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量子的世界你不能不懂,冯诺依曼伴你闯荡量子江湖(下)

量子的世界你不能不懂,冯诺依曼伴你闯荡量子江湖(下)

作者: 29b76dd6f4a6 | 来源:发表于2018-11-11 13:22 被阅读24次

    哥本哈根派的结论让很多人不爽,包括德布罗意,薛定谔,领军人物就是大牛爱因斯坦,老爱有一句名言:上帝不玩骰子。老爱的后半生下定决心和量子力学的哥本哈根学派杠上了,这场争论持续了半个世纪。双方都是时代最顶级的科学家。从那时开始,终其一生,爱因斯坦就再也没有对科学有新的贡献了。

    老爱和波尔的比武是这样的画风:老爱喜欢在上午先出招,而玻尔见招拆招,基本都能在当天晚上就破解。

    老爱后来憋出了两个大招,一个是EPR佯谬,一个是隐变量诠释。

    诺依曼是站在波尔一边的,在他的《量子力学的数学基础》书中,他顺手做了个纯数学证明,在现有量子力学适用的领域里,是找不到隐变量的!也就是证否了隐变量理论,这样隐变量理论从数学上被打趴下了。

    要知道,此时诺依曼已经名动天下,尤其作为数学家。还记得我们之前说的诺伊曼的公式吗?(B)冯.诺依曼所证明的任何事情都是正确的。

    没有人会对这位20世纪最伟大的数学家之一产生质疑。

    德布罗意,看到冯诺依曼的证明后,心灰意冷,放弃了隐变量理论!

    此后二十多年,隐变量诠释都被"打入冷宫"。

    直到50年代,老爱的超级粉丝玻姆发现了冯·诺依曼证否的一个实际反例,于是继续高举隐变量理论,主张回归经典,但还是放弃了定域性原理(a.物理实在是独立于观测者而客观地存在的. B.两粒子间传递讯息的速度不能超过光速,不存在超距作用)。

    1965年,又一个老爱的葱白粉,英国物理学家约翰·贝尔指出了诺依曼证明中第五公设的错误,并提出了大名鼎鼎的贝尔不等式,将爱因斯坦EPR佯谬中的思想实验推进到真实可行的物理实验,这样,纯粹哲学色彩纯粹思辨变为实验可证伪的科学理论。

    这时科学界才意识到,原来冯·诺依曼也是会犯错误的。(不过在2010年,诺依曼也有个超级粉丝杰弗里·布勃认为贝尔误解了冯·诺依曼的证明,他指出证明虽然不是对所有隐变量有效,但是确实排除了一个定义明确且重要的子集。而且他认为冯·诺伊曼也意识到了这种局限,所以没有声称他的证明完全排除了所有的隐变量。)

    但是,剧情还是在反转再反转, 虽然数学证明有个小问题,但是结论没有问题。半个世纪过去了,人们在光子、原子、离子、超导比特、固态量子比特等许多系统中都验证了贝尔不等式,所有的实验都支持量子理论。实验基本宣告了局域隐变量理论的死刑:量子非局域性是真实的。

    这时科学界也意识到,老爱后半生一直在错误中。

    但是即使一直在错误中,贡献还是要承认的,至少让量子纠缠被世界所认识,研究和熟知。2017年6月16日,全球首颗量子通信试验卫星-墨子号升空,并第一次成功实现两个相距超过1200公里的量子纠缠状态,爱国青年又多了个“我自豪,我骄傲”的理由。但要提醒下爱国青年的是,量子纠缠并不能用来通信,其实是用来加密通信,也就是量子加密通信。

    对了,量子纠缠的强弱程度常利用纠缠熵来定量分析,而我们的诺伊曼是首次量化分析了一个量子系统的熵,为了纪念他,我们就一般用冯诺依曼熵来衡量量子纠缠态的大小。

    现代顶级的物理学家,英国剑桥大学的教授彭罗斯写了一本很著名的书《皇帝新脑》,认为脑细胞里存在着大量的纠缠态的电子,量子纠缠告诉我们,这样的话,人的意识不仅存在于大脑之中,也存在于宇宙之中。那么在人死亡的时候,人体的信息是不会消灭的,只会回到宇宙的某一处。

    其实这对人类来讲,无论如何都是个好消息啊,通俗点说,这个不就是灵魂不灭吗?

    一个多世纪过去了,在量子力学的江湖中,哥本哈根学派就是少林派,不论局势如何动荡,少林寺总能化险为夷,领袖群伦,始终为武林执牛耳者。

    Schlosshauer等人在2011年「量子物理与现实之本质」会议上进行了一项调查,粗略地总结了1990年代至2000年代主流观点的发展。他们亦引用了马克斯·泰格马克于1997年「量子理论之根本问题」会议上进行的一项相似的非正式调查。结论是,「哥本哈根诠释依然占统治地位」,其支持率最高(42%),其次为逐渐进入主流的多世界诠释。

    而老爱为掌门的隐变量派,也一直是江湖第二大门派武当派,但自开山祖师张三丰仙逝以后,就每况愈下。

    至于多世界解释(MWI),如同丐帮,创派祖师籍籍无名,一开始很不受待见,创派祖师埃弗莱特甚至心灰意冷,决定退出江湖,于是逐渐退出了物理学界。但是挡不住劳动人民很喜欢,平行宇宙,分裂宇宙,一直都成为科幻和好莱坞电影的热门。后来更是由于出了几个可以参加华山论剑的天才帮主如费因曼、温伯格、霍金,多世界解释(MWI)俨然要代武当成为江湖第二大门派了。但是多世界解释(MWI)中,根据“量子自杀”实验,最后必然会产生一个无论怎么自杀都杀不死自己(量子永生)的怪物。这个怪物严重阻碍了多世界解释(MWI)的前程。

    至于系综解释,GRW理论和退相干历史(DH)解释则相当于五岳剑派,要想称霸武林,只能再等待未来的辟邪剑谱。

    还有剩下有一阵很热的超弦理论这种号称物理学中最深邃的理论,但却未被任何实验证实的,暂时归入星宿派。星宿老仙,法力无边,一统江湖,寿与天齐。我看金庸老先生不是要影射某组织,要影射超弦派也有可能啊,反正他老人家刚刚仙去,怎么解释都行。

    还有许多其他的量子力学诠释,比如巨鲸帮,海砂派等等,不一而足。以量子江湖之大,肯定是无奇不有。

    好了,如果你看到这里,觉得现代物理学已经走入歧途了,恭喜你,你已经入门了。

    因为哥本哈根学派开山祖师玻尔告诉过我们:

    “If quantum mechanics hasn't profoundly shocked you, you haven't understood it yet”

    “谁不为量子力学所震惊,谁就没搞懂它”

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      网友评论

      • 尤其拉:不知道你对中国冒出来一个“量子之父“怎么看?靠谱吗?

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