在《警惕科学家传播的伪科学》一贴中，我们已经批判过了朱清时、钱旭红等人在量子力学上的不懂装懂，故弄玄虚。但是，今天两个人给我发过来华东师大的校庆版《量子思维宣言》（注意，宣言哦），钱旭红竟然堂而皇之地让华东师大的师生配合他来不懂装懂，故弄玄虚，并且物理学界竟然没有人出来批判，我就出离的愤怒了。中国教育，就是因为这些人在这瞎搞，而真正有思想有水平的人呢还不出来发声，才如此的。这样的胡说八道，故弄玄虚，成了中国特色的学术创新？你愿意你在国际学术界被这样的人来代表吗？我先来总结一下宣言的主要论点：
然后，我们来补充一下什么是真正的量子性，也就是经典物理的对象不具有但是只有量子物理的对象具有的特性。一个对象具有量子性指的是，这个对象的通过测量结果表现出来的物理性质不能在概率论（包含确定性理论）的框架内得到描述，而必须走到量子叠加态的数学来描述。 例如，单光子的双缝干涉实现，展示了光的干涉条纹——在某些当单缝打开的时候可以得到光的照射的地方，当打开双缝的时候，会出现暗条纹，也就是没有光子的照射。做个类比，今天，你妈妈可能给你10元或者20元零花钱，你爸爸可能给你10元或者20元零花钱，然后，你发现，你没得到钱。这是不可能的。 我们通过这个例子来看看什么是真正的量子性。 如果不是一个个的光子过来，而是一大束光波过来，则我们用经典波动力学就可以很好地解释这个干涉。大概来说这样解释：光在第一个狭缝分成两束，一束走双缝的上面那条，一束走双缝的下面那条，这上下两条缝可以看做是两个相位（先粗略地看做下面振动的方向）完全一致的光源；接着两个光源的光到屏幕的某个地方相聚，相聚之后需要像绳子上的波一样做来自于两个光源的振动的矢量叠加，于是，如果两个矢量的方向完全一致，则最后得到的振动比较强，如果两者的方向不完全一致，甚至相反，则最后叠加起来以后的振动比较弱；最后，上面提到的相位，也就是这里的来自于两个光源的振动的方向取决于路径的长度，于是，当路径长度有差别的时候，相位也会有差别，就会发现有的地方得到了加强的振动有的地方得到了减弱的振动。 单光子干涉现象示意图，也是矢量叠加数学的示意图 于是，我们发现，经典Newton力学的振动矢量和叠加，其背后是Newton第二定律，完全解释了光的干涉现象，当我们不是一个一个光子过去的时候。 但是，这不能解释一个个光子所做的干涉实验：每一次，我们保证只有一个光子进入我们的实验系统，我们仍然可以看到干涉现象。 你想，每次都只有一个光子进入实验系统（两个光子进入实验系统的时间间隔非常非常长），一般条件下（更高能量下激发正负电子对另说）它不可能再分解成更小的结构（这个有其他的实验证据），这个光子会从上面还是下面的缝过去呢？反正不是上面就是下面。但是，一旦我们接受这个不是从上面就是从下面的缝过去，我们就发现，不应该出现干涉现象。假设这个光子从上面过去，则在光子到达屏幕的时间范围内下面的缝都不会有光子，于是，其到达哪个地方，就会在那个地方留下一个痕迹。由于每一个光子都是独立的，也就是说，从上面过的光子积累起来，就会得到一个围绕着上面的缝的光斑（分布函数）。从下面的缝进来的光子们也一样。合起来，就得到了上下两个中心光斑的整合起来的光斑。注意，这里的整合是先得到两个概率分布函数，然后，把这两个函数相加。这样的相加绝对不会出现干涉现象。两个可能取值是10元或者20元的随机变量相加，至少也得有20元。 单光子实验，按照经典理论，不能出现干涉图样 那我们怎么解释看到的单光子的干涉现象呢？我们没有其他办法了，你看波的数学——其核心是状态是矢量然后来自多个波源的矢量遇到以后要加起来——给出来结果是正确的，光子呢也是一个个被测量到的，于是，我们只能尝试说，“其实一个个的光子的状态也是用波的数学来描述的”。这就是量子叠加性：一个要么正面要么反面的硬币的叠加是概率叠加，但是，我们不能真的把正面的状态和反面的状态叠加起来；可是，在光的干涉这里，就算整个试验系统只有一个光子，我们的状态也是“来自于上缝的光子的状态和来自于上缝的光子的状态矢量叠加”，或者说，一个量子版本的硬币处于正面状态和反面状态的叠加。为了表示这个叠加，我们用下面的数学符号来区分概率叠加和状态叠加， 其中，量子状态比经典状态多出来中间的两项。一切的量子系统的神奇性质都来源于这两项。 例如，当我们把这样的数学用于描述两个量子硬币（自旋）的时候，就会出现纠缠现象，而纠缠现象可以用于信息传输。这就是量子信息这个学科的核心。
有了这个真正的量子性的认识，我们再来看这份宣言。 第一，所谓的“量子思维三性：叠加性、不可分离性、不确定性”。不可分离性按照量子力学本身的说法，指的是，纠缠在一起的量子系统的每一个部分的状态，再一次整合（数学操作叫做部分迹和直积）起来之后，不能得到整体系统的状态。第一，如果不考虑上面提到的量子叠加状态的交叉项（干涉项、非对角项），则我们也可以建立一个“纠缠”（关联）的经典随机状态，也就是两个状态完全相同的硬币，只要我们测量或者扰动了其中的一个另一个的状态也会被得知或者扰动。真正的量子纠缠，是因为，在量子的状态里面，如果我们做了坐标变换，则在新的坐标下，哪些非对角项会发挥作用，这样可以保证在某些状态下，不仅仅在某一个方向上两个量子硬币的状态完全相同，还可以保证，在任何方向上测量这两个量子硬币的状态，两者都完全相同。而经典硬币，不就有这个任何方向都相同的性质。 因此，我们发现，第一，所谓的不可分离性，经典关联状态也具有；第二，量子的不可分离性远远比经典的不可分离性要丰富多彩，但是，完全是有叠加性导致的。 于是，宣言把不可分离性和叠加性放到一起，完全是错误的，不在一个层面上，叠加性要比不可分离性基础得多，而且，宣言按照经典的不可分离性来理解量子的不可分离性，更加是完全错误的。 甚至，宣言还往前走以后，说这个不可分离性就好像是研究者和研究对象之间的不可分离性，或者说，观测者效应。这更加是不可理喻的。量子力学本身的计算，完全不需要把观测者加入进来，我们没有观测者的所有的计算完全是和实验相符的。如果从庸俗的角度来理解观测者效应，则是庸俗和没有必要的：你想，甚至在生物、教育系统中，观测者的观测，当存在着信息反馈渠道的时候，例如被观测者知道了观测者正在观测，自然就会产生观测者效应。这个和量子力学没有半点关系。 结论一：宣言所谓对不可分离性完全做了经典关联状态的理解，以及庸俗化的观测者效应的理解，宣言也没有整明白叠加性和不可分离性之间的逻辑关系。 再来看不确定性。宣言里面的不确定性有两个方面的含义，第一测不准关系，第二概率分布函数，也就是随机事件。测不准关系说的是，如果两个变量之间存在着非对易关系，则一个变量的本征态（也就是可以测准这个变量的状态）不可能是另一个变量的本征态（于是，另一个变量在这个状态下不能测准）。这同样完全是叠加性导致的矩阵数学的结果。因此，宣言同样没有搞清楚叠加性和不确定性的关系。其次，量子力学只有在测量这一步，才会得到概率分布函数，而这一步的概率分布函数和量子力学，也就是前面的干涉项交叉项，没有丝毫的关系。因此，不确定性，根本就不是量子力学的特征，而是经典概率论的特征。 结论二：宣言所谓对不确定性完全做了经典概率论的理解，宣言也没有整明白叠加性和不确定性之间的逻辑关系。 总结论：宣言，没有任何地方需要用到真正的量子性，要么是经典概率的不确定性，要么是经典概率论里面的关联状态的性质，就足够。因此，宣言所谓的量子思维的巨大应用前景，不过就是经典概率论的巨大应用前景。 |
|
|
