在微观:量子和观测 这篇文章中,笔者提到观测导致了原本处于量子叠加态的波函数坍塌,微观从不可知变为了可知。那这个观测和量子到底是什么关系呢?为什么观测会导致波函数坍塌呢?观测必须需要有意识的生命体才行吗?
<aside> 💡 准确说,量子力学中的观测是一种“测量”,而测量是由于观测的时候发射的光子影响了被测量的微观粒子波函数,从而导致其波函数坍缩。
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微观世界的粒子是一种概率波(不同于宏观世界),即粒子在不被干扰的状态下,是处于不同位置的叠加态。而这些位置列举出来会呈现波的形态。而粒子的精确位置目前还无法被得知,所以,将这些位置的概率呈现出来即为概率波,如果用数学形式量化概率波,那就是波函数。
这意味着在给定的观测前,粒子的位置是不确定的。这种不确定不是说你不知道粒子在哪里,而是应该描述为:粒子即在这里,也在那里,它以概率的形式在任何地方,直到你观测之后,它才最终确定在哪里。
<aside> 💡 你永远不知道盒子里的猫是生还是死,直到你打开盒子!换句话说,这只猫在打开盒子之前是”即生又死“的状态,而不是它一定是活着或者死亡状态。
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这种不确定性和概率性是尼尔斯·玻尔和哥本哈根解释等量子力学解释所接受的。然而,这与爱因斯坦的决定论世界观存在冲突。他不满意这样一个基础层面上无法预测的宇宙,并因此发表了他著名的观点:“上帝不掷色子”。
https://www.wondriumdaily.com/probability-in-quantum-mechanics/
微观粒子的运动十分诡异,既有波粒二象性,又有叠加态,又遵守不确定性原理。很多实验证明,粒子在不被观察时具有波粒二象性,且具有叠加性质,其实波粒二象性的波态就是概率波,粒子态就是波包粒子在不被测量时,粒子会在一个比较宽泛的空间范围内随机出现。
观测粒子的运动,就需要发射一些粒子撞击,被观测粒子被观测粒子撞击后就会吸收能量,进而导致粒子出现的空间范围缩小。波包收缩,波包越密集,越像粒子,导致波粒二象性表现成具体的粒子性,这也就是测量坍塌效应的体现,也叫观测者效应。
https://futurism.com/how-does-observing-particles-influence-their-behavior
这也是为什么在双缝干涉实验:观测影响世界 双缝干涉实验中,观测者能够引起不同实验结果的原因。
但在目前所有的定律里,没有一条能够说明波函数究竟是怎么坍塌的,那么科学家是如何理解的呢?这里主要分为两派:哥本哈根学派和意识学派。