作者pipidog (如果狗狗飞上天)
看板Physics
标题Re: [问题] 量子纠缠
时间Mon Feb 25 05:19:27 2013
: 那麽为什麽实际上的情况不可能是:
: A和B纠缠时 已经决定好谁是up谁是down 而且是随机的 只是我们没办法知道
: 而当我们观测到A是up时 那当然B是down
: 这样解释的话 两粒子之间不需要什麽"spooky like effect"阿?
: 就好像纠缠以後两个粒子都是个黑盒子 只是其实已经决定好谁是up谁是down
: 只是我们打开时才能知道 而打开之後 两个粒子之间也不再有互相影响的能力
: 这样解释不是也通?
: 请各位前辈赐教 感谢!
我觉得我一定是有某种强迫症,才会每次一看到类似的问题都被吊出来 @@~
我来解释你这个问题好了,你这种说法是传统的抽鬼牌理论. 这是什麽东西?每次我在
跟别人解释量子纠缠的时候,总会有人问我,有没有可能真实的图像是这样的:
现在桌上有两张牌,一张是鬼牌,一张不是. 那麽如果现在我确定A抽到鬼牌(spin up)了
,那B就肯定不是鬼牌啦(spin down). 这有什麽纠缠可言?
大多数初次碰到量子力学,或是量子纠缠这样观念的人,都会容易进到这样的迷思之中.
这听起来满合理的.如果抽鬼牌就可以解释了,那干嘛还要量子力学? 我通常不怪他们
没学好量子力学,而是怪教科书写得不好. 因为大多数的QM课本确实是这样教的.
但是我要强调:
量子纠缠不是抽鬼牌!
如果我来写课本,我会讨论到更深的问题. 首先我们来看,如果两的粒子分开了,仅止
是抽鬼牌,那麽接下来这两张牌的时间演化,鬼牌的永远是鬼牌,非鬼牌的永远是非鬼牌.
但是量子纠缠美妙的地方在哪呢? 当两个粒子分开了之後,系统的波函数应该是:
(1/sqrt(2))*( |u1>|d2>+|d1>|u2> )
如果是抽鬼牌,那麽系统的波函数应该是:
|u1>+|d2> or |d1>+|u2>
所以一个系统到底是不是量子纠缠,是完全可以被严格检验的,如果你光测量spin,
你能够得到的资讯只会是A跟B的spin. 若此,上面两个波函数确实分不出来. 为什
麽? 因为当你做这个测量的时候,对於第一个波函数,你能量到的只能是"约化密度矩阵"
(如果不懂什麽是约化密度矩阵,Reduced density matrix就去翻一些深一点的书)
偏偏这个刚好,第一个波函数的约化密度矩阵刚好就跟第二个波函数是一样的.
所以这样的测量,你当然会把量子纠缠误认成抽鬼牌的游戏.
所以要分别到底是抽鬼牌,还是量子纠缠,你必须做更复杂的测量. 好比说,我对一个
量子纠缠的系统外加一个磁场,或者是某些微扰,这个时候系统自旋的波函数就会开始
产生时间演化.在时间演化的过程中,到底是从第一个波函数来作演化还是第二个,结
果就可能完全不同了.
所以到底是纠缠还是抽鬼牌,这是完全可以区分的.
类似的例子还发生在薛丁格的猫问题上,常常也会有人问我,一只猫非死即活,
不是也跟抽鬼牌一样吗? 我还是会说,这完全不同!
一张鬼牌,你抽到了,这张鬼牌完全不会有时间演化. 今天使鬼牌,明天是鬼牌,
後天还是鬼牌. 永远不会变. 但是量子力学怎麽说的呢? 量子力学说,猫应该
是半死不活,什麽意思? 测量前: (1/sqrt(2))( |die>+|live> )
测量後呢? 假如测到了|die>吧,到目前为止都跟抽鬼牌没什麽两样,但QM美妙的
地方在於,从|die>这个状态开始做时间演化,只要给出足够长的时间,这只猫总会
有一定的机率在又跑出|live>的分量.换言之,一个纯粹的QM理论之中,"死而复生"
是完全可能的,而且不违反物理定律的! (这或许给了很多相信耶稣在十字架上重
生的基督徒一个科学上的依据).
解释到这里,可以明白为什麽量子力学不是抽鬼牌了吗?
不过我相信,看到这里很多人也更糊涂了,如果量子重生是完全可能的,为什麽在
现实生活中我们没办法看到这样的状态? 量子力学的微观世界为什麽跟古典的宏
观世界总是存在着一条无法跨越的鸿沟? 冥冥之中,到底上帝用了什麽手段来扭
转量子世界的规律,让这世界上所有的生命都拒绝不了生老病死的法则?
案情发展到这里,夏洛特-福尔摩斯 陷入了长长的沉思,他想起了他那句名言:
"当你排除掉了所有的可能之後,剩下来的那个答案不管多荒谬,这就是真相!"
於是他点起了一根菸,看了看天花板上的水晶吊灯...一瞬间一个单字闪过了
他的脑海...
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★人生中最温暖的夏天是在纽约的冬天★
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◆ From: 128.120.178.145
1F：→ caseypie:如果没有外部干涉的话，死的应该永远都是死的 02/25 05:54
2F：→ caseypie:测量就是和外部环境干扰，之後就无所谓纠缠态了 02/25 05:55
3F：→ caseypie:要确定是否为量子纠缠，应该是要测另一个方向的spin 02/25 05:56
4F：推 sukeda:看能不能写成 tensor product 结案 02/25 08:18
5F：推 limingche:有个说法是这样,大霹雳那一刻所有的粒子都是一体的.. 02/25 08:54
6F：→ limingche:也许那时候不是粒子,也不是能量,而是个"什麽东西".. 02/25 08:55
7F：→ limingche:这东西日後我们只能以粒子和低能量的方式观察,尝试拼凑 02/25 08:55
8F：→ limingche:出那个东西..但这样的观察还是有极限的.. 02/25 08:56
9F：推 herbert570:原po举猫的例子是不恰当的！ 02/26 01:01
10F：推 ic6413:agree 1F 02/26 09:29
11F：→ waddler:猫死不能复生 02/26 20:11
12F：→ wohtp:就算有外部干涉,死的还是不会活回来啊... 02/27 18:23
13F：→ wohtp:话说,time-reversal好像是写死在薛丁格方程式里面的? 02/27 18:24
14F：→ wohtp:猫死不能复生这状况只靠简单的QM做不出来吧 02/27 18:26
15F：→ caseypie:有阿，比方说死而复生的新科技改造猫 02/27 23:02
16F：→ pipidog:QM里面当然有死猫变活猫的状况,这完全符合QM的原则 02/28 03:05
17F：→ pipidog:如果你认同那些透过测量原子的位置来代表猫态实验的文章 02/28 03:06
18F：→ pipidog:那更是明白的例子,一个死猫活猫态不停的在切换 02/28 03:07
19F：→ pipidog:但为何巨观世界中,死猫不活?理由很多,但总的来讲就是"熵" 02/28 03:08
20F：→ caseypie:除非你又对测量完的波函数动了什麽手脚 02/28 03:51
21F：→ caseypie:不然eigenstate就永远是eigenstate，不会再变了 02/28 03:52
22F：→ pipidog:1.动手脚又怎样? 2.测完是否不演化得看你测的是什麽 02/28 04:44
23F：→ pipidog:测激发,测吸收谱,测角动量,测位置.测完系统都可能继续演化 02/28 04:46
24F：→ pipidog:更别说测系综,从没听过测完之後系统就不再演化之说? 02/28 04:47
25F：→ pipidog:若经过测量系统就不动了,那整个世界岂不是静止了? 02/28 04:47
26F：→ pipidog:你踢一颗球出去,第一次测在x1,以後就永远停在x1? 不是吧? 02/28 04:48
27F：→ pipidog:演化与否,要看测量的量跟H是否对易吧? 如果猫的死活态跟H 02/28 04:54
28F：→ pipidog:本身不是对易的算符,当然可能现在测是死的,下次测又活了 02/28 04:54
29F：→ pipidog:不懂为什麽在这件事情上纠缠,死活态可变,这是QM的基本精神 02/28 04:55
30F：→ pipidog:当初薛丁格提出它,目的也是在指出量子与古典的矛盾 02/28 04:56
31F：→ caseypie:你既然要测死还是活，H当然就是死活测量算符 02/28 06:06
32F：→ caseypie:H的本徵值就是死和活，这是量子力学测量的定义 02/28 06:06
33F：→ caseypie:至於「动手脚又怎样？」......... 02/28 06:07
34F：→ caseypie:量子纠缠的关键就在运送途中不能被外界「动手脚」 02/28 06:07
35F：→ caseypie:你居然说「动手脚又怎样」？ 02/28 06:08
36F：→ caseypie:我不知道QM的基本精神是什麽 02/28 06:08
37F：→ caseypie:不过我知道测量完就落到本徵态不再改变是QM的基础 02/28 06:09
38F：推 psion:literally,死跟活不会是本徴态 02/28 07:06
39F：→ hellwize:死活态可以是死活算符A的本徵态，但不会是H的本徵态 02/28 07:58
40F：→ hellwize:若A跟H不可对易，则会有死而复生的情形 02/28 07:59
41F：→ hellwize:若A跟H可对易，测到是活的，则过一百年牠还是活的 02/28 08:00
42F：→ pipidog:@caseypie:量子纠缠,量子传输,这领域我不算专家,但我也摸 02/28 09:30
43F：→ pipidog:过一阵子,在CMT也好几年了,量子传输不要被打扰这我知道,不 02/28 09:31
44F：→ pipidog:用激动,理性讨论.我说得动手脚又怎样指的是若死猫可弄活, 02/28 09:33
45F：→ pipidog:这是奇蹟,谁会在乎你动了手脚?另外测量落到本徵态不演化这 02/28 09:34
46F：→ pipidog:不是事实,这得看测量本身是否有时间平移对称性.可否说一下 02/28 09:36
47F：→ pipidog:为什麽你会认为测量後系统不在演化的想法来源呢?也许我说 02/28 09:36
48F：→ pipidog:的真的不对,那就请你多包含,更希望你多多赐教了. 02/28 09:37
49F：→ pipidog:对了,还有你可以去看一下IBM那篇做出薛丁格猫态的文章,那 02/28 09:43
50F：→ pipidog:篇文章的猫态用的就是"位置"作纠缠,而非"能量" 02/28 09:44
51F：→ pipidog:BTW,再次强调,理性!科学is fun.若我之前令你不悦请包含. 02/28 09:45
52F：→ caseypie:你可以举出一个落到本徵态後还会演化的例子看看吗 02/28 09:47
53F：→ caseypie:再说，薛丁格的猫和是不是抽鬼牌并没有矛盾 02/28 09:51
54F：→ caseypie:隐变数这种抽鬼牌法一样可以达成死活叠加态 02/28 09:52
55F：推 psion:不会有死活这种算符 拜托一下 不是啥子鬼东东都可以有算符 02/28 17:53