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1700962506 人和病毒观测的结果不同?
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1700962508 还有,如果自发坍缩的时间是和组成系统的粒子数量成反比的,也就是说组成一个系统的粒子越少,其位置精确化所要求的平均时间越长,那么当我们描述一些非常小的探测装置时,这个理论的预测似乎就不太妙了。比如要探测一个光子的位置,我们不必动用庞大而复杂的仪器,而可以用非常简单的感光剂来做到。如果好好安排,我们完全可以只用到数十亿个粒子(主要是银离子)来完成这个任务。按照哥本哈根的解释,这无疑也是一次“观测”,可以立刻使光子的波函数坍缩而得到一个确定的位置,但如果用GRW的方法来计算,这样小的一个系统必须等上平均差不多一年才会产生一次“自发”的定域。也就是说,如果我们进行这样的“观测”的话,就可能在“观测”后仍然保有一个长达一年的叠加态!
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1700962510 Roland Omnès后来提到,Ghirardi在私人通信中承认了这一困难(9) 。但他争辩说,就算在光子使银离子感光这一过程中牵涉到的粒子数目不足以使系统足够快地完成自发定域,我们也无法意识到或者观察到这一点!如果作为观测者的我们不去观测这个实验结果,谁知道呢,说不定光子真的需要等上一年来得到精确的位置。可是一旦我们去观察实验结果,这就把我们自己的大脑也牵涉进整个系统中来了。关键是,我们的大脑足够“大”(有没有意识倒不重要),包含了足够多的粒子!足够大的物体与光子的相互作用使它迅速地得到了一个相对精确的定位!
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1700962512 推而广之,因为我们长着一颗大脑袋,所以不管我们看什么,都不会出现位置模糊的量子现象。要是我们拿复杂的仪器去测量,那么当然,测量的时候对象就马上变得精确了。即使仪器非常简单细小,测量以后对象仍有可能保持在模糊状态,它也会在我们观测结果时因为拥有众多粒子的“大脑”的介入而迅速定域。这样看来,我们是注定无法直接感觉到任何量子效应了,不知道一个足够小的病毒能否争取到足够长的时间来感觉到“光子又在这里又在那里”的奇妙景象(如果它能够感觉的话)?
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1700962514 最后,原版的薛定谔方程是线性的,而GRW用密度矩阵方程将它取而代之以后,实际上把整个理论体系变成了非线性的!这使它会作出一些和标准量子论不同的预言,而它们可以用实验来检验(只要我们的技术手段更加精确一些)!可是,标准量子论在实践中是如此成功、如此灿烂辉煌,以至任何想和它在实践上比高低的企图都显得前途不太美妙。我们已经目睹了定域隐变量理论的惨死,不知GRW能否有更好的运气?另一位量子论专家,因斯布鲁克大学的Zeilinger(提出GHZ检验的那个)在2000年为Nature 杂志撰写的庆祝量子论诞生100周年的文章中大胆地预测,将来的实验会进一步证实标准量子论的预言,把非线性的理论排除出去,就像当年排除掉定域隐变量理论一样。
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1700962516 OK,我们之后再来为GRW的终极命运担心,我们现在只是关心它的生存现状。GRW保留了类似“坍缩”的概念,试图在此基础上解释微观到宏观的转换。从技术上讲它是成功的,避免了“观测者”的出现,但它没有解决坍缩理论的基本难题,也就是:坍缩本身是什么样的机制?再加上我们已经提到的种种困难,使得它并没有吸引到大部分物理学家来支持它。不过,GRW不太流行的另一个重要原因,恐怕是很快就兴起了另一种解释,可以做到GRW所能做到的一切。虽然同样稀奇古怪,但它却不具备GRW的基本缺点。这就是我们马上要去观光的另一条道路:退相干历史(Decoherent Histories)。这也是在我们的漫长旅途中所重点考察的最后一条道路了。
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1700962518 (1) 美国经典影片《雌雄大盗》里的两位主人公。
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1700962520 (2) 《复乐园》卷一,1—7。这里用的是笔者自己的翻译。
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1700962522 (3) 见Zeh,Found of Physics Letters 13,2000,p.22。
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1700962524 (4) 这句话或许不是他的原创,至少罗森菲尔德就曾经表达过类似的意思。
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1700962526 (5) 即南门二。它的一颗伴星是离我们地球最近的恒星,就是“比邻星”。很多读者来信询问,这个例子是不是在说刘慈欣的著名科幻小说《三体》,但本书最初写成时,《三体》尚未出版,因此,只能算是巧合。从量子论的角度来看,《三体》中智子利用量子纠缠来传递超光速信号的设想应该是不能实现的,不过,我们也不必以这样严苛的眼光来对待虚构类的科幻小说。
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1700962528 (6)Nature V406。
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1700962530 (7) 可见Max Jammer的名著《量子力学的哲学》。
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1700962532 (8) 有人做过实验,肉眼看见单个光子是有可能的,但概率极低,而且它的波长必须严格地落在视网膜杆状细胞最敏感的那个波段。
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1700962534 (9) 见Omnès 1994。
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1700962539 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958657]
1700962540 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) 12 New Adventures 新探险
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1700962542 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958658]
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1700962545 1953年,年轻但是多才多艺的物理学家穆雷·盖尔曼(Murray Gell-Mann)离开普林斯顿,到芝加哥大学担任讲师。那时的芝加哥,仍然笼罩在恩里科·费米的光辉之下,自从这位科学巨匠在1938年因为对于核物理理论的杰出贡献而拿到诺贝尔奖之后,已经过去了近16年。盖尔曼也许不会想到,再过16年,相同的荣誉就会落在自己身上。
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1700962547 虽然已是功成名就,但费米仍然抱着宽厚随和的态度,愿意和所有的人讨论科学问题。在核物理迅猛发展的那个年代,量子论作为它的基础,已经被奉为神圣而不可侵犯的经典,但费米却总是有着一肚子的怀疑,他不止一次地问盖尔曼:
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1700962549 “既然量子论是正确的,那么叠加性必然是一种普遍现象。可是,为什么火星有着一条确定的轨道,而不是从轨道上向外散开去呢?”
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1700962551 自然,答案在哥本哈根派的锦囊中唾手可得:火星之所以不发散开去,是因为有人在“观察”它,或者说有人在看着它。每看一次,它的波函数就坍缩了。但无论费米还是盖尔曼,都觉得这个答案太无聊和愚蠢,必定有一种更好的解释。
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1700962553 可惜在费米的有生之年,他都没能得到更好的答案。他很快于1954年去世,而盖尔曼则于次年又转投加州理工,在那里开创属于他的伟大事业。加州理工的好学生源源不断,哈特尔(James B. Hartle)就是其中之一。60年代,他在盖尔曼的手下攻读博士学位,对量子宇宙学进行了充分的研究和思考,有一个思想逐渐在他的脑海中成形。那个时候,费曼的路径积分方法已经被创立了20多年,而到了70年代,正如我们在史话的前面所提起过的那样,一种新的理论―退相干理论在Zurek和Zeh等人的努力下也被建立起来了。进入80年代,埃弗莱特的多宇宙解释在物理学界死灰复燃,并迅速引起了众人的兴趣……一切外部条件都逐渐成熟,等1984年格里菲斯(Robert Griffiths)发表了他的论文之后,退相干历史(DH)解释便正式瓜熟地落了。
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