前不久,我在新浪科技上讀了一篇題為《薛丁格的貓可以長多大——宏觀物體能處於疊加嗎》。這篇文章由Philip Ball撰寫,由趙昌昊翻譯。我感到很有意思,也感到自己有話要說,就順手把該文拉入了我的收藏。今天是2017年7月9日。早上散步,遇見一位機械工程師朋友,他給我談到了這篇文章,建議我讀一下。回到家裡我又讀了一遍,似乎我真的有話要說了。這無疑是一篇值得一讀的好文章,為了和大家分享,我就採用了邊讀邊寫的方式來寫我這篇文章了。
「現在,讓我們重新思索量子理論。這套理論本身沒什麼問題,它能很好地描述原子和亞原子粒子的行為。但問題在於,我們要怎樣『談論』量子理論?」
「我們總是強調量子理論有很多奇怪的性質,例如物質既是粒子又是波、物體可以同時處在兩個不同的位置(或兩種不同的狀態)、幽靈般的超距作用等等。對於這樣一個科學家頻繁使用的常規理論,我們何苦用各種佶屈聱牙的語言刻意製造神秘感呢?」
「背後的部分原因在於,我們平時所接觸到的物體都各自分立,有明確的位置和清晰的邊界,這與量子物體性質迥異。但為什麼是這樣呢?為什麼我們平時接觸到的世界只能是「這樣或那樣」,而不能是「既這樣也那樣」?為什麼隨著尺度增大,量子物理會演變成經典物理,一切都由牛頓運動定律支配呢?」
他提出這些問題,看起來十分複雜,難以給出答案,但在我看來,這些問題並不是問題。原因十分簡單,那是因為我們用我們可以感覺的視界來認識事物的。所以,我們只看到了我們能看到的東西或者現狀,我們得到的只是知識的一半,另一半卻隱然若無。
「這個量子-經典轉變問題已經困擾科學家數十年。我們仍然未能完全理解它,不過,在過去的大約20年中,飛速發展的實驗技術成功地將量子物理所適用的尺度不斷擴大。科學家普遍認為,由於技術上的困難,我們無法使籃球、人體這樣的宏觀物體同時處於不同的位置。但是,隨著我們對量子-經典轉變的理解日漸深入,我們也認識到這在原理上是可行的。宇宙並沒有在「正常」的經典世界和隱藏在其下的「詭異」量子世界之間劃下一條明確的界線。換句話說,量子物理或許本來就不詭異。」
常樸子原式藝術實踐書法篇
其實,我們現在談論的所有物理理論,是一個不完全的系統。原子論和量子論都是對複合粒子的描述,但科學家並不知道,建構出量子和原子的單一的或者單性的,沒有部分的物質是什麼。這就像我們看到了一個具體的人,看到了他的身體和衣著,但看不到他的內部那種構成生命的活生生的東西。那是另一個系統,包含在一個具體之中。所以,我認為我們在物理上的認識仍然有限,這才是造成量子理論的詭異的真正原因,而我從來也沒有感到量子的某種屬性有什麼詭異的地方。現在,人類已知道了認識生命最本質的方法是從DNA那裡獲取支持生命基本的構造和性能的真理和真相。可是,現在,物理學家們似乎仍然執迷於量子的行為屬性,而未曾涉及量子的本質事物——那種構成量子的最單純的沒有部分的實際,以及這種實際的諸多限定。
「打個比方,假設你正在用烘乾機烘乾襪子。這臺烘乾機不知出了什麼毛病,總是吐出不配對的襪子,每次吐出的都是顏色互補的兩隻。如果一隻是紅的,那麼另一隻就是綠的;如果一隻是白的,另一隻就是黑的。在我們觀察它吐出的襪子之前,我們只知道它吐出的襪子顏色一定互補,但並不知道它吐出的是哪種互補顏色對。也就是說,不論吐出的顏色如何,兩隻襪子的顏色總是相關的。」
這個比方是愛因斯坦打的。「一塊石頭」似乎已感覺到了什麼,但它並沒有說出來。互補性形成的相關,是物質的本能取向。只要有形式,就必然有互補性,只要有互補性,就必然有相關。關於這種互補性和相關,我放到後面再說。現在繼續讀我們的文章。
「現在我們可以來設想一臺量子烘乾機。玻爾、海森堡等人在20世紀20年代中期提出了量子力學的『哥本哈根詮釋』,根據這一學說,量子烘乾機吐出的一對量子襪子處於相關狀態,一隻的顏色與另一隻的顏色相關聯,但在我們尚未觀察它們的時候,它們並沒有客觀確定的顏色。我們對其中一隻量子襪子的觀察,實際上決定了另一隻量子襪子的顏色。如果我們用某種方式看到第一隻量子襪子是紅色的,那麼另一隻就是綠色的。我們也有可能換一種觀察方式,看到第一隻量子襪子是白色的,那麼另一隻就是黑色。」
「粗略地講,這裡的顏色並非某一隻量子襪子的固有屬性,而是由兩隻襪子共同攜帶的某種關聯特性,是非定域的。我們說,這兩隻襪子的顏色是相互糾纏的。」
在物質的世界裡,所有一切形式都由二象性糾纏構建。一種具體的形式具有三種二象性糾纏和三種二象性疊加。形式是由上下、左右、前後組成,上下、左右、前後就是三組二象性糾纏。單性粒子是一種純粹的沒有內外,沒有部分的粒子,它是構成形式的元素。O單子藍相,Y單子是紅相。二者互補關聯並結合成一個S粒子,S粒子就是藍紅二相的疊加和糾纏。當我們去看S粒子的時候,我們看不到紅,也看不到藍,我們只能看到一種色彩,那就是綠。但這綠是由紅藍所創造出來的,它必然包含這紅和藍的二相因素。
對於物質來說,疊加是形式的需要,糾纏是運動的需要。
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