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第21章 量子态叠加

 靖薄_52赫兹鲸 2022-06-27 发布于河北

量子态”,是用来表示量子力学孤立系统状态的一组表征数据(信息)。“量子态叠加”,是指一个量子系统可以叠加多种状态。比如薛定谔的猫可以同时即是活的,又是死的,“死”与“活”是叠加在一起的。

量子态叠加是量子的普遍存在状态,我们知道量子(指能量或粒子的微观量子化环境下)最基本的两种存在状态是“波动”和“粒子”,但量子却即不表现为确定的波动态,也不表现为确定的粒子态,而是处于“波动态”和“粒子态”叠加在一起的状态。除非受到扰动,导致波函数坍缩到某一种状态上,才会表现为确定的波或粒子。

“量子态叠加”是一个理论概念,是不能被测量(观测)并验证的,因为任何的测量都会导致叠加态的坍缩。也就是说“叠加态”是一种不可感知的状态,是看不见、摸不着、测量不到的,一切可感知的、可测量的都是叠加态坍缩为某种确定态的结果。比如著名的杨氏双缝干涉实验,在未装感光仪器前,光子表现为波动态,发生干涉现象。其实光子的叠加态还是受到了双缝的扰动(“观测”、“测量”),所以就坍缩为波动态;而在装了感光仪器之后,光子受到了感光仪器的扰动,所以又坍缩为粒子态。

量子为什么一定要是叠加态,而不是确定的某一种状态。目前量子力学并没有给出这方面的解释。我猜想是由能量最低原理决定的,前面说过我相信能量最低原理,是最普适的系统原理。量子态叠加,就是两种或以上的状态叠加在一起的一个整体,所以即便是一个量子也是一个形态系统,既然是系统就一定尊循能量最低原理。如果是某一种确定的状态,说明就是一种秩序,也就是要减熵,需要吸收能量。而能量最低原理是要求量子尽可能的处于最低能级,吸收能量会使量子进入高能级。因此,既然存在叠加态这一低能级,量子就不会自发的向高能级转变,所以量子态叠加就是量子自发的普遍存在状态。

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