爱因斯坦的幽灵--量子纠缠之谜
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量子纠缠是如何发现的
1935年,爱因斯坦与波多尔斯基和罗森合作,发表了一篇文章,标题是“量子力学对实在的描述是完备的吗?”在量子力学中,因为有些可观测量(比如位置与动量)不能同时有确定的值,所以爱因斯坦指出它们不是同时有客观实在性。
所谓某个客体的客观实在性,爱因斯坦他们认为可以定义为可以在不干扰该客体的情况下,能够明确地预言它的值。
如果每一个有客观实在性的物理量在理论上有一个对应,爱因斯坦他们认为,这样的理论才是完备的。
爱因斯坦借助于一个量子纠缠态(当然,他们还没有这个名词)作了一系列论证。
这个量子纠缠态的性质是这样各种可能状态的叠加态,在每个这些状态中,两个粒子的位置是确定的,但是在整个叠加态中,只有两个粒子之间的距离是确定的。
所以,通过确定某一个粒子的位置,整个系统的状态就变为若干状态的叠加态中的其中一个状态,从而就可以在不干扰另一个粒子的前提下确定它的位置。
另一个方面这个纠缠态也可以是这样各种可能状态的叠加态,在每个这些状态中,两个粒子的动量是确定的。
所以,通过确定某一个粒子的动量,从而就可以在不干扰另一个粒子的前提下确定它的位置。
所以爱因斯坦、波多尔斯基和罗森认为,既然第二个粒子的位置和动量都能在不被干扰的情况下被确定,那动量和位置就都具有客观实在性,这与量子力学对这两个量的说法不一致。
1。
奇异的量子纠缠现象,改变人类对宇宙的认知量子纠缠?这听上去是一个很高端大气上档次的词汇,很容易让人心生怯意,吓得人倒退三步。
量子就已经够奇怪的了,一提起来就感觉发蒙,但大概还能知道是怎么回事,现在还要“纠缠”在一起,这到底是个什么情况?看着它,似乎脑子里的量子就已经开始发挥效应,纠缠成一团了。
但我们还是洗一把脸,平心静气地坐下,来认真学习研究一下,看看它到底是怎么回事吧。
这还要爱因斯坦所提出的一个思想实验说起。
量子力学所提出的基本原理,主要是所谓的哥本哈根解释,改变了人们认识世界的观点。
这其中主要包括了两点:一是对客观现实世界的否定,即认为在我们观察前,不存在一个客观真实的世界;二是对因果论的否定,其随机的概率选择似乎没有什么理由可言。
由于相同的因可以出现不同的结果,因此这几乎动摇了经典物理世界的根基,挑战了整个决定论。
也因此,量子论从诞生起就遭到了众多物理大师的强力狙击,而这其中的代表人物就是大名鼎鼎的爱因斯坦。
为了向人们展现出量子论的荒谬之处,爱因斯坦提出了许多著名的思想实验,这其中最为著名的就是关于量子纠缠的EPR实验。
之所以叫EPR实验,是因为这个实验是在爱因斯坦和他的两个盟友波多尔斯基和罗森共同发表的一篇论文中提出的,这篇论文叫做《量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗》,而三个人名字的首字母便成为了这个实验的代名词。
在这个实验中,爱因斯坦想象出了这样一个场景:一个粒子,它本身自旋为0,但它不稳定,很快就衰变了,分裂为了两个小粒子,分别向相反的方向飞去。
这时,两个粒子分别有自己的自旋方向,而为了保持守恒,这两个粒子的自旋方向一定是相反的,一个是“左”,另一个是“右”,而绝不会是两个左或者两个右。
也就是说,它们必须保持处于相反状态的关联性。
那么,依据量子论的观点,在我们观察这两个粒子之前,他们都是处于叠加态的,也就是说每个粒子都可能是左,也可能是右,是不确定的。
而当我们观察其中一个粒子时,它们的波函数坍缩了,于是,其中的一个变为了左,而另一个同时变为了右。
内蒙古自治区交通运输科学发展研究院事业单位招聘考试真题及答案2022第一部分常识判断1.2021年9月8日,经国务院批准,调整后的《国家重点保护野生植物名录》正式向社会发布。
新调整的《国家重点保护野生植物名录》共列入国家重点保护野生植物455种和40类,包括国家一级保护野生植物()A.131种和15类B.324种和25类C.54种和4类D.401种和36类【答案】:C2.2022年2月5日晚,结束的短道速滑混合团体接力决赛中,由()组成的中国队率先冲过终点,为中国体育代表团拿到本届冬奥会首枚金牌。
A.武大靖、任子威、范可新、曲春雨B.武大靖、韩天宇、范可新、周洋C.韩天宇、任子威、范可新、曲春雨D.韩天宇、石竟男、韩雨桐、周洋【答案】:A3.2022年2月22日,由我国自主研制的载重3000吨级的电动货船()在南京下水启航,这是目前长江流域吨位最大的电动货船。
A.电运1号B.船联1号C.远洋1号D.海角1号【答案】:B4.根据《农村人居环境整治提升五年行动方案(2021—2025年)》,改善农村人居环境是实施乡村振兴战略的重点任务,事关广大农民根本福祉,事关农民群众健康。
以下选项不符合“推动村容村貌整体提升”要求的是:1/ 18A.加强传统村落和历史文化名村名镇保护B.引导鼓励村民通过栽植果蔬、花木等开展庭院绿化C.加快实现由政府全额支付农村生活垃圾处理等费用D.开展农村生活垃圾分类与资源化利用示范县创建【答案】:C5.在我国传统农业向现代农业的转型升级过程中,以绿色、有机农产品为载体,用会员制拓展用户的“定制农业”发展十分迅速。
下列不符合“定制农业”的做法是:A.农产品生产企业按约向城市超市配送农副产品B.城市居民在郊区农场认种地块并体验农耕生活C.基层领导利用知名电商平台进行现场直播带货D.消费者缴纳会费后成为农产品销售企业的会员【答案】:C6.下列关于光的说法,错误的是:A.光在真空中无法传播B.光是一种电磁波C.光是由物质中的原子产生的D.光在空气中传播的速度大于在固体和液体中的传播速度【答案】:A7.中华人民共和国第一届全国人民代表大会召开时间是()。
量子纠缠:一个足以颠覆哲学的物理学命题
“鬼魅般的超距作用”,这是爱因斯坦在1935年对量子纠缠的评论。
量子力学认为,两个处于量子纠缠态的粒子无论相隔多远,改变其中一个粒子的状态,另一个粒子的状态就会马上随之改变。
这种状态之间的关联不需经典物理学中的力场或电场,其关联速度也可认为超过光速,这被称为“量子非定域性”。
爱因斯坦作为经典物理学的代表人物,对此表示怀疑,觉得这要能成立简直是“见鬼了”。
对于量子纠缠这个具体问题,目前的实验结果还不能最终定论。
虽然已有许多实验支持量子非定域性正确,但都还存在一些理论上的漏洞,“到目前为止,还没有实现自由意志的量子非定域检验,也就是说,没有一个实验是百分之百地完全关闭所有的漏洞”。
中国发射全球首颗量子科学实验卫星,从而提供一个在太空进行实验的平台,将有望通过超远距离的量子纠缠实验,来实现对量子非定域性的检验。
怎样通俗解释量子纠缠?比方说,甲、乙两人分处异地,两人同时玩掷骰子,甲在一地每次扔一下,1/6 的概率随机得到1 到6 结果的某一个;同时,乙在另一地掷骰子,尽管两人每一次单边结果都是随机的,但每一次的结果却是一模一样的,就好像是双胞胎心灵感应一样,这就是“量子纠缠”。
爱因斯坦是伟大的物理学家,但老年的爱因斯坦陷入深深的唯心主义,应该是有原因的。
量子纠缠存在,那么人的肉体或精神纠缠是否也应该存在?
一旦量子纠缠确实存在,将会颠覆中国所倡导的唯物论哲学。
物质世界与暗物质世界就如同相互纠缠的两个粒子。
人的肉体在物质世界,人的精神在暗物质世界。
人是不死的……
人的精神永存……
人的轮回……
……
很多基础问题说不准会再起波澜。
《量子之谜》之灵魂学解读(一)X为何用这样的题目看到这样一个题目,可能会给人这样一种感觉:某个大神、大仙、大师什么的(其实不过是个神棍),又要开始忽悠了。
而实际上完全不是这么一回事,这里没有大师,只有需要解决的问题。
先说说为什么用这样一个标题。
这个标题中有两个元素,《量子之谜》和灵魂学。
最近读了一本书叫《量子之谜—物理学遇到意识》,由美国的布鲁斯·罗森布鲁姆和弗雷德·库特纳著。
这本书,非常科普,也就是说“浅出”,浅到文科生,以及中学生也应该能够看懂。
然而“浅出”并不意味着不深入,关于量子理论中最令人困惑,最具争议性的内容给与了不厌其详的解说。
主观自我感觉是人们真真切切能够感受到的经验,而用更加规范的方法对这方面的问题进行探讨,也就是运用建立基本概念,并在此基础之上进行力求严谨的逻辑推导,从而得出结论的方法,研究有关“灵魂”的问题,却一直是空白。
自诩为“只相信科学”的人似乎在躲避涉足这样领域,于是,在这个领域,话语权就留给了其实不过是神棍的大神、大仙、大师们了。
我们不妨作个实验,说到“灵魂”,您最先想到的是什么?如果是发着光的人形的透明的空气,而不是儿时便充满好奇的主观自我感觉,那么不得不说,您被洗脑了,被那些文艺作品,被那些从外部灌输而入的信息洗脑了。
对于主观自我感觉,我们到底能够说些什么?笔者这些年来一直致力于在这个领域进行探索,并且给这门学问冠名“灵魂学”。
而能够推导出来的结论,实际上比自诩为“只相信科学”的人凭借直觉所以为的要多得多。
量子理论和灵魂学这两个看似毫不相干的东西为什么能够建立联系?量子理论中最令人困惑的是对试验结果给出解释,以及由此产生的世界观。
量子学者们喜欢用打比方的方法解说“量子世界观”。
例如在解释打破因果律时曾有人用了这样的例子说明:一个人(甲)看到路边有人(乙)举了块牌子,说自己上大学,因贫困需要资助,大学毕业后归还。
于是甲资助了乙给他两万块。
如果数年后,乙大学毕业,并如数归还了甲这两万块钱,那么甲的行为叫做助人为乐,这就说明甲是个善良的人。
量子纠缠背后的故事(23):爱因斯坦的泡泡作者:程鹗1920年代中后期,德国社会进入一战之后相对平静、稳定的经济发展,反犹太浪潮随之消退,爱因斯坦也进入了他自己的黄金年代。
1920年代后期,爱因斯坦(左四)参加一战后的国际联盟(League of Nations)知识界国际合作委员会会议。
左一是洛伦兹.他创建的广义相对论不仅获得爱丁顿的观测验证,还已经被他应用于整个宇宙,通过引入一个“宇宙常数”项建立起人类有史以来第一个定量的宇宙模型。
他的眼光还更远大,正倾心于统一场论。
他时不时宣布取得重大进展,在新闻媒体上造成轰动,却也不得不一次次地承认放的是哑炮。
不过,那几年他心里最放不下的还是量子。
光子——他曾经孤军奋战十多年而不被学界理解的概念——终于成为实验证实的存在(因为只有存在光子才能解释某些实验结果)。
量子力学也蓬勃地发展成一门崭新的学科。
但是,由海森堡、薛定谔以及玻尔等人发展的所谓新量子理论,对于爱因斯坦而言视乎已经演变得像一个离家多年的孩子,让他觉得既亲切又陌生,更不可捉摸。
归根结蒂,物理学是一门研究自然界因果规律的科学。
牛顿首先定量地阐述了这个朴素的定律:物体会永远地保持静止或匀速运动。
如果这个状态发生变化,必定是外在原因作用的结果。
它表现出的加速度会与那外力的大小成正比,与自身的质量成反比。
外力导致物体运动状态的改变,这是物理学中最基础、最直接的因果关系。
牛顿的经典动力学让“万古如长夜”的世界突然变得明朗可知,还可以预测。
经过一个世纪的实践,法国数学家拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)总结道,我们今天的宇宙完全是它过去状态的结果,也会是未来宇宙状态的原因。
他豪迈且自信地宣告,只要能完整地掌握宇宙万物在今天这个时刻的位置、速度,以及它们之间相互作用,就能毫无差错地回溯历史,更能毫无疑问地预测将来。
传说法国皇帝拿破仑(Napoleon Bonaparte)听了这番宏论后好奇地问他,既然世界如此有律可循,那上帝会是怎样的存在,起什么作用?拉普拉斯干脆利落地回答:“我从来都不需要假设上帝的存在。
通俗理解“量子纠缠”就在前两天,科学家用图像展示了“量子纠缠”。
但这个新闻并没有首张黑洞照片那么火,可能是因为量子纠缠的概念太晦涩了。
如果说,黑洞是爱因斯坦预言正确的事情,那么量子纠缠就是连爱因斯坦都不相信、甚至彻底搞错了的事情。
没关系,虽然咱搞不懂深入的原理,了解一些皮毛还是可以的。
首先要说啥是“量子”量子是个形容词,“量子某某某”,指的就是对于非常非常小的物体的某某某物理现象的研究。
当研究的对象小到原子以下,甚至更小如电子时,适用于它们的物理规律就完全不同了。
比如,对于宏观的物体——砖头,你一搬它就起来,放在哪就是哪。
但是如果考虑组成砖头的那些个原子,它们可不是像小号的砖头那样堆在一起的。
你甚至根本说不清楚它们在哪。
它们所遵循的物理规律和宏观的砖头完全不同。
大概就因为这个,蚁人兄弟把自己缩小到量子领域后,就能大显神通了。
什么是“量子纠缠”?“量子纠缠”指的是两个以上的“小东西”之间存在的密不可分的联系。
这样说很玄,我们用宏观事物举例子:买一双鞋,然后把两只分别包起来,随机快递给两个朋友。
在两个朋友打开包裹之前,两个人都不知道自己收到的是左脚还是右脚。
直到有一个人拆开包裹,发现自己收到了左脚,那么他就可以立刻断定,另一个人收到的是右脚。
并且,无论两个朋友距离多远,就算一个在地球上,一个带着包裹登月去了,那么这个实验仍然会成功。
如果把两只鞋子换成两个纠缠在一起的粒子,那么这就是一个量子纠缠的演示实验。
怎样?并没有很稀奇。
强调一点,有一些文章说,量子纠缠状态的两个粒子,无论距离多远,如果改变其中一个的状态,另外一个都会瞬间改变。
这是个绝对错误的论述!就像两只鞋子,打开包裹后,就算有一个朋友对收到的左脚不满意,他也不能把它变成右脚。
就算他真的找裁缝把鞋子改了,也不会影响到另外那个朋友手里的那只右脚。
对于微观粒子来讲,当你去做实验观察一边的粒子状态时,其实就已经打破了纠缠,两个粒子此后就没了关系,对一边的粒子做什么都不会影响另一边。
一个让人疑惑的物理现象,只在微观存在,被称为“鬼魅”量子力学已经诞生100多年了,在这段时间中,量子力学已经发展得相对完善了,但是直到今天在量子力学中的一些现象和物理定律,仍然让科学家感到费解。
比如说著名的“量子纠缠”,就是一个颠覆认知的现象,可是它又真实的存在,并且还是一个“超光速”的现象,难道相对论错了吗?意识还可以影响物质吗?从某种程度上来说,量子力学的诞生是因为科学家发现了经典理论的局限性,因为随着科技的逐步发展,人类探索的范围也在扩大,不再只是局限于身边发生的事情和规律,而是把目光放在了更遥远的宇宙深处,还有更加微观的量子世界。
爱因斯坦的相对论解决了物体在高速运动状态时出现的问题,同时重新塑造了我们的时空观,更加具体地解释了引力的存在,比地球更加宏观的宇宙用相对论来描述完全没有问题。
提起爱因斯坦和相对论还有量子力学的时候,很多人都认为爱因斯坦不认可量子力学,其实事实并不是这样的。
爱因斯坦是量子力学的奠基人之一,为量子力学的发展做出了很大的贡献,在后续哥本哈根学派蓬勃发展时,爱因斯坦提出了很多问题,这些问题促进了量子力学哥本哈根学派的发展和完善。
在爱因斯坦看来,相对论和量子力学都是不完善的理论,事实也正是如此,两个理论彼此之间存在矛盾无法相容,这代表两个理论都不完善。
爱因斯坦在晚年一直试图创造一个大一统理论,也就是能统一四种基本力,用一个完美的公式去解释宇宙中一切事情的理论,可惜的是这样的理论就算是爱因斯坦这样的天才也无法找到如此完美的理论。
可能是因为现在的科技还不够发达,也有可能是人类的积累还不够,爱因斯坦直到离世前都没有找到这样的大一统理论。
同时,量子力学出现的一些难题也没有得到解决,最让爱因斯坦头疼的现象,可能就是量子纠缠了,爱因斯坦曾经发表论文,描述了量子纠缠这个现象,称呼量子纠缠为“鬼魅一样的超远距离作用”。
物理学普遍认为,超远距离作用不可能存在,信息传递的最快速度就是光速,但是量子纠缠这个现象,就像是漂浮在人类理论之外的“鬼魅”一样,完全跳出了理论的束缚,时刻提醒着人类——宇宙中还有太多的未知等待着人类去探索。
神秘的量子世界作者:来源:《中华儿女》2016年第17期神秘的量子世界令人着迷,亦令人困惑。
但对我们而言,量子世界的威力已变得不再陌生如果有人说,在物理世界中有一个百岁的“幽灵”,你会相信吗?一百多年前,爱因斯坦也曾一直为这个“幽灵”——量子理论产生的种种现象所困惑。
如今,爱因斯坦逝世已逾六十载,可谜团仍未完全破解。
因此,可以毫不夸张地说,量子理论就是这么一个“幽灵”。
在量子理论对世界的描述中,一个物体可以同时处于多个位置,粒子也可以无阻碍似地穿过障碍物,所有的物体都有“波粒二象性”,它既是粒子又是波,两个分得很开的物体也可以进行某种类似“精神性”的合作……这些描述听上去令人毛骨悚然,不可捉摸。
难怪量子理论创立者之一的玻尔说过:“如果一个人没有被量子力学所震惊,那么他就没有真正懂得量子力学。
”什么是“量子”“量子”不是一种粒子,它是一个能量的最小单位。
所有的微观粒子(包括分子、原子、电子、光子)都是量子的一种表现形态。
众所周知,世界是由微观粒子组成的。
因此从某种意义上来说,世界本身就是由量子组成的。
在物理学中提到“量子”时,实际上指的是微观世界的一种行为倾向:物质或者说粒子的能量和其他一些性质(统称为可观测物理量)都倾向于不连续的变化。
以光为例,我们说一个“光量子”,是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位,光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。
其他的粒子情况也是类似的,例如,在没有被电离的原子中,绕核运动的电子的能量是“量子化”的,也就是说电子的能量只能取特定的离散的值。
只有这样,原子才能稳定存在,我们才能解释原子辐射的光谱。
不仅能量,对于原子中的电子,角动量也不再是连续变化的。
量子物理学告诉我们,电子绕原子核运动时也只能处在一些特定的运动模式上。
在这些模式上,电子的角动量分别具有特定的数值,介于这些模式之间的运动方式是极不稳定的。
即使电子暂时以其他的方式绕核运动,很快就必须回到特定运动模式上来。
量子纠缠背后的故事(33):鬼魅般的超距作用作者:程鹗爱因斯坦与波多尔斯基和罗森合写的那篇“攻击量子理论”的论文在1935年3月25日投寄美国的《物理评论》杂志。
《纽约时报》5月4日发布消息时,这篇论文尚未问世。
10天后,刊载这篇已经由媒体引起轰动的论文的刊物才逐渐送达世界各地的物理学家手中。
论文的题目是一个直截了当的设问:《量子力学对物理实在的描述可以被认为是完备的吗?(Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? )》。
显然,即使没有《纽约时报》的预警,收到杂志的行家不需要阅读内容也能判定这篇带着爱因斯坦大名的论文只会给出一个否定的回答。
爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发表的EPR论文首页论文作者依惯例按姓氏缩写成“EPR”。
其实,论文并非直接出自爱因斯坦之手。
波多尔斯基晚年后曾向儿子透露,他和罗森两人在征得爱因斯坦首肯后独立完成了论文,未经爱因斯坦同意擅自署上他的大名发表。
罗森则记得爱因斯坦全程参与了研究过程,几乎每星期都与他们俩讨论并提供了论文中的主要思路。
罗森自己做了具体的数学演算,波多尔斯基作为主笔撰写了论文(英语不是母语的波多尔斯基在论文题目的“量子力学的描述”前遗漏了一个挺重要的定冠词“the”,颇引人注目)。
无论如何,爱因斯坦不会像玻尔那样在论文写作时反复斟酌,为每一个措辞斤斤计较。
相反,在概念、思路上提供指导之后,他大概的确连论文稿都没仔细看过,就漫不经心地由着两个小年轻拿去发表了。
只是在收到大量反馈之后,他才在给薛定谔的私信中抱怨波多尔斯基没能写好这篇论文:太多的数学细节埋没了其实非常简单的基本思想。
作为一篇讨论量子力学对“物理实在”描述的论文,EPR开门见山就提出一个至少对物理学家而言似乎不言而喻的哲学性论断:有一个独立于任何理论的“客观实在(objective reality)”的存在。
爱因斯坦真的错了,这个他一直坚持不可能的现象已经被证实存在在弄清楚爱因斯坦错在什么地方之前,我们要知道量子力学里的一个诡异的现象——量子纠缠。
爱因斯坦拒绝相信量子纠缠,他否定粒子的“不确定性”,并称“上帝不会掷骰子”,嘲笑量子纠缠现象,称之为“幽灵般的超距作用”。
量子纠缠讲的是,同一事件中被创造出来的两个量子粒子,它们的状态是不确定的,但是无论它们之间的距离有多远,它们都能保持着一种特殊的连接,只要确定了一个粒子的状态,另一个粒子即使是在银河系外,也能瞬间发生状态变化。
爱因斯坦一直不相信量子纠缠,因为这违背了他狭义相对论中认定的宇宙中没有两点之间的信息传播速度能大于光速,并用“上帝不会掷骰子”,和“幽灵般的超距作用”的荒谬来否定量子力学。
1. “确定”VS“不确定”在一百多年前,量子纠缠只是一个预测,爱因斯坦始终不肯接受。
我们拿宏观上手套的例子来做说明。
1. 量子力学看来:假设把一双手套,两只分别放在两个外观一模一样的盒子里,打乱随机分配,一个放在地球的A端,另一个放在地球的B端,我们不知道哪个盒子里放了哪一只。
在这里,量子力学认为,我们只知道在两个相同的盒子里各放了一只手套,但两个盒子,无论哪一个盒子,里面虽然都只有一只手套,但是每只手套都处于一种“即是属于左手的,同时也是属于右手”的不确定的叠加状态,它们的状态是不确定的。
接下来,当我们在A端或B端打开一个盒子时,这种“即是属于左手的,同时也是属于右手”的叠加的不确定状态才能被我们打破,成为一个单一的确定状态——属于左手或者右手。
我假设打开A端的盒子,A端盒子里的手套在被打开观察的一瞬间,就由叠加的不确定状态变为单一的确定状态,我们假设是左手手套。
那么B端的手套,那个也处于“即是属于左手的,同时也是属于右手”的叠加的不确定状态的手套,在A端被发现是左手手套的瞬间,即刻发生状态的变化,变为右手手套。
这就感觉,相隔甚远的两只手套之间,通过某种连接互相影响,秘密通信,在A端手套被发现是左手手套的瞬间,A端的手套通过某种方式将“我是左手”传递给B端的手套,而后B端的手套就立即变为右手手套。
量子纠缠背后的故事(25):深藏幕后的神秘力量作者:程鹗爱因斯坦四五岁时因为生病,他父亲曾给了他一个指南针玩耍。
童年时期的爱因斯坦立刻着了迷,成年后也多次回顾玩指南针的经历。
他记得,无论如何摆弄指针,那小玩意总是顽固地指着一个方向,丝毫不为所动。
爱因斯坦曾经回忆说,那时玩指南针因为指针不受他摆布而浑身颤抖,冷汗淋漓。
显然,童年时期懵懵懂懂的爱因斯坦也能明白指南针不会有自主意识,在它的背后一定深藏有某种力量在推动指针。
在早期人类的眼里,自然界充满了不可捉摸的神秘。
对那突如其来、惊天动地的风暴、地震、洪水、海啸...,他们无法理解,只能将之归因于超自然的神力。
中国的祖先创造了玉皇大帝、王母娘娘,还有翻云覆雨的龙王。
在古希腊人心目中则是海神波塞冬(Poseidon),他性情暴躁,一发怒就会掀起滔天的灾难。
海神波塞冬据希腊历史记载,最早的哲人泰勒斯(Thales)对这个“解释”很不满意。
如果波塞冬只是在某个角落大吼一声,遥远的地面就会发生震动,这中间太缺乏现实的联系。
泰勒斯觉得地震不可能凭空发生。
他设想人类居住的陆地下面其实是海洋,地面只是漂浮在水面上的巨大板块。
当海浪汹涌引起陆地颠簸时,上面的人们就会感觉到地震的发生。
泰勒斯没有进一步解释波塞冬如何能在海洋中兴风作浪。
他的理论只是在波塞冬的情绪发泄和地震之间增加了一个地下海洋作为中继过渡。
虽然泰勒斯的解释只是一种换汤不换药的小伎俩,却标志着我们人类的理性思维有了新的跨越。
——神话中的波塞冬引发地震有一个因果关系:海洋的波浪摇撼大地,造成后者的晃动。
至于地下是否存在海洋,可作现实的检验。
相比之下,波塞冬的情绪行为是一个既虚无缥缈、无可捉摸,又无法被证实或证否的因素。
有了因果律的思维模式,当人们看到一根树枝在空中晃动时,就不会像禅师那样去揣测那是“心动”,也不会怀疑那是千百里外的某个人在施展气功。
树枝到底为什么在晃动?可以想到的、也能够被证实与否的因素有很多。
世界真的是真实的?最诡异的科学,爱因斯坦的噩梦——量子力学我们的世界真的是真实的吗?最诡异的科学,爱因斯坦的噩梦——量子力学▲我们先从薛定谔的猫开始。
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
实验是这样的:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。
之后,有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。
根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。
在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加。
猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定。
这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
▲ 什么是量子力学?一直以来,都有一个问题困扰着大家:物质是由什么构成的?现在我们知道所有的物质都是由电子和夸克构成的,它们都是物理学的基本粒子。
所谓物理学最基本粒子,就是说它们不能由更小的粒子构成。
例如分子由原子构成,原子由原子核和电子构成,原子核由质子和中子组成,组成质子和中子的就是最微观粒子,中子。
而用来研究微观世界的理论,就是量子力学。
这个理论的开创者就是20世纪最伟大的科学家,普朗克。
▲诡异的量子力学这个理论有许多非常诡异的预言,但它同时是物理学中最经得起考验的理论之一。
量子跃迁:例如在你的卧室里有个书架,书架有四层,你现在把书从第三层放到第一层去,那么这本书的原来位置是为第三层,现在变成了第一层。
但是你不能悬空把书放在层与层之间。
在物理学上,厨房的架子的层就是所谓的“量子化”。
意味着它们是有级别的。
再例如你现在开着一辆车,现在的行驶速度为5km/h,现在你加速到30km/h,加速完成后,你的车速由一开始的5km/h变为30km/h,但是你在加油门的瞬间,你的车速是瞬间变为30km/h,却感受不到加速的过程,量子只在两个层级间瞬时跳跃,却没有运动的轨迹。
爱因斯坦的量子之谜
爱因斯坦的量子之谜指的是爱因斯坦对于量子力学中的某些理论和概念的质疑和争议。
具体来说,爱因斯坦对于量子力学的不确定性原理和量子纠缠等概念表示怀疑,并提出了一系列批评和思考。
其中最著名的是他与其他物理学家如波尔、薛定谔等的关于量子纠缠的争论。
爱因斯坦认为,量子纠缠所涉及的"鬼魅般的遥远作用"(spooky action at a distance)与相对论的局部性原则不符。
他试图通过提出隐藏变量理论来解释这种现象,即假设存在一些未知的物理属性或变量来解释量子纠缠的奇特效应。
然而,随着时间的推移,经过实验证据的积累,大多数物理学家逐渐接受了量子力学的观点,并且爱因斯坦的隐藏变量理论在实验上被证明是不可行的。
量子力学的基本原理如不确定性原理和量子纠缠成为现代物理学的重要组成部分。
尽管如此,爱因斯坦对于量子力学的质疑和思考仍然具有重要的影响。
他的争论激发了对于量子力学基础理论的深入探索和哲学思考,并促使了后续的研究和发展。
爱因斯坦的量子之谜体现了科学中不断进行的辩证和批判精神,推动了物理学的进步和发展。
什么是量子纠缠和量子退相干?这个比喻太绝了!God does not play dice with the universe.“无论如何,我都确信,上帝不会掷骰子。
”——爱因斯坦1905年,爱因斯坦使用量子理论对光电效应进行了全面的解释,量子力学由此迎来了其黄金时代,虽然因为这个成就获得了1921年的诺贝尔物理学奖,但爱因斯坦对量子理论是持怀疑态度的,尤其是在哥本哈根解释出来后,爱因斯坦更是表现出强烈的批判态度。
于是也就有了上面的言论。
但出人意料的是,对量子力学的批判反而成就了今天对量子计算至关重要的理论:量子纠缠。
量子纠缠的由来及证实1)EPR佯谬哥本哈根解释出来之后,爱因斯坦认为这种解释有点“实证论”的感觉,而爱因斯坦是主张“实在论”的,这是一种哲学观点上的分歧,用爱因斯坦的经典问题“月亮在没人看时存在吗”来阐述这两种哲学观点之间的差别就是:实证论:月亮在没人看时不存在那里,只有看时她才存在;实在论:月亮无论有没有人看,她都一直在那里;在某种程度上,物理学尤其是量子力学的纷争,很大程度上是哲学的纷争,于是,爱因斯坦决定提出一个佯谬来批判哥本哈根解释。
1935年,爱因斯坦联合波多尔斯基和罗森,发表了论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗》对量子力学进行批判,这个批判后来以这三位科学家名字首字母命名为EPR佯谬。
佯谬就是悖论,意思就是要提出一个假设,并推导出自相矛盾的结果来反击对方。
大家听过的比较有名的悖论如祖母悖论,就是一种佯谬,假如你旅行到过去,在自己父亲出生前把自己的祖父母杀死,就会产生一种悖论:你回到过去杀了你年轻的祖母,祖母死了就没有父亲,没有父亲也不会有你,那么是谁杀了祖母呢?EPR佯谬的主要内容是(引用来自物理学家也是知乎大V傅渥成《宇宙从何而来》的阐述):在量子力学中,由于存在着不确定关系,我们无法同时确定一个粒子的位置和动量。
但如果我们研究两个状态相互影响的粒子,就有可能构造出一种有趣的情况,例如两个粒子(记作A和B)的位置之差和动量之和可以同时确定。