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同样地,对于一个演员来说,也不是身体各部分的简单加法。例如,那位女演员跳得很美,但是,那美丽也不单单在左腿上,或单单在右腿上,或单单在左手上,或单单在右手上,而是全身各部分协调运动和密切配合的结果。同样地,对于有许多的演员的芭蕾舞来说,美丽还取决于许许多多演员之间的协调运动,以及演员之间密切的配合。
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于是,当我们面临图13-4这样的芭蕾舞时,我们应该怎样来计算这些演员可以配合形成的美丽图像的数目:
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在理想的“相干态”,也就是对最美的芭蕾舞来说,计算方法是这样的:
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两个演员:1+1=22-1=3
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三个演员:1+1+1=23-1=7
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四个演员:1+1+1+1=24-1=15
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五个演员:1+1+1+1+1=25-1=31
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六个演员:1+1+1+1+1+1=26-1=63
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七个演员:1+1+1+1+1+1+1=27-1=127
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…
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图13-4这张照片中有多少美丽的图像?
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那么,100个演员呢?
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1+1+1+…+1+1=?
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100
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这个答案是相当惊人的:
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?=2100-1=126,750,600,228,229,401,703,205,375
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也就是说,100个演员可以产生126,750,600,228,229,401,703,205,375种不同的动态组合。用物理学的语言来说,在理想的“相干态”,100个元素组成的系统,有126,750,600,228,229,401,703,205,375个“自由度”(degrees of freedom)。这真是极高的自由境界。
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图13-5用另一种方式表达了一个三元素系统的各种不同的组合方式。事实上,这也就是本章开始时,刘中申教授所提出的问题及其答案。也就是用图解说明了:当1+1=3的条件成立时,为什么就自然会有1+1+1=7。
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当然,无论是1+1=3,还是
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1+1+1+…+1+1
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100
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=2100-1=126,750,600,228,229,401,703,205,375
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都还是最简单的情况,最基础的数学计算。而对于大量实际测量数据的具体计算方法和数学背景,还要远远复杂得多,我们将在后面的两章中进一步地介绍。
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