量子也會玩一二三木頭人的遊戲?當你看它的時候它就會一直不動!

2021-01-09 蘇格拉有頂

生活中有時候存在十分有趣的現象,你越想做好一件事的時候往往越無法做好。這是屬於心理學的範疇,當你對一件事越在意,越緊張的時候,情況往往會朝相反的方向發展。而在物理的量子力學界,也存在一個有趣的現象,當你眼睛都不眨一下地盯著一個粒子的時候,它就像一隻害怕的小貓一樣,一動不動。而當你轉頭不看它的時候,它就各種蹦躂著。這被稱為量子芝諾效應。

芝諾的烏龜和飛矢不動

既然這種現象被稱為量子芝諾效應,那就不得不說說芝諾。在物理學界,有四大兇獸,它們一個個身懷異能,搞得無數物理學家頭疼不已。而最先出現的一隻就是芝諾的烏龜。我們之前有文章詳細闡述了芝諾的烏龜為什麼永遠無法追上,也討論了它背後的含義。

至於飛矢不動,這個問題其實可以說是翻版的芝諾的烏龜。用照相機拍下飛動的箭的很多照片,在拍下照片的一剎那,箭有具體的位置,那麼在此時此刻它是不動的。但是千千萬萬個不動的箭組合在一起,它理應也是不動的,但是事實上箭在飛快前進。這很顯然是個悖論,與芝諾的烏龜原理基本相同,這邊也就不再繼續累贅了。

量子芝諾效應

那麼量子芝諾效應又是什麼呢?它其實和芝諾的烏龜並沒有太多相似之處,只是它們的前提比較相似:無間斷地進行觀測。量子力學的哥本哈根解釋認為觀測會導致波函數坍縮,疊加態到本徵態的坍縮概率符合波函數。那麼一次觀察會造成波函數的坍縮,要是我一直觀測呢?我就放個照相機一直盯著這一顆粒子,它會怎麼樣?

我們切換下有趣的場景,有兩個粒子。一個粒子說道:「有個傻X一直在看我們怎麼辦?我們怎麼利用量子隧穿跑出去?!」

另一個說:「你傻啊,人還能不睡覺不成?他看著我們就不動,他一閉眼我們就跑!我不信他連眼睛都不眨了!」

一個接著說:「但是它放了個相機一直盯著我們啊!看這相機可能幾十年都一直能盯著我們,怎麼辦?」

十年之後...

兩個粒子還乖乖地在那裡不動...

仿佛在和量子玩123木頭人遊戲

最離譜的「永生」

毫無疑問,永生是一個極其具有誘惑力的夢想,無數人為之瘋狂。而很早就有人因為量子芝諾效應的性質而盯上它了。因為觀測會導致粒子的波函數坍塌,而持續不間斷的觀察會導致波函數一直處於重置狀態,也就不會進行二次波動化,粒子也就一直是一個狀態了。

那麼我是不是只要一直盯著一個人,他就永遠不會死了呢?甚至時間停止流動,一直保持一個狀態呢?畢竟人也是由粒子組成的啊!很明顯這是不現實的,量子力學的觀測者效應,是對單個粒子而言的,當大量粒子聚集在一起的時候它就會產生宏觀的規律性了。

比如薛丁格的貓實驗中,單個放射性粒子什麼時候會衰變永遠是個謎,有可能是一秒,也有能是一萬年。但是當一群粒子在一起的時候,我們就能輕鬆得到這種粒子的半衰期。而如果想通過量子芝諾效應得到永生,除非你準備千億個超高清相機,將組成人體的每一個基本粒子都拍得一清二楚,那麼很有可能你就得到永生了!

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