，草地上一直原本低头滚屎的屎壳郎此时正瞪大眼睛看着我。把粪球滚成直线是它一生的事业，这需用太阳、月亮以及偏振光进行定向，所以屎壳郎滚粪球时而低头专心，时而抬头仰望星空。就在它时而仰望星空的时候，看到了我和萤火虫的狗血剧情，全然忘记了自己一生的事业。“看什么看，没见过美女啊”，我娇叱道。屎壳郎一哆嗦，粪球沿切线方向偏离了0.01 毫米，它低着头滚着粪球走了。这可怜的孩子，滚不成直线了，粪球被别的屎壳郎偷走，对象就要吹了。就在我在为旁观者叹息的时候，主人来了。最近薛定谔常和一个叫爱因斯坦的人来往，两人嘀嘀咕咕，而且还差工人做了一个大箱子，箱子里有玻璃瓶，锤子，煞有其事的检测器……不知在搞什么名堂。今天，箱子完工了，送走了爱因斯坦和工人后，主人来了。坐在我身边，厚厚的玻璃镜片下透着深邃的目光。爱极了主人用手托着下巴深思的样子，隔壁家的猫总吹嘘他主人在19 岁时就用没有刻度的尺子和圆规做出正十七边形。但，那又怎么样，有我的量子力学的主人酷吗。宠物的悲哀命运在于，一直拿自己的主人暗自或明里较量，浑然忘记了自我的存在价值。主人拍拍我的脑袋，示意我钻到那个箱子里。什么，这个箱子是为我量身定做的？玻璃瓶我懂，怕我寂寞，让我滚着玩的。只是，箱子里的锤子、金属块是干什么的，这些是用来防身的吗？正想着，箱子盖吱的一声盖上了。然后，一片黑暗。多年以后，我早已忘记了放射性元素衰变的时候是否会发光，只记得黑暗和等待让我恐惧，不由怀念那只在我耳边喋喋不休的萤火虫，或许我太刻薄了，后来时常这样责怪自己。金属是放射性铀！宛如一道闪电击中了我的思维，忽得想起来，当我在摇椅上挥霍生命时，薛定谔和爱因斯坦的讨论。铀是不稳定的元素，衰变时放出射线触发检测器，驱动锤子击碎玻璃瓶，释放出毒气能把我毒死。但是，铀没衰变前，毒气未放出，我就是活着的。那我现在是什么，活得还是死的？冥冥之中，我听见一个冷冷的声音，你现在是活与死的叠加态——既死了又活着。既死了又活着，我喃喃说道，谁能把箱子打开，终结这种叠加态，让我从混沌变成宏观的确定态，要么死要么活！那日，我浑浑噩噩的走在夏日午后的马路上，车水马龙的城市，混凝土的森林，不透风的窒息，一切都让人心慌。我想我在找什么，自己也不知道，只记得进了一家书店，经过昏暗的楼梯，上了二楼。突然，就看见了那只万圣书园的猫，黝黑的皮毛在暖黄的灯光下发着珍珠般晶莹的光芒，尾巴优雅的落在书上，眼前是一本叫做“通往奴役之路”的书。我知道，她已从微观世界走到了宏观世界。魂魄分成两半，一半是复活态，来到了万圣书园，浸染着墨香。另一半，死亡态，与那只用光芒照亮一个夏天的萤火虫一起，变成了银河系闪烁的星星。浩瀚星空下，屎壳郎恰巧从此经过，仰望星空，好不费力的就找到了自己的定位系统：一只萤火虫和一半死亡态猫变成的星星，继续低头滚屎了。这次，它滚的是笔直的直线，在欧几里得的空间里，永不让别的雄性屎壳郎遇到自己的粪球，抢走自己的新娘。 ——在萤火虫消失的浓浓秋日，吐槽第 23 届第一个搞笑诺贝尔奖。向那些超越目的本身的科学家致敬，也向仰望星空的伟大生物们致意！; 6154 次阅读|17 个评论

量子世界里薛定谔的猫: ScienceNews 2013-9-13 14:51; 作者：张天蓉如果一位父亲说出这样一句话：“我女儿现在既在客厅又不在客厅”。听者要是不怀疑自己的耳朵出了问题，就一定会认为这位父亲思维出现了混乱。当然，有学问的人也可能认为他在谈论一个深奥的哲学问题。但它既不是一个听力问题，也谈不上思维混乱，更遑论哲学问题，而只是涉及到神秘的量子现象。在日常生活中看起来匪夷所思的现象，却千真万确存在于微观的量子世界中。量子现象如此神秘，而量子力学的结论却早已在诸多方面被实验证实，被学术界接受，在各行各业得到各种应用。量子物理学对我们现代日常生活的影响无比巨大，以其为基础而产生的电子学革命及光学革命将我们带入了计算机信息时代。可以说，没有量子力学，就没有今天的“高科技”产业。然而，量子力学理论，却是一种使人听后就感觉晕的理论。不仅我们凡夫俗子晕，大科学家也晕。诺贝尔物理学奖得主、大物理学家费曼说：“我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！”量子论的另一创始人玻尔（Niels Bohr）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”如何解释量子力学的基本理论，仍然是见仁见智，莫衷一是。尽管量子力学理论没人能懂，但不管是具有哪种知识背景的人，大概都听说过“薛定谔的猫”之类的奇妙量子现象。 “叠加态”现象 “薛定谔的猫”也称“薛定谔佯谬”，是指薛定谔为说明量子力学中的“叠加态”设计的一个思想实验而导致的佯谬。何为“叠加态”现象？根据我们日常经验，一个物体在某一时刻，总会处于某个固定的状态。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不确定的状态中。例如，电子可以同时位于两个不同的地点：A和B，即：电子既在A，又不在A。电子所处的状态是“在”和“不在”，两种状态按一定几率的叠加，这种混合状态，叫做“叠加态”。然而，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。微观与宏观之不同，是在于观测之前，宏观已成事实，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。“叠加态”的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。 “薛定谔的猫” 微观“叠加态”的特点与宏观规律如此不同，著名物理学家薛定谔也想不通。薛定谔（E.Schr dinger ，1887—1961年），奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，量子力学中描述原子、电子等微观粒子运动的薛定谔方程，就是以他而命名的。 1935年，薛定谔发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，他假定给出了一个“薛定谔的猫”的理想实验，试图将微观不确定性变为宏观不确定性，微观的迷惑变为宏观的佯谬，以引起大家的注意。以下是“薛定谔的猫”实验描述：把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个装置，其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子，这个粒子将会触发毒气设施，从而杀死这只猫。根据量子力学的原理，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的“叠加态”，因此，那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的“叠加态”。非死非活，又死又活，状态不确定，直到有人打开盒子观测它。实验中的猫，可类比于微观世界的电子（或原子）。在量子理论中，电子可以不处于一个固定的状态（0或1），而是同时处于两种状态的叠加（0和1）。如果把“叠加态”的概念用于猫的话，那就是说，处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，薛定谔的猫的状态是“死”与“活”的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违。一只猫，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？薛定谔的本意是要用“薛定谔的猫”这个实验的荒谬结果，来嘲笑哥本哈根学派对量子力学、对薛定谔方程引进的“波函数”概念的几率解释，但实际上，这个假想实验使薛定谔自己站到了自己奠基的理论的对立面上，难怪有物理学家调侃地说：“薛定谔不懂薛定谔方程！” 这一个听起来似乎荒谬的物理理想实验，不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申了很多的思考。在古代哲学思想中，不乏这种似是而非、模棱两可的说法。如辩证法中的你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一等等思想。也有人用男女谈恋爱来比喻“薛定谔的猫”：男女在开始恋爱前，不知道结果是好或者不好，这时，可以将恋爱结果看成好与不好的混合叠加状态。如果你想知道结果，唯一的方法是去试试看，但是，只要你试过，你就已经改变了原来的结果了！神秘女友薛定谔风流倜傥，女友无数，具有超凡的个人魅力。他的情爱经历触动了舞台剧编导、纽约剧作家马修韦尔斯的灵感，写出了一部《薛定谔的女朋友》的舞台剧。这是一部关于爱、性和量子物理学的另类浪漫喜剧。剧作家马修韦尔斯本痴迷于物理学的神秘。舞台剧中有这么一段饶有趣味的话：“到底是波动—粒子的二象性难一点呢，还是老婆—情人的二象性更难？” 据说薛定谔有很多情妇，也有不少私生子，身边不乏红颜知己。薛定谔的女友和薛定谔的猫一样不确定，他的婚姻爱情观和他的物理理论一样不同凡响。据说，薛定谔是个“多情种子”，他的情妇虽多，但当他每爱一个女人时，又都是真心实意。也许我们可以用量子力学的语言来作比喻：薛定谔的感情和性生活，总是处于一个包括很多本征态的复杂叠加态中。一定时期，叠加态“坍缩”到某个本征态，薛定谔便投入一个女友的怀抱。在薛定谔众多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成了《薛定谔的女朋友》舞台剧的女主人公。在1925年圣诞节前，薛定谔像往年一样，来到白雪皑皑的美丽的阿尔卑斯山度假，这次陪伴他的不是太太安妮，而是一位来自维也纳的神秘女友。薛定谔的这位女友神秘莫测，她不是考证者已知的薛定谔情妇中的任何一位，直到八十多年后的今天，也无人能考证出她的身份来历。然而，就在这对野鸳鸯共度佳期的这段时期，这位神秘女郎极大地激发了薛定谔的灵感，使他令人惊异地始终维持着一种极富创造力和洞察力的状态。情爱激发想象力物理学家们说，薛定谔的伟大工作是在他生命中情欲极其旺盛的这段时期内作出的。薛定谔自己也不否认这点，他说，通过观察这个引人注目的女人，找到了困惑科学界波/粒二象性看似矛盾的关键。果然，之后的一年内，薛定谔接连不断地发表了六篇关于量子力学的主要论文，提出了著名的薛定谔方程。因此，在享受量子力学带给我们辉煌灿烂的科技成果的今天，我们也应该感谢这位神秘女郎的贡献。情爱激发了薛定谔天才的想象力和灵感，使其建立了微观世界中粒子的波函数所遵循的薛定谔方程。然后，薛定谔不同意哥本哈根派对波函数的解释，设计了“薛定谔的猫”的思想实验。用薛定谔自己的话来说，他要用这个“恶魔般的装置”，让人们闻之色变。薛定谔说：看吧，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。因此，几率波的说法是站不住脚的！ “薛定谔的猫”的确令人毛骨悚然，相关的争论一直持续到今天。连当今最伟大科学家霍金也曾经愤愤地说：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就跑去拿枪，想一枪把猫打死！” 在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在。通过薛定谔的猫，我们认识了“叠加态”，以及被测量时“叠加态”的坍缩。■ （作者系旅美科学家、美国奥斯汀大学理论物理博士、科普作家。）《科学新闻》 (科学新闻2013年第07期科学传播); 649 次阅读|0 个评论

[转载]量子世界里薛定谔的猫: hanlingeorge 2013-8-20 17:43; 如果一位父亲说出这样一句话：“我女儿现在既在客厅又不在客厅”。听者要是不怀疑自己的耳朵出了问题，就一定会认为这位父亲思维出现了混乱。当然，有学问的人也可能认为他在谈论一个深奥的哲学问题。但它既不是一个听力问题，也谈不上思维混乱，更遑论哲学问题，而只是涉及到神秘的量子现象。在日常生活中看起来匪夷所思的现象，却千真万确存在于微观的量子世界中。量子现象如此神秘，而量子力学的结论却早已在诸多方面被实验证实，被学术界接受，在各行各业得到各种应用。量子物理学对我们现代日常生活的影响无比巨大，以其为基础而产生的电子学革命及光学革命将我们带入了计算机信息时代。可以说，没有量子力学，就没有今天的“高科技”产业。然而，量子力学理论，却是一种使人听后就感觉晕的理论。不仅我们凡夫俗子晕，大科学家也晕。诺贝尔物理学奖得主、大物理学家费曼说：“我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！”量子论的另一创始人玻尔（Niels Bohr）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”如何解释量子力学的基本理论，仍然是见仁见智，莫衷一是。尽管量子力学理论没人能懂，但不管是具有哪种知识背景的人，大概都听说过“薛定谔的猫”之类的奇妙量子现象。 “叠加态”现象 “薛定谔的猫”也称“薛定谔佯谬”，是指薛定谔为说明量子力学中的“叠加态”设计的一个思想实验而导致的佯谬。何为“叠加态”现象？根据我们日常经验，一个物体在某一时刻，总会处于某个固定的状态。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不确定的状态中。例如，电子可以同时位于两个不同的地点：A和B，即：电子既在A，又不在A。电子所处的状态是“在”和“不在”，两种状态按一定几率的叠加，这种混合状态，叫做“叠加态”。然而，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。微观与宏观之不同，是在于观测之前，宏观已成事实，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。“叠加态”的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。 “薛定谔的猫” 微观“叠加态”的特点与宏观规律如此不同，著名物理学家薛定谔也想不通。薛定谔（E.Schr dinger ，1887—1961年），奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，量子力学中描述原子、电子等微观粒子运动的薛定谔方程，就是以他而命名的。 1935年，薛定谔发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，他假定给出了一个“薛定谔的猫”的理想实验，试图将微观不确定性变为宏观不确定性，微观的迷惑变为宏观的佯谬，以引起大家的注意。以下是“薛定谔的猫”实验描述：把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个装置，其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子，这个粒子将会触发毒气设施，从而杀死这只猫。根据量子力学的原理，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的“叠加态”，因此，那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的“叠加态”。非死非活，又死又活，状态不确定，直到有人打开盒子观测它。实验中的猫，可类比于微观世界的电子（或原子）。在量子理论中，电子可以不处于一个固定的状态（0或1），而是同时处于两种状态的叠加（0和1）。如果把“叠加态”的概念用于猫的话，那就是说，处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，薛定谔的猫的状态是“死”与“活”的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违。一只猫，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？薛定谔的本意是要用“薛定谔的猫”这个实验的荒谬结果，来嘲笑哥本哈根学派对量子力学、对薛定谔方程引进的“波函数”概念的几率解释，但实际上，这个假想实验使薛定谔自己站到了自己奠基的理论的对立面上，难怪有物理学家调侃地说：“薛定谔不懂薛定谔方程！” 这一个听起来似乎荒谬的物理理想实验，不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申了很多的思考。在古代哲学思想中，不乏这种似是而非、模棱两可的说法。如辩证法中的你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一等等思想。也有人用男女谈恋爱来比喻“薛定谔的猫”：男女在开始恋爱前，不知道结果是好或者不好，这时，可以将恋爱结果看成好与不好的混合叠加状态。如果你想知道结果，唯一的方法是去试试看，但是，只要你试过，你就已经改变了原来的结果了！神秘女友薛定谔风流倜傥，女友无数，具有超凡的个人魅力。他的情爱经历触动了舞台剧编导、纽约剧作家马修韦尔斯的灵感，写出了一部《薛定谔的女朋友》的舞台剧。这是一部关于爱、性和量子物理学的另类浪漫喜剧。剧作家马修韦尔斯本痴迷于物理学的神秘。舞台剧中有这么一段饶有趣味的话：“到底是波动—粒子的二象性难一点呢，还是老婆—情人的二象性更难？” 据说薛定谔有很多情妇，也有不少私生子，身边不乏红颜知己。薛定谔的女友和薛定谔的猫一样不确定，他的婚姻爱情观和他的物理理论一样不同凡响。据说，薛定谔是个“多情种子”，他的情妇虽多，但当他每爱一个女人时，又都是真心实意。也许我们可以用量子力学的语言来作比喻：薛定谔的感情和性生活，总是处于一个包括很多本征态的复杂叠加态中。一定时期，叠加态“坍缩”到某个本征态，薛定谔便投入一个女友的怀抱。在薛定谔众多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成了《薛定谔的女朋友》舞台剧的女主人公。在1925年圣诞节前，薛定谔像往年一样，来到白雪皑皑的美丽的阿尔卑斯山度假，这次陪伴他的不是太太安妮，而是一位来自维也纳的神秘女友。薛定谔的这位女友神秘莫测，她不是考证者已知的薛定谔情妇中的任何一位，直到八十多年后的今天，也无人能考证出她的身份来历。然而，就在这对野鸳鸯共度佳期的这段时期，这位神秘女郎极大地激发了薛定谔的灵感，使他令人惊异地始终维持着一种极富创造力和洞察力的状态。情爱激发想象力物理学家们说，薛定谔的伟大工作是在他生命中情欲极其旺盛的这段时期内作出的。薛定谔自己也不否认这点，他说，通过观察这个引人注目的女人，找到了困惑科学界波/粒二象性看似矛盾的关键。果然，之后的一年内，薛定谔接连不断地发表了六篇关于量子力学的主要论文，提出了著名的薛定谔方程。因此，在享受量子力学带给我们辉煌灿烂的科技成果的今天，我们也应该感谢这位神秘女郎的贡献。情爱激发了薛定谔天才的想象力和灵感，使其建立了微观世界中粒子的波函数所遵循的薛定谔方程。然后，薛定谔不同意哥本哈根派对波函数的解释，设计了“薛定谔的猫”的思想实验。用薛定谔自己的话来说，他要用这个“恶魔般的装置”，让人们闻之色变。薛定谔说：看吧，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。因此，几率波的说法是站不住脚的！ “薛定谔的猫”的确令人毛骨悚然，相关的争论一直持续到今天。连当今最伟大科学家霍金也曾经愤愤地说：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就跑去拿枪，想一枪把猫打死！” 在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在。通过薛定谔的猫，我们认识了“叠加态”，以及被测量时“叠加态”的坍缩。■ （作者系旅美科学家、美国奥斯汀大学理论物理博士、科普作家。）《科学新闻》 (科学新闻2013年第07期科学传播); 2063 次阅读|0 个评论

薛定谔的猫何时醒来——量子幽灵与神秘主义: 热度 2 liander 2013-6-24 20:17; 敏敏特木尔　　对于斯蒂芬·霍金来说，作为牛顿在剑桥卢卡逊教席的继承人、爱因斯坦之后的物理学界盟主，如果物理学上还有什么事件让他烦恼的话，那是薛定谔的猫。“——谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！” 　　 1．是猫，还是上帝的骰子？　从海森堡的测不准原理开始，量子力学的奇异性一直困惑着人们。1935年薛定谔做了一个世界驰名的猫实险，放大了这种古怪的量子态，直到人们肉眼可见的程度：1小时内某放射性原子的衰变—锤落下—毒药瓶破—猫死；或者原子不发生衰变（与可能衰变的几率相同）—一切无恙——猫活着。通过这样一个实险设计，把量子衰变成不衰变的迭加态（dilemma）放大成了猫的生死处境，在客观上似乎默认了一种死猫与活猫并存的佯谬迭加态。　作为一只鲜龙活跳被关进箱里的猫，当然既不能不死不活，也不能又死又活——这显然是个谬论，但在观察者打开黑箱，探眼去看之前，这个谬论居然一直存在着！迭加态不肯消失。黑箱里的猫是死还是活无人能知，既然计算结果是概率相等，两态并存，那么我们只能宣布此猫不死不活，或者又死又活。——难怪许多科学家对此怒气冲冲，认为这只狡猾的猫简直亵读了科学的神圣，物理学一向表现出的确定性被粉碎，成了一场猜谜游戏。　　直到目前为此，牛顿创建的经典物理体系，在宏观世界（即人类肉眼所及、常识上大于原子、小于日地距离的世界）还是普遍适用。一旦进入微观的量子世界，人们除了惊骇与好奇，简直只能走上神秘主义道路！量子力学的先驱尼尔斯·玻尔曾经指出：谁不为量子力学所震惊，谁就不懂量子理论。在20年代，当量子理论的蕴涵初露锋芒时，巨大的冲击波震动和迷惑了无数颗追求科学的心灵，甚至有科学家为真理的巨大裂变而自杀，甚至爱因斯坦也不敢相信量子是上帝的骰子，而苦心孤诣于论证否定，希图创立“统一场论”，（即量子力学亚微观的原子世界，与广义相对论中的大宇宙世界的统一，）最终证明“西方不败”的爱因斯坦失败了。2002年英国理论物理学家朱利安·巴伯发表新著《时间的终点》，中心论点是：对时间本质的错误理念，阻碍了物理学家们达到“统一场论”的最终目的：因为两种理论各自提出了截然不同的时间概念，而科学家们尚无法协调这两种时间概念，使极小物质包括到极大物质中去，因此人类就不会理解时间和存在的本质。如果唯物主义者们愿意相信科学、相信物理学家，请听一听玻尔对量子理论的解释：“外在物质世界的存在不是自身独立的，而是无法摆脱地与我们对其的感知纠缠在一起的。” 　　（绝对的唯物将使你无物可唯，如果你不给你的心灵留下一席之地。）而薛定谔的猫，表明了量子力学中幽灵般的阴影正在侵入到日常生活中来。　　 2．量子幽灵与平行宇宙　　 1996年5月，美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所（NIST）的Monroe等人用单个铍离子作成了“薛定谔的猫”并拍下了快照，发现铍离子在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，而同时又在第二个空间位置上处于自旋向下的状态，而这两个状态相距80纳米之遥！（1纳米等于1毫微米）——这在原子尺度上是一个巨大的距离。想像这个铍离子是个通灵大师，他在纽约与喜马拉雅同时现身，一个他正从摩天楼顶往下跳伞；而另一个他则正爬上雪山之巅！——量子的这种“化身博士”特点，物理学上称“量子相干性”。在早期的杨氏双缝实验中，单个光粒子既以忧美的波粒二象性，轻巧地同时穿过两条狭缝，在观察屏上制造出一幅美丽的明暗相干条纹。　　古希腊芝诺佯谬中有一个阿基里斯追乌龟的故事。这位诡辩家把阿基里斯追上乌龟、跨步到乌龟前面去的决定性一步划分成无限等分，让阿基里斯在此无限等分中向前移动的时间里，乌龟虽然极慢、极小，然而毕竟已前行了一小格！经无限等分步长后的阿基里斯，永远离乌龟差那么气人的一小格，因此他老人家永远追不上乌龟。现在这个佯谬可以如此解释了：它模糊了量子——经典的分界，从而制造了佯谬。赶上乌龟的最后一步，宏观上是有限的，可以量度的；量子态上则是无限的，可以无限地细分成无数格，从而使时间拉长，落入无止尽的黑洞，使追上乌龟的那一步永不能完成。　　然而量子——经典的临界面究竟在哪里，在什么时候闪烁幽灵光芒的量子世界让位于日常生活中公式化的物理规律呢？量子世界如一棵琳琅的圣诞树，而现实生活中我们只能采摘、品尝其中唯一的一颗果子，当我们伸手选择时，这棵树就消失。物理学上称此为“波函数的坍缩”。　　可是我们过往的历史、今天的宇宙，恰好法国剧作家博马舍提出的，“为什么是这些东西，而不是其他的呢？”为什么罗蜜欧与朱丽叶双双殉情，而不是走向离他们一步之遥的团圆喜剧呢？为此几位杰出的宇宙学家提出了一种十分勉强的“多宇宙”（也称平行宇宙）假设。这个假设简单说就是：一道寒光过后，碎成千片的镜子同时上演着千种版本的故事：克里奥派特拉没有死于蛇吻，而是以她的美艳博识第三次征服了屋大维这小子！（罗马帝国的历史就此改写。）希特勒这个潦倒的青年考上了维也纳大学学美术，从此成为一名画家而非战争狂人。（数千万犹太人得救了！）小布什以几票之差在竞选总统中败北。（现在大打出手的对伊拉克战争成了杞人忧天！）但我们这个宇宙的人们并不能享受历史改写带来的好处如避免了大战，因为本宇宙与它平行，他们只管乐他们的，平行宇宙相互间永远不可到达！就象火柴熄灭后的小女孩，面对她的不是祖母和烤鹅，而是现实中雪夜阴冷的高墙。——为此多宇宙假设被嘲笑为“廉价的假设，昂贵的宇宙”。　　八十年代洛斯阿拉莫斯国家实验室的Zurek倡导“退相干理论”（de-coherence）,设想环境会破坏量子相干性。1996年12月，巴黎ENS研究小组用两个里德伯原子分别扮演薛定谔的猫与量子鼠，用鼠射入空腔来窥看猫的死活，从而得到一个明确结果。Zurek指出：“由于系统泄漏了信息，因而发生了退相干。”他把各种量子可能性的支配权归之于环境；称为“环境诱发的超选择”（environment-induced super selection）。至于环境为什么要选择猫死或猫活？环境如何扮演了掷骰子的上帝角色？Zeruk没有说清楚，只是“把所有问题都扫到一块地毯下归纳起来，但却说不清楚什么是地毯。”(NIST的Monroe评价说。)在“多宇宙”和“退相干”设想之外，还有一种受支持的“GRW”理论，认为猫的宏观状态引起了自发的微观坍缩，因为猫身上大约有10的27次方个粒子，这么多的粒子至少有一个发生命中的机会是很大的，Penrose在《Shadows of the Mind》（思维的影子）一书中认为，触发源可能是重力。这样虽然巧妙地避开了某些技术上的障碍，但问题是：触发命中的定时因子完全是任意的，（如10的27次方个粒子中随便一个）；该理论的倡导者只是选择一个能产生合理结果的因子，可谓事后诸葛亮。（如猫死了他们就选一个致死因子而不去选猫身上并存的存活因子，反之猫活着，他们就选存活因子。）　　 3．量子留给灵魂一席之地　　以上种种，都是科学家们为了避免观察者的目光以及人的精神世界来参与猫的生死而作出的努力。事实上，一旦对量子系统（如关猫的黑箱）作出观察，它的态（波函数，如猫的死/活）一定会骤然改变，这就像是“精神支配物质”的思想。或许需要精神对量子骰子加一点负荷，从而促使该量子偏爱某一方向，让猫活或死。在猫实验中，测量是什么呢？是把盖子打开吗？抑或是光线到达眼睛并被大脑所处理呢？还是猫皮上的静电放电呢？这涉及到佛教唯识学上的八种识的程度：在触盖、看猫等行为中，人使用了眼耳鼻舌身前五识，进入大脑是意识第六识，如果进一步思索（末那识）乃至顿悟出灵魂奥妙，则进入第八识阿赖耶识境界。唯识学早在公元前六世纪的佛陀时代，即主张：观察者与观察物体不可分。独立的物质是虚幻的。为了摆脱“精神”这一在物理学领域无法解释的量，实验者不让人参与，而代之以计算机系统或照相机那样更质朴的东西。然而马上发现了照相机何时曝光或者计算现何时输入信息，仍有两个可能性，此时波函数仍未坍缩，——于是微观世界的幽灵放大成了“照相机/计算机的幽灵”了，最终还是要“人的观察”才能得知唯一的答案。一台计算机不能懂得量子的知识，而答案要求某个懂得知识的人来解读。这似乎启示：人类有一种称为“精神”的属性，它把我们同环境中其它东西区分开来，它对于“使基本物理学有意义”是绝对关键的。　　经典物理时代，牛顿虽然把从刚性小球到银河系的运动规律统括起来，但还是把全所有星球旋转的第一推动力归功于上帝。而在数据化生存的今天，因特网就象印度神话中的因陀罗之网，森罗万有。（但有时也会象公孙禄萼她爹的带刃鱼网，狠毒地裹着你无处存身！）科学家们更喜欢把大脑看成是一台高度复杂、却不神秘的电化学机器，像任何其他机器一样，遵循着相同的物理学规律，这样就不让独立精神或自由意志留有余地。但是量子世界的幽灵让人们不得不重提“精神——肉体”二元论，即精神（或灵魂）是一种物质，是一类短暂，不可触知的特殊物质，它不同于，但耦合于构成我们身躯的可触知物质。在特理学家的长爪伸不到的角落，世界上有多少艺术家正为这只猫烈士的壮举而感激涕零！当年拜伦悲叹过“诗歌被规则和准线打碎”，此刻光风霁月又回来了：宇宙不再是滴滴答答一板一眼往前走的牛顿式钟表；而是一曲将白牛奶倒入黑咖啡的混沌圆舞曲；（普里高津：《从混沌到有序》）上帝老了，做腻了几何题，就开始一刻不停的掷骰子取乐；对称性破缺意味着开放的宇宙。　　多样性的出现带来了混沌学上的海马纹、姜饼人、费根鲍姆函数无花果树枝、蝶翅引发的热带暴风雨……有人讽刺地说，现代科学是古希腊神话中伊卡洛斯(Icarus) 蜡做的翅膀，因为飞得太高，得意忘形，被骄阳烤化了翅膀，堕海而死。; 479 次阅读|2 个评论

[转载]量子力学该如何解释?著名薛定谔猫的"死活叠加态"，讲得很好: dwd0826 2012-12-20 10:23; 什么是薛定谔猫？这要从头说起。薛定谔（E.Schr dinger ，1887-1961）是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，薛定谔猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬。这些年来许多物理学家绞尽脑汁，试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验，这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月，《Science》报道了实验结果。　　　量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论，它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。例如，电子可以同时位于几个不同的地点，直到被观察测量（观测）时，才在某处出现。这种事如果发生在宏观世界的日常生活中，就好比：我在家中何处是不确定的，你看我一眼，我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能；在你看我之前，我像云雾般隐身在家中，穿墙透壁到处游荡。这种“魔术”别说常人认为荒谬，物理学家如薛定谔也想不通。于是薛定谔就编出了这个佯谬，以引起注意。果不其然！物理学家争论至今。　　　薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验：将一只猫关在箱子里，箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶，以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素，衰变时放出射线触发检测器，驱动锤子击碎玻璃瓶，释放出毒气将猫毒死。铀未衰变前，毒气未放出，猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的，所以它处于叠加态。薛定谔挖苦说：在箱子未打开进行观测前，按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－锤子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活！难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说：“我去拿枪来把猫打死！”　　　薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题：什么是量子力学的观测？观察或测量都与人的主观有关，而人在箱外，所以必须打开箱子才能决定猫的死活。谁都知道箱中猫的死活是由铀的衰变决定的——衰变前猫是活的，衰变后猫就死了，这与是否有人打开箱子进行观察毫不相干。所以毛病出在观测的主观性上，应该朝这个方向寻根究底。　　　微观的观测与宏观的观测有所不同。宏观的观测对被观测对象没有什么影响。俗话说：“看一眼总行吧。”意思是对所看之物并无影响，用不着担心。微观的观测对被观测对象有影响，会引起变化。以观测电子为例，要用光照才能看见，光的最小单位光子的能量虽小但不是零，光子照到被观测的电子上，对电子的影响很大。所以，在微观世界中看一眼也会惹祸！　　　量子力学认为，观测的结果使得被观测对象的状态改变了：一个确定态从原先不确定的叠加态中蹦了出来。再追究下去，观测无非是观测手段（如光子）与被观测对象（如电子）之间的一种相互作用，这种相互作用并不一定与观测者联系起来，后者可以用检测器之类的仪器代替。经过几十年的探索，物理学家终于认识到：在由叠加态到确定态的转变中，观测曾经扮演的角色应该以相互作用来代替，这样不仅更普遍而且更客观。具体到薛定谔猫佯谬，就能将人的主观因素完全排除——猫的死活不是由人开箱看猫一眼所决定的。　　　但是，箱中猫的“死－活叠加态”究竟是怎么一回事呢　　　物理学是实验科学，一切要由实验来判定。较早的一批关于“薛定谔猫”的实验是将处于叠加态的单个原子或分子从周围环境中孤立起来，然后以可控制的方法使之相互作用，以观察其变化。结果发现，关键在于环境的相互作用，它导致原先的量子叠加态转变为经典的确定态。但是将这些实验对象当作薛定谔猫是一种极度的简化，单个原子或分子与薛定谔猫相去何止十万八千里。　　　这次《Nature》报道的实验与上述那些实验不同。纽约州立大学石溪分校弗里德曼（J. R. Friedman）等人拿来做实验的“薛定谔猫”不是单个粒子，而是在接近绝对零度的超导体环形电路中由几十亿对电子构成的超导流。实验证明，这种由大量粒子构成的宏观量子系统也可以处于叠加态——相当于薛定谔猫的“死－活叠加态”。几十亿对电子构成的超导流当然还不能与几亿亿亿个原子构成的猫相比，但较之单个原子分子毕竟前进了一大步。所以有人惊呼：“薛定谔猫变胖了！”　　　下一步是否拿一只真的猫来做实验呢？不可能！首先是无法将之与周围环境隔离——置于真空中的猫马上会死掉。其次，与接近绝对零度的超导流不同，常温下的猫根本不是宏观量子系统，何来叠加态？而且也没有必要做这样的实验，物理学家根据现有的实验结果，对薛定谔猫为什么不可能有“死－活叠加态”已能作出符合量子力学的解释。　　　读者会说：“不就是一只假想的猫吗，让霍金开枪打死不就完了。”事情并非那么简单，否则许多物理学大师就不会那么孜孜以求了。薛定谔猫佯谬衍生出更深刻的问题：大量原子、分子所构成的生物与这些微观粒子遵从的量子力学规律之间的关系究竟是什么？这不仅是重要的理论问题，而且具有实际意义。例如，自我意识的机制至今仍然是未解之谜，有人认为可能与量子力学或者更深层次的微观规律有关。再如思维过程中的“顿悟”，会不会与前述之“一个确定态就从原先不确定的叠加态中蹦了出来”有关呢？可能有关的还有：生命的起源、物种的变异、光合作用的机制……如此等等。总之，生命的秘密和思维的奥妙不可能与量子力学的规律无关。这就难怪薛定谔后来转而对生命科学很感兴趣了。1946年他写出了著名的《生命是什么》一书，提出了一些很有创见的观点。遗憾的是，在他有生之年，那可怜的箱中之猫依然生死不明。; 3176 次阅读|0 个评论

仰望星空: 热度 2 Julia87 2012-9-8 18:03; 关于时空维度的问题，我曾在YC老师的博客上突发奇想：现在突然觉得时间应该是多维的，每一种选择每一种努力都是一个维度，而未来就是各种时间维度和三维空间维度的叠加态，就像薛定谔的猫，总是处在死和活的叠加态，而经历就是探测，一旦探测了，这种叠加态就会塌缩在具体的一种形式上，也就是今生。有人说做科研的人多少都有点科幻强迫症。其实，我很多时候都怀疑自己不适合做科研，不是我静不下心耐不住寂寞，而是我很多时候太感性，太容易相信一个人或者一件事，专业一点的说，缺乏基本的科学素养，不像那个休博的徐磊，天呢，跟他辩论问题，你就别想赢！他总能，并且是一定找到各种理由来试着说服你，你就甭想说服他。他跟我说有个老头去他们宿舍跟他聊了一年的圣经，也没说服他信仰宗教。唉，对他这种不相信却能跟人聊一年的人我是无比膜拜。我试着给“缘分”扯点科学的定义，因为太虚的东西总让人缺乏安全感。如果说未来是各种态的叠加态，当下是具体的塌缩，我们在今生能遇到某些人，必然二者的态能发生相干，有的相干加强，而有的却出现相消。那天在春艳老师的记录中看到这么一句话，觉得很有道理：若有心灵感应，自然有相遇的时候，即使是先先后后的孤独电子，也能相干出美丽的图样来…… 因为若能相干的，必然来自或者受激于同一光源。那么，相遇是一种缘，应该是前世的缘。我们能做的也许就是尽人事听天命了吧。; 个人分类: 生命思考|1861 次阅读|9 个评论

缠师体对话4：薛定谔的猫是死是活？: 热度 7 jiangjinsong 2012-7-11 19:30; 青年问：二傻老师，我朋友逝世了，我很悲伤。二傻说，世间哪有长生不老之物？青年想了一夜，第二天去找二傻老师，结果二傻已经乘飞碟回天狼星唱红歌去了，只好给给蒋科学打电话，问道：那薛定锷的猫呢？蒋科学说，薛定谔的猫不过是一个假名、一个抽象而已。你能打开来亲眼看到的、亲手摸到的真实的猫，或者是活的，或者已经死掉了。而且事实上，猫总是要死掉的。诸行无常啊，年轻人，所以要抓紧时间以求往生西方啊！你如果要怀念你的朋友，也可以念经替他回向，超度他往生西方净土啊！推荐阅读：《佛说阿弥陀经》; 个人分类: 科學宗教|5056 次阅读|24 个评论

[转载]薛定谔的猫: 热度 2 hongkuan15 2012-6-14 09:51; 薛定谔的猫是量子理论重叠性原理的著名解释，有薛定谔于1935年提出的。薛定谔的猫理论贡献在于它论证了微观世界里量子理论所告诉我们的物质的自然特性与行为和我们在宏观里所观察到的物质的特性和行为之间存在的明显冲突。　　这是薛定谔的（理论）实验：我们把一只猫放进一个铁容器中，同时放进一瓶氢氰酸。在铁器皿中，还有少量的放射性物质。在测试中，即使单个原子的衰退，都会像斧头一样，打碎小瓶杀死猫。观察者不知道物质的原子是否衰退，相应的，就不知道小瓶是否坏了，氢氰酸是否挥发出来把猫杀死了。根据量子法则，我们就不知道猫是死了还是活着，这时猫处于重叠状态。只有我们打破盒子，才知道猫的状态，而这时重叠状态消失了，猫可能活也可能死了。这种情况被称为量子不确定性或观察者的矛盾。因此观察或测量本身影响结果，如果我们不观察就不知道结果是什么。　　我们知道，重叠实际上在亚原子级发生，因为可以看到干扰的效果，已经证明在亚原子级单个的微粒同时存在于多个位置。这一事实暗示了在宏观层面上（例如猫，与电子相比）事物特性是量子物理学的一个棘手的领域。据说薛定谔本人，在后来也希望他从来没有遇见过那只猫。本文来自: 中科软件园( www.4oa.com ) 详细出处参考： http://www.4oa.com/whatis/sort03165/240253.html; 2339 次阅读|4 个评论

“混沌”量子孕育清晰未来: 热度 1 kejidaobao 2012-4-24 16:07; 文/杨书卷提到量子理论，就没法绕过那只让人头疼不已的“薛定谔的猫”：“不透明的箱子里装着一只猫，箱子中另外还有一个原子衰变装置，而在打开箱子之前，猫既是死的，又是活的。” 这只挑战着人类智力上限的猫的确让人抓狂。就连拥有“当世最聪明头脑”的霍金也常常忍不住想把这只非死非活的猫“一把掐死”。但是，尽管量子理论如此不可理喻，但它还是被认为是科学史上最成功的、与实验结果符合最好的理论，过去，它直接导致了原子弹、核电的出现，而现在，它又在量子计算机、信息加密、高精度测量等方面大显身手，虽然现在我们只能从“混沌”的量子理论中理解很浅的一小部分，但仅仅这一小部分就足以掀起巨大的科学风暴。目前，量子计算机是量子理论最激动人心的应用，因为相对于传统计算机，量子计算机的计算速度有着成千上万倍的提高。但是，由于对微观量子态的操纵实在太过困难，虽然各种解决方案层出不穷，但一直难以走入真正实用的阶段。不过，科学家付出的心血正使研究取得快速进展。最近，IBM的科学家就有了骄人的成绩：在量子计算中良好地保持了“机械特性完整性”，大大减少了基本运算的误差。阻碍量子计算机发展的最大障碍之一，就是难以控制“量子脱散”，即要努力消除热量、电磁辐射和材料缺陷等干扰因子导致的计算误差。为了解决这个问题，科学家们苦苦追寻了多年。而IBM将目光聚焦于一个独特的三维超导量子比特装置，使延长量子比特保持量子态的时间达到100微秒，这是此前纪录的2到4倍，而如果能够在足够长的时间内保持这种机械特性，就能找到有效的纠错手段，量子计算机便可长时间地进行稳定的复杂运算。正如IBM的科学家和研究小组负责人Matthias Steffen表示，“我们不仅仅只是做了一次引人注目的物理学实验，而是在实用化方面将量子计算带到了一个全新的疆界。” “IBM的装置已经非常接近满足实用量子计算机最低的要求，使可靠的逻辑量子比特运算能够成为现实。”德国亚琛大学量子信息研究所的David DiVincenzo高度评价这一成果，而IBM研究性突破，也使未来研制量子计算机的乐观情绪快速高涨（３月１日美国物理学家组织网）。量子计算机中，另一个超重量级的概念是“量子比特”。传统计算机数据处理的基础单元是“0”和“1”两种比特，而量子计算机是“量子比特”，它超越了“0”和“1”，是一个矢量，可以处于各种正交态的叠加态上，正是这些特殊的量子态，提供了量子并行计算的可能，计算速度之快令传统计算机为之“汗颜”。但是，以前量子比特存在于既大又笨重的真空腔中，就连上述IBM的超导量子比特装置也不例外。而一个国际研究团队通过单个电子，使量子比特可在普通的半导体中生产出来，研究人员使用外加电压，允许单个的电子的飞行轨迹先分叉，再重新结合，使每个电子可同时飞过两个可能的路径，当两个路径重聚在一起，两束电子波就会发生重叠态，产生出具有明确状态且适合信息编码的量子比特。而如果量子比特能如此简单方便地产生，意味着量子计算机又向实用化迈进了重要的一步。相关研究发表在３月出版的Nature Nanotechnology。而在量子信息加密领域，最近也有令人兴奋的进展。加拿大多伦多大学罗海光领导的研究小组发现，一种新的量子加密方法或可挫败那些“最老练”的黑客。基于量子物理的测不准原理，美国科学家Wiesner于 1970年首先提出将量子理论用于密码术——当窃取者偷看光子束时、即在测量量子态的某个性质时，会使另一个性质受到扰动，从而就被探测到。量子加密原则上是一种阻止黑客的万无一失的方法，但是，接收量子密钥的光子探测器却是其“阿喀琉斯之踵”：它会在不经意间受到“量子黑客”的难以捉摸的“旁门左道”式攻击。现在，罗海光想出了一个简单的量子计算解决方案，被称为“与测量设备无关的密钥分配系统”，即虽然黑客也能操作光子探测器并发布数据，但用户之间不再信任这些数据；相反，他们仅需简单地测量和比较自己的数据即可验证黑客的存在。目前，罗海光科研团队已完成概念验证测试，预计在5年内开发出一套“与测量设备无关的密钥分配系统”原型，以便牢牢关住这扇为黑客留下的“后门”（4月5日《科技日报》）。而在不久前，美国匹兹堡大学的研究人员也为量子理论的实际应用做出了贡献：被誉为计算“动力”的量子计算或许也可应用于高精度测量领域中。传统的磁共振成像技术由于有“共振”的技术限制，在扫描“分子”层面时便会失效，科研人员利用量子计算的方法避开了硬件上的不足，研发出纳米级的磁共振设备，可将场强和精度之间的比例提升10%。更让人惊异的是，它能够以“非侵入”的方式，研究分子、材料和细胞等的属性，而之前类似研究所采用的方法都会破坏样本。作为研究者之一，Guludefu Dart兴奋地表示，“这对于我们理解分子或活体细胞等具有直接影响。我们的工作显示量子计算也可以超越纯电子设备领域。”（2月20日《科技日报》）尽管已经走过百年历史，解释“微观世界”的量子理论还有无数的谜尚待解开，很多实验物理学家至今还在验证这一理论在80年前所做的基本假设，但是，它在实践中获得的成就却令人吃惊，迄今所有实验都肯定了量子力学的正确性。作为现代物理学两大基石之一的量子理论，已被历史推上了锐不可当的开路先锋的位置，期待着风生水起的远大前景。■; 个人分类: 科技风云|3675 次阅读|1 个评论

微博：YC确认，二傻一锤定音！: 热度 7 xcfcn 2012-4-6 04:34; 看到大家为《我们的爱，是薛定谔的猫》究竟是鬼王写的还是YC原创打起来了。我这个好事者雄赳赳气昂昂的跑去问YC。结果YC拨冗专诚回复如下：重发，那首薛定谔的猫是我写的，信息取的是鬼王的唯信息论，不是我写的是谁写的？我行走在非洲的土地上时想到的诗句。你和老蒋乱诋毁我。哈哈，这个事情就这么定了吧，大家散了去，该干嘛干嘛！ PS:要不是我请YC大人去看大家的争论然后一锤定音，或许问题到现在还无解呢！哎，看来我还是一个八卦王，除了刻薄男以外。二傻的评论见13楼！; 个人分类: 杂论|963 次阅读|17 个评论

薛定谔的猫: 热度 5 magictttt 2012-2-21 11:26; 《薛定谔的猫》很久很久以前， YC 写了一首情诗，《我们的爱，是薛定谔的猫》世界上最遥远的距离，不是时空的距离，而是信息的距离。我感觉得到你，你就在那里。你感觉不到我的存在，我便不存在。这是我最喜欢的一首情诗，被打动，对它的喜爱，胜过《灵山》里的花花子歌，《致橡树》和《再别康桥》，还有《海角七号》里的七日情书。前两天，又见到一首情书，也叫《薛定谔的猫》，作者李鹏磊。我是一只薛定谔猫忐忑不安踏上非诚勿扰上帝的骰子随机一抛点亮绚丽多彩的 24 朵线条 24 朵花儿有 24 种神秘的味道在不连续的空间闪烁妖妖如太阳的耀斑爆炸燃烧灼热的心在波粒的世界中找不到坐标测不准原理迷失了你的真实面貌哪一朵会伴我一生的笑我不是一只普通的小猫却因猜不透你的本征态而烦恼慢慢煎熬一束苦涩的断肠草唯有你是我爱情方程式的解药可你似乎还在寻找莫非你相信一见钟情的奇妙我的爱情波函数在你的边界条件下失效归一化的几率随风凋零飘渺你的心跳我狂乱的舞蹈打开盒子看到你甜美的微笑我知道我们依然在同一个世界轨道你的怀抱我是一只温柔的小猫平静的心里也会有江水滔滔将你紧紧围绕我眼眸的全部波长为你闪现一座浮桥在浮浮沉沉的世界一起衰变到老很好很好的一首诗，特别是配上图以后，很深刻很深刻的印象，虽然，我觉得似乎有点点点点点长了点。想起来，我也写过情诗，还把它贴出来呢。死鬼说，那是自己在和自己谈恋爱。是这样，爱情中的情诗才算是情诗。有那么一个爱的人，写给她，她看了笑，她爱你，这是恋爱，是情诗。失恋的人，或者单相思的人，或者准备相亲的人，是自恋，也是情诗，是另一种。春天里，油油是黑色的土地，花啊草啊哪里都长得茂盛。这个种种气息弥漫的春天，肥沃土地里，种下自恋的种子。秋天来临的时候，会长出一只薛定谔的猫吗？李鹏磊：薛定谔猫@非诚勿扰; 4484 次阅读|5 个评论

走近量子纠缠-1-薛定谔的猫: 热度 18 tianrong1945 2012-2-2 09:46; 本科普系列是想尽量使用通俗的语言，向公众介绍神秘奇妙的‘量子纠缠’。要认识神秘的量子纠缠，首先要认识神秘的量子现象。不管是学哪个行业的，大概都听说过奇妙的量子现象。诸如测不准原理啦，薛定谔的猫之类的，在日常生活中看起来匪夷所思的现象，却是千真万确存在于微观的量子世界中。许多人将听起来有些诡异的量子理论视为天书，从而敬而远之。有人感叹说：“量子力学，太不可思议了，不懂啊，晕！” 不懂量子力学，听了就晕，那是非常正常的反应。听听诺贝尔物理学奖得主，大物理学家费曼的名言吧。费曼说：“我想我可以有把握地讲，沒有人懂量子力学！” 量子论的另一创始人玻尔（ Niels Bohr ）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”既然连费曼和玻尔都这样说，我等就更不敢吹牛了。因此，我们暂时不要奢望‘懂得’量子力学。此一系列文章的目的是让我们能够多‘了解’、多认识一些量子力学。因为量子力学虽然神秘，却是科学史上最为精确地被实验检验了的理论，量子力学经历了 100 多年的艰难历史，发展至今，可说是到达了人类智力征程上的最高成就。身为现代人，如果不曾‘了解’一点点量子力学，就如同没有上过因特网，没有写过 email 一样，可算是人生的一大遗憾啊。刚才提及量子现象时，说到了‘ 薛定谔的猫’，我们的讨论可由此开始。 1. 薛定谔、女朋友、猫薛定谔（ E.Schr dinger ， 1887 — 1961 ）是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获 1933 年诺贝尔物理学奖，量子力学中描述原子、电子等微观粒子运动的薛定谔方程，就是以他而命名的。 ‘薛定谔的猫’也称‘薛定谔佯谬’，是指薛定谔为说明量子力学中的‘叠加态’设计的一个思想实验而导致的佯谬。那么，首先我们需要了解，什么是‘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’。聪明的读者会说：“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。尽管量子现象显得如此神秘。然而，量子力学的结论却早已在诸多方面被实验证实，被学术界接受，在各行各业还得到各种应用，量子物理学对我们现代日常生活的影响无比巨大。以其为基础而产生的电子学革命及光学革命将我们带入了如今的计算机信息时代。可以说，没有量子力学，就不会有今天所谓的‘高科技’产业。如何解释量子力学的基本理论，仍然是见仁见智，莫衷一是。这点也曾经深深地困扰着它的创立者们，包括伟大的爱因斯坦。微观叠加态的特点与宏观规律如此不同，物理学家如薛定谔也想不通。于是，薛定谔在 1935 年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第 5 节，薛定谔编出了一个‘薛定谔猫’的理想实验，试图将微观不确定性变为宏观不确定性，微观的迷惑变为宏观的佯谬，以引起大家的注意。果不其然！物理学家们对此佯谬一直众说纷纭、争论至今。以下是‘薛定谔猫’的实验描述。把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个装置，其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有 50% 的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子，这个粒子将会触发毒气设施，从而杀死这只猫。根据量子力学的原理，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，因此，那只可怜的猫就应该相应地处于‘死’和‘活’ 的叠加态。非死非活，又死又活，状态不确定，直到有人打开盒子观测它。实验中的猫，可类比于微观世界的电子（或原子）。在量子理论中，电子可以不处于一个固定的状态（ 0 或 1 ），而是同时处于两种状态的叠加（ 0 和 1 ）。如果把叠加态的概念用于猫的话，那就是说，处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，薛定谔的猫的状态是‘死’与‘活’的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违。一只猫，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？别小看这一个听起来似乎荒谬的物理理想实验。它不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申了很多的思考。谈到哲学，聪明的读者又要笑了，因为在古代哲学思想中，不凡这种似是而非、模棱两可的说法。这不就是辩证法的思想吗？你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一，等等等等，如此而已。此话不假，因此才有人如此来比喻‘薛定谔的猫’：男女在开始恋爱前，不知道结果是好或者不好，这时，可以将恋爱结果看成好与不好的混合叠加状态。如果你想知道结果，唯一的方法是去试试看，但是，只要你试过，你就已经改变了原来的结果了！无论从人文科学的角度，如何来诠释和理解 ‘薛定谔的猫’，人们仍然觉得量子理论听起来有些诡异。有读者可能会说：“你拉扯了半天，我仍然不懂量子力学啊！” 还好，刚才我们已经给读者打了预防针，不是吗？没有人懂量子力学，包括薛定谔自己在内！薛定谔的本意是要用‘薛定谔猫’这个实验的荒谬结果，来嘲笑哥本哈根学派对量子力学，对薛定谔方程引进的‘波函数’概念的几率解释，但实际上，这个假想实验使薛定谔自己，站到了自己奠基的理论的对立面上，难怪有物理学家调侃地说到薛定谔：“薛定谔不懂薛定谔方程！” 到此为止，我们解释了半天‘薛定谔猫’实验的来龙去脉，却只字未提薛定谔的女朋友之事。再此赶快补上这段八卦，以免使读者大失所望。薛定谔应该具有超凡的个人魅力，风流倜傥，女友无数。要不然怎么会触动舞台剧编导、纽约剧作家马修韦尔斯的灵感，写出了一部‘薛定谔的女朋友’的舞台剧呢？以下是这个舞台剧 2001-2003 年在旧金山和纽约演出时的剧照和海报。《薛定谔的女朋友》是关于爱，性，和量子物理学的一部另类浪漫喜剧。剧作家马修韦尔斯本人，并没有受过超出高中课程的科学教育，但却痴迷于物理学的神秘。他说：”我永远无法进入数学，但我发现它背后的概念，视觉和类比，是如此地引人入胜！” 舞台剧中有这么一段饶有趣味的话：“到底是波动 - 粒子的二象性难一点呢，还是老婆 - 情人的二象性更难？”据说薛定谔有很多情妇，也有不少私生子，身边不乏红颜知己。薛定谔的女友和薛定谔的猫一样不确定，薛定谔的婚姻爱情观和他的物理理论一样，不同凡响。据说，薛定谔是个‘多情种子’类的人物，他的情妇虽然多，但他每爱一个女人时，都是真心实意地。也许我们可以用量子力学的语言来作个比喻：薛定谔的感情和性生活，总是处于一个包括很多本征态的复杂叠加态中。一定时期，叠加态‘坍缩’到某个本征态，薛定谔便投入一个女友的怀抱。但是，在薛定谔众多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成为了这部舞台剧的女主人公。在 1925 年圣诞节前，薛定谔像往年一样，来到美丽的、白雪皑皑的阿尔卑斯山上度假，但这次陪伴他的不是太太安妮，而是一位来自维也纳的神秘女友。薛定谔的这位女友神秘莫测，直到八十多年后的今天，也无人考证出她的身份来历。她不是考证者已知的薛定谔情妇中的任何一位。无论如何，在这对情侣共度佳期的时期内，这位神秘女郎极大地激发了薛定谔的灵感，使得他令人惊异地始终维持着一种极富创造力和洞察力的状态。因此，物理学家们说，薛定谔的伟大工作是在他生命中一段情欲极其旺盛的时期内作出的。薛定谔自己也不否认这点，他认为，通过观看这个引人注目的女人，他找到了困惑科学界波 / 粒二象性看似矛盾的关键。果然，之后的一年内，薛定谔接连不断地发表了六篇关于量子力学的主要论文，提出了著名的薛定谔方程。因此，在享受量子力学带给我们辉煌灿烂的科技成果的今天，我们也应该感谢这位神秘女郎的贡献。综上所述，是‘ 薛定谔的神秘女友’，激发了薛定谔天才的想象力和灵感，使其建立了微观世界中粒子的波函数所遵循的薛定谔方程。然后，薛定谔不同意哥本哈根派对波函数的解释，设计了 ‘ 薛定谔的猫 ’的思想实验。用薛定谔自己的话来说，他要用这个 “恶魔般的装置”，让人们闻之色变。薛定谔说：看吧，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。因此，几率波的说法是站不住脚的！这只猫的确令人毛骨悚然，相关的争论一直持续到今天。连当今伟大的物理学家霍金也曾经愤愤地说：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就跑去拿枪，想一枪把猫打死！” 在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在。总之，通过薛定谔的猫，我们认识了叠加态，以及被测量时叠加态的坍缩。叠加态的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。回到系列科普目录下一篇：2-男孩物理学; 30347 次阅读|24 个评论

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标签: 薛定谔的猫

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