再谈量子力学并没有否定客观世界

在《量子力学并没有否定客观世界》（《科普时报》2018年2月9日第3版）的文章中，最后引用了李淼先生的一句话：“量子力学的世界是个神奇的世界，这个世界再神奇，也不会神奇到没有意识就不存在。它只是告诉我们，一个粒子可以处于不同位置的叠加态中，甚至任何物体可以处于不同位置的叠加态中。”

　　细心的读者或许会产生疑问，不是上文的开头就谈到：“像人体、猫这样的宏观经典世界，迄今为止，并没有发现它们也具有叠加态”，那么为什么李淼先生又说：“任何物体可以处于不同位置的叠加态中”呢？

　　这个问题提得太好了，这恰恰就是量子力学的“魅力”，要是不那么反复烧脑、不断地“剧情反转”，也就不是量子力学了。

　　就着这个问题，正好再进一步说明一下，量子力学最大的特点是，一旦一个系统足够大时，这个系统的表现至少“看”上去，与经典的古典物理系统一样。比如之前的那个“薛定谔的猫”，尽管从量子力学的理论去观察，这个“猫”可以同时处于生和死的叠加态。

　　但是，由于“猫”太“大”了（相对量子力学所解释的系统而言），“猫”通过呼吸和空气发生了作用，即“猫”和外界接触了。那么，“猫”肯定会要么生，要么死，不会同时处于生和死的叠加态。

　　在量子力学中，这种现象就叫做Quantum decoherence（量子退相干），即一个系统如果和一个特别大的系统接触后，会立刻选择一个我们熟悉的古典状态，而不再同时处于两个量子态的叠加之中。

　　接下来，再谈一下在量子力学中与叠加态交替使用、形影不离的另一个词——“量子纠缠”。其实，跟“叠加态”一样，“量子纠缠”也是在量子力学科普中最容易被误解误读的，特别在社交媒体中，借科普“量子纠缠”夹带私货，经常刷屏，误导大众。

　　量子纠缠的基本定义是：在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，这种现象被称为quantum entanglement（量子纠缠）。

　　量子纠缠的现象听上去很神奇，号称“The God Effect”（上帝效应），有违我们日常生活的经验。不过实际上，量子纠缠和量子叠加态一样，量子纠缠也只是一种纯粹发生于量子系统的现象，在经典力学里，找不到类似的现象。虽然很神奇，但并不神秘，它也与“叠加态”一样，只是维尔纳·海森堡“不确定性原理”（见注）的逻辑必然，是完全可以被理解的。

　　目前，物理学家们还没有达成共识的，只是量子纠缠物理过程发生的细节，而对这个现象本身已经没有争议了。此外，量子纠缠现象可以用来实现量子的隐形传态。必须注意的是，“量子隐形传态”这六个字的每一个字，都有准确的含义，是不可随意更改的。

　　我们可以把量子态从这一地点，传输到另一地点，但是请注意，第一，只能是传输，而不能复制；第二，传输不是瞬时的，依然有光速极限，不过，它的“好处”在于可以达到光速。这样的话，从理论上来说，把一个人以光速从此地传输到另一个地方，准确地说是把一个人在本地销毁，然后在另一个地方再重建。

　　这听上去又好像神奇的幻想小说，可完全不违背物理法则。只是从实现的角度来说，目前还看不到何时能够实现。不过，人类科学的发展速度是按几何级数进展的，眼下看似只是科幻小说中的桥段，很可能在几十年后就实现了。

　　最后提一下，平行时空、量子的隐形传态等，也正是我创作的科幻小说中的主要科幻点，希望这部小说能早日搬上银（荧）幕！

　　注：我在《量子力学并没有否定客观世界》文中提到的：不确定性原理听上去很神奇，其实也完全不神秘，它也是某些成对出现的物理量，术语叫共轭物理量的逻辑必然。不确定性原理是普适的原理，不管在微观世界还是宏观世界。只是不确定性原理有明确的数学法则，这个法则告诉我们，质量越大、体积越大的物体，不确定性就越小。于是，任何肉眼可见的物体，它的不确定性已经小到完全可以忽略不计了。

原文发布时间为：2017-12-11
本文作者：量子君
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