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上一篇关于量子力学的文章为大家解析了“概率波”、“量子纠缠”等概念，还没来得及阅读的朋友可以搜索“阿怪带你走进量子世界一探究竟！量子力学概念解析（一）”进行了解。
今天阿怪继续前面的话题，为大家解析量子力学。
量子纠缠的超距作用（续）
在上一篇文章文末，阿怪有提到“纠缠态的超距作用实际上并没有传递任何信息”，由于篇幅限制，阿怪对于这个问题解释得还不甚明白，所以本文一开始就继续探讨量子纠缠的超距作用。
?EPR佯谬
当我们对纠缠系统中其中一个量子进行探测后，即使远在“天边”的另外一个量子也会同时进行相应的“现形”。看起来好像是这种“探测”行为所携带的信息超光速般（超距作用）抵达“天边”并作用于量子使其“现形”，单就这个现象本身而言这样解释看来也没什么毛病，逻辑上是讲得通的。但是，显然这种解释不符合“光速极限”原理，于是爱因斯坦等人以此“攻击”量子力学是不完备的理论。 EPR悖论（由E:爱因斯坦、P:波多尔斯基和R:罗森共同提出）原本是为论证量子力学的不完备性而提出的一个悖论，可是后来通过贝尔不等式的实验验证却“歪打正着”的证实了“超距作用”的真实存在，难道“光速极限”在量子世界不再适用了吗？
量子力学正统学派“哥本哈根学派”奠基者之一波尔就试图用“非局域性”来解释这种“超距作用”：纠缠在一起的两个量子是一个整体，必须整体看待，不能单独的对某个部分进行处理，对于纠缠系统，其所处的空间是“非局域性”的（即不存在空间的限制）。所以，按照波尔的说法，我们在对其中一个量子进行“探测”的时候，由于必须整体看待纠缠系统且“非局域性”的特点，我们实际上是同时在对整个系统进行“探测”，那么宏观上“天边”的量子同时“现形”也就能理解了。
当然，这种解释也不能很好的阐述“超距作用”产生的根本原因——这正如我在“量子力学系列科普文章”开篇提到的“量子力学很多现象的根本原因至今依然未知”——但至少，它给了我们一个思考和理解的方向，在我们不能追究根源的情况下，我们就只能先接受这个事实，然后通过这个事实去探索量子世界更多的精彩！
超距作用传递信息了吗
?这就要看我们如何对“信息”进行定义了，如果按照信息奠基人香农的定义：“信息是用来消除随机不确定性的东西”，那么超距作用就传递了信息。
但是物理学界更广泛的认为，超距作用是不传递信息的。根据波尔学派的观点，我们通过探测“眼前”的量子从而就能推算出“天边”的量子状态，但是我们并不能对“天边”的量子进行任何操作（一旦探测行为发生，纠缠系统就会被“打破”，两个纠缠粒子间的联系就断掉了），所以实际上这个过程是没有信息传递的，也就是说“超距作用”并不违背“光速极限”理论。
对于这种传递的理解，我听过一个很有意思的例子，跟大家分享：母女两人分居两地，当女儿怀孕后，远在异地的母亲瞬时就变成了“外婆”，这种属性的传递源于母女二人原本的一种血缘联系（相当于纠缠态量子间的联系），但这个过程中并没有传递任何信息，除非女儿通过电话把这个好消息告诉母亲。
简述量子信息传递
很多朋友可能会问：你说量子纠缠不传递信息，但是现在量子信息领域不正在研究利用量子纠缠进行通讯吗？
的确是这样，不过，虽然量子通讯是利用量子纠缠效应进行信息传递，但是具体的信息传递过程跟我们想象的可能不太一样：
?如上图：AB是纠缠系统中的两个量子分别置于相距很远的Alice和Bob处，由于它们之间的纠缠联系就会形成一个“纠缠通道”，C是一个含有量子信息的量子（即我们需要传递的信息），现在Alice让C与A相互作用（根据波尔观点我们知道，实际上是C与A+B的整体系统在相互作用），然后Alice再对C进行某种测量，C就会坍缩到一个具体的状态，此时Alice通过传统方式（打电话或者发电报）把她对C的测量方法和得到的结果告诉Bob，那么Bob根据Alice提供的信息对B进行相应的操作就能把B的状态转化成跟C坍缩前一样，就通过这样的方式C的信息就从Alice处传递到Bob处了。
我们可以看到，即使是量子通讯，也需要传统通讯方式的协助，看似神秘的“超距作用”还是需要遵循一些物理基本法则。
测量和坍缩
量子测量
在量子力学中，所谓的“测量”需要有严谨的定义，而特别称之为量子测量。
?宏观世界中，我们对一个物理量进行测量可以非常直观的获取到测量的结果，同时对宏观系统本身并不产生影响。但是对于量子世界，我们想要知道的量子状态不会“摆在那儿”等着我们去观察，需要我们对这个量子进行一定的作用（比如用光照射以测定电子的踪迹）才能得到一种结果（处于相同状态的量子系统被测量后可能得到完全不同的结果，这些结果符合一定的概率分布），这个行为就叫“测量“（也叫探测、观察等，意义都一样），但是测量行为本身又会对被测量的量子状态产生不可逆的影响（一测量，量子状态就坍缩成一个确定的值）。
不确定性原理
海森堡
?由于测量对测量对象的影响，导致我们对一个量子状态的信息收集只能根据不同需要而选择不同的测量方法。于是德国物理学家海森堡提出了“不确定性原理”，这个理论是说，我们不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度（这个原理也叫“测不准原理”，但阿怪觉得“测不准”这个说法容易让人误解是技术手段上的测不准，所以还是叫“不确定性原理”更好）。
什么是坍缩
“坍缩”跟“测量”就像一对要好的朋友“形影不离”，当我们对一个量子系统进行测量后，该系统的状态就会立马确定下来，这个过程就是坍缩。
“意识”在量子力学中的作用
?在理解了测量跟坍缩的物理意义之后，阿怪要对那些“拿量子力学来"证明"唯心理论”的言论进行驳斥！
网上截取的部分文章题目
完全曲解量子力学和测量概念的伪科学内容
?以上是我在网上截取的试图用量子力学来证明“意识决定论”观点的部分文章题目和内容。 也许是因为爱因斯坦在形容“超距作用”的时候用了“幽灵”这样一个神秘的形容词，所以有的人就开始琢磨量子力学跟一些神秘思想的联系了，比如“灵魂”、比如“意识”......
那么“意识”在量子力学中究竟有没有起到作用呢？
首先，“意识”是外星人，尤其是人类，特有的一种对内外环境的觉察和反馈。回到量子力学中来，最容易跟“意识”挂上钩的，就是测量行为。测量行为导致了量子状态的确定（坍缩），测量者作出测量的判断，测量的判断又是有意识参与的，这么说起来“意识确定了量子状态”似乎成立，意识似乎的确在量子世界中起到了非常重要的作用！细想一下，这就像“外婆生了妈妈，妈妈生了女儿，于是外婆生了外孙女”，严重出现了逻辑错误啊！
事实上，在整个测量事件发生的过程中，直接影响量子坍缩的是测量行为，意识或者测量者与量子之间并没有产生任何相互作用，它仅仅是对测量行为作了一个决策，所以意识或者测量者跟量子坍缩之间不存在因果关系，更谈不上谁决定谁！纵观这类“意识决定论”的文章，最爱用“观察”来表示测量行为，这样就更容易把读者往“意识”上带，以达到他们的目的。
同时需要强调的是，测量行为对量子系统的影响也是“随机”的，同一种测量行为对同一个量子系统作用，量子状态的坍缩可能出现多种可能（出现的各种可能性由量子系统本身的特性决定），也就是说测量行为只是迫使量子系统表现出某一种确定状态，并不是决定该状态的出现，所以从这个意义上讲，也不存在“决定”一说。
综上，“意识”在量子世界中扮演的角色其实并不重要，甚至可以说“意识”并不在量子世界中发挥作用。当然，也正因为“意识”，才促使人类产生求知欲，我们才会把更多的精力花在探索量子世界的奇妙当中，也许“意识”对于量子世界的作用就在于此吧！
永无止境的科学探索
?最后，阿怪要说：我不是在为“唯物主义”辩驳，也不是在否定“唯心主义”。我是在为严谨的科学观发言，是对这种“张冠李戴”、“似是而非”、“混淆视听”、“牵强附会”地把科学理论进行毫无逻辑的表面拼凑行为表示严重的反对。大家有什么看法，欢迎在评论中留言讨论！
（阿怪看世界，为您分享不一样的世界观！欢迎关注“阿怪看世界”。）
本文选自：今日头条 |
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发表于 2019-3-30 23:37:06
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