二问  什么是量子态？

都世民

摘要：本文主要讨论什么是量子态？因为这个问题有多种描述方式，本文分别予以简述。

这些不同的描述能否不分学科，给出统一的表述？也就是说给出一个唯一的定义。不

不同的视角，有不同的描述方式，相互之间有没有矛盾？为什么有相当多的人对这些问题不

了解？也就是概念模糊。不得要领。本文还将中国古人对这方面的描述与现代科技进行相关讨论。

关键词：量子态，微尘，粒子，《楞严经》，心.

前面的博客讨论了量子的定义，本文讨论量子的状态。这量子态有多种说法。这些说法来源于视觉不同，有从能量的角度；也有从信息的角度；还有从量子数的角度；还有人从物质的基本形态去讨论量子的状态。视觉不同，其说法完全不同。到底应该怎样解释这个问题？下面分别讨论量子态的多种说法：

1.描述孤立系统的状态

在量子物理中，量子态描述了一个孤立系统的状态，包含了系统所有的信息。如根据玻恩的波函数统计解释，只要知道了系统量子态的信息，就能给出对系统进行测量的结果。量子态包括纯态和混态。

(http://www.qtc.com.cn/flash/16513263751716.html)

2.描述物质量子化运动状态

量子态通常指宇宙物质量子化运动过程最终的极其混乱的状态，即混沌（无序）态。量子化过程终结（混沌）则转变为有序（可集）过程开始，这种状态称为量子有序态或可积态（可集态）。

现代物理学中，对量子的这两种状态之间转变的逻辑关系理不清，才出现了所谓“量子纠缠”的说法。“量子纠缠”是由于不明白或不理解量子相互作用而对量子现象的表述。如何理解量子相互作用？这个问题涉及用数的几何来演绎推导和刻画：量子是什么、什么是量子耗散的排斥相互作用、什么是量子凝聚和坍缩的吸引相互作用。

当今物理学中量子场概念，也不是从公理出发演绎推导（证明）出来的。爱因斯坦说：“为了真正证明量子关系，需要新的数学语言。”

(https://zhuanlan.zhihu.com/p/357686378)

3.表征微观粒子运动状态

在量子力学中：

1)量子态——是由一组量子数所确定的微观状态。

2)量子数——是表征微观粒子运动状态的一些特定数值。

3)量子——是不可分割的最小量（如光量子即光子，是光的最小量）。

4)量子化——就是存在非连续，呈现离散数值的最小量（量子）。

表征——是指用信息描述某一事物的状态，即：信息符号可以代替某一事物本身。

量子态中的每种量子数，都是量子化的非连续数值，其取值只能是“某个最小量”的整数或是半奇数倍，这个最小量就是量子，其数值与普朗克常数有关，即以普朗克常数为单位，而一个量子化的系统，至少需要一个量子数。

普朗克常数——可以理解为“作用量”的单位，

即：能量 * 时间 = 动量 * 位移 = 普朗克常数的倍数。

作用量（Action）——是一个物理系统内在的演化趋势；如一段运动的作用量，是动能与势能之差对时间的积分；其数值为，能量 * 时间（S = Et）或动量 * 位移（S = px），单位和普朗克常数一样

（S = kh，k是倍数，h是普朗克常数）。

需要指出的是，光子碰巧是基本粒子，但并不是说量子就是基本粒子，只要是最小量即可——就如自旋角动量是最小量h / 2π的倍数，那么最小量h / 2π就是量子，这个量子的倍数就是自旋量子数，即量子数以量子为单位——不过，如果把基本粒子看成“小份能量”的同义词，那么视其为量子的近义词也未尝不可。

h / 2π——称为约化普朗克常数，h是普朗克常数，又写作“ℏ”，读作“h拔”。

量子数的数值，物理上代表着粒子可观测到的状态量，而在未观测之前，这些数值出现的可能性是叠加和纠缠的，

实际中，量子数有很多种，其中自旋量子数，也就是粒子自旋，而在描述原子核外电子运动状态时，有四种量子数：

1)主量子数（轨道能量层级，确定电子能级大小，正整数）。

2)角量子数（轨道空间角动量，确定电子云形状，正整数）。

3)磁量子数（轨道角动量的投影，确定电子云方向，整数）。

4)自旋量子数（自旋的方向，确定电子自旋方向，半奇数）。

例如，下图展示了氢原子的电子图像，包含了主量子数、角量子数、磁量子数——由于自旋量子数没有空间可见性，所以没有体现在图像中。

最后，量子态涉及到一个——泡利不相容原理，即：自旋半奇数的粒子（即费米子），其组成的系统，不能有两个或两个以上的粒子，处在相同的量子态；

4.描述物质微观粒子能量状态

量子态就是量子状态，即微观粒子可能具有的能量状态。

1)原子中的电子具有能级状态，即是说这些电子的能量是量子化的，电子只可能具有某条能级所对应的能量。

2)晶体的电子具有能带状态，即是说这些电子的能量也是量子化的，但电子只可能具有某个能带中的某条能级所对应的能量。

(https://zhidao.baidu.com/question/23因为我的声音有点像被切掉了。要做成的我知道，你反正知道是一方面的方向是吧？

5.描述系统所有信息

量子态是由一组量子数表征，这组量子数的数目等于粒子的自由度数。

早在上个世纪，科学家们就已经开始设想，用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，从而大幅度减少运算时间。如果将未来的量子计算机比作大学教授，今天所谓超级计算机的能力，甚至还比不上刚上幼儿园的小班儿童。量子是不可分的最小能量单位，“光量子”就是光的最小单位。

https://baike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=eca9aca4e9e25a4ed427884f

6.数学描述微观量子系统的状态

在量子力学里，量子态指的是量子系统的状态。态矢量可以用来抽象地表示量子态。

一般而言，量子态可以是纯态或混合态。混合态是由很多纯态组成的概率混合。不同的组合可能会组成同样的混合态。当量子态是混合态时，可以用密度矩阵做数学描述，这密度矩阵实际给出的是概率，不是密度。纯态也可以用密度矩阵表示。哥本哈根诠释以操作定义的方法对量子态做定义：量子态可以从一系列制备程序来辨认，即这程序所制成的量子系统拥有这量子态。

(http://wiki.wosku.com/html/ddf5c2d6f3cce6736805d7d02e35dccb.html)

2020-03-16 09:58:04

7.量子运动的波状态

波是宇宙中某些物质运动时表现出来的一种状态，也是物质运动的一种特征，主要指量子态物质的运动形式。

波是量子运动的一种状态，有时我们把量子也称为量子波。波是构成物质的主要成分。波由波源发出，可运动，有速度，影响着本物质及接触物的形态、形状，还可使物质的分子分离、聚合等，主要依附在原子核表面及周围，表现出物体的某种特性。波从波源发射出来的形式叫辐射，波从波源辐射出来以后以场的形式在宇宙中传播。波本身也是一种能量，主要以动能为主，如核反应产生的动能巨大，并在生活中应用广泛，是构成声、光、温、电、色、味等波体物的基本单位，构成声的波叫声波，构成光的波叫光波，构成温度的波叫温波，也分别叫光能、声能、温能。

虚子也是以波的形式出现的，构成虚子的波是虚波，虚波同样有着巨大的能量。如一个人的影响力是虚能，一个人的影响力大说明他拥有的虚能就大。

能传播波的物质称为介质，波主要在介质中运动。波运动过程中，其传播速度受介质的影响而变化，在不同的介质中，波的传播速度不同。

把拥有波这种运动状态的物质通常称为波态物，也称为波。在宇宙中，波态物很常见，如光、声音、思维、力都是波态物。

波态物在宇宙中运动状态称为波动，能够波动的物质状态就是波态物。波态物在宇宙中数量众多，量子基本上都是波态物。

量子态物质大多都是波态物。如我们能看到的电视信号，就是电磁量子通过波的形式传播的结果。

量源在发射量子，同时也在发射波，波和量子相伴而行，共同构成量子的形态。波由波源向四面八方发出，距离波源越近，波的强度越大，离波源越远，波的强度越小。

8.传统文化中的物质形态

《楞严经》卷三云：＂阿难。水性不定。流息无恒。如室罗城。迦毗罗仙。斫迦罗仙。及砵头摩。诃萨多等。诸大幻师。求太阴精用和幻药。是诸师等。於白月热昼。手执方诸。承月中水。此水为复从珠中出。空中自有。为从月来。阿难。若从月来。尚能远方令珠出水。所经林木。皆应吐流。流则何待方诸所出。不流。明水非从月降。若从珠出。则此珠中。常应流水。何待中宵承白月昼。若从空生。空性无边。水当无际。从人洎天。皆同滔溺。云何复有水陆空行。汝更谛观。月从天陟。珠因手持。承珠水盘。本人敷设。水从何方。流注於此。月珠相远。非和非合。不应水精。无从自有。汝尚不知。如来藏中。性水真空。性空真水。清净本然。周遍法界。随众生心。应所知量。一处执珠。一处水出。遍法界执。满法界生。生满世间。宁有方所。循业发现。世间无知。惑为因缘。及自然性。皆是识心。分别计度。但有言说。都无实义。＂

  ＂阿难，水性是流动不停的，它的流动和停息没有一定不变的规律。就像室罗筏城里的迦毗罗，斫迦罗，以及钵头摩诃萨多等人这些大幻师，他们求取月亮的太阴精，用之和成幻药的情形。这些幻师在月光皎洁如昼的上弦月之夜，手拿方术器具来盛所谓的月精之水。这个水是从他们手中的珠子里生出，还是空中本来就有，或者是从月亮那里来的?阿难，如果水是从月亮那里来的，并且能使离它很远的珠子中有水出来，那麽，月光照过的树木等等，都应流出水来，流出水来，就说明这不是从方术器具中流出来的，不流出水，这清凉水就不是从月亮那里来的。如果水是从珠子里流出来，那麽这个珠子里就应当常有水，何必要在月明皎洁之夜来作法求月精之水呢?如果水是从虚空中生出，那麽，虚空无际无涯，水也应当无涯无际，从人到天，都是水浪滔滔的，可是，为什麽却分别有河流、海洋、山河大地的天空呢?你再仔细观察，月亮高悬天际，珠子用手拿著，珠子里的水用盘子盛著，那水从哪儿流到这里来?月亮和珠子相距如此之处，不能相应也不能相和，这月精之水无从生出。你仍然不知道，在如来藏中，水的本性是空，空的本性生出水，它们本来清净，盈满世间形质器物世界，随顺著众生的识心而现示，应和著众生的认知局限而示现。虽然只是一处拿著珠子，一处流出水来，如果遍法界拿著珠，遍法界就会出水，可见水性遍布一切世间事物，又是从一切世间事物中生出来的。它们哪里有固定不变的处所，它们只是循顺著众生的欲求而显现生发。世间的人们迷悟无知，以为它们是因缘和合而生，是自在自为的，这都是识心分别计度的结果，只要有所言说，都无真实义。＂

本文以七大中水性不定为例，说明物质水的形态不定性，运动状态也是不定。其形态有肉眼可见，也有不可见。宏观的量子概念，中国古人早有详细探索！为何现代中华儿女知道的人很少？其原因值得反思！

现代科技认为水有气态、液态、固态、纳米态。有人认为物质有四态：气态、液态、固态、离子态，又提出第五态。用来解释灵魂状态。现在似乎量子态遍布多学科。

疑问与讨论

1)讨论微观层面的变化。古今有之。当今热议的量子概念，不是什么新鲜事儿。

《楞严经》卷一云：”世尊。譬如行客。投寄旅亭。或宿或食。食宿事毕。俶装前途。不遑安住。若实主人。自无攸往。如是思惟。不住名客。住名主人。以不住者。名为客义。又如新霁。清阳升天。光入隙中。发明空中诸有尘相。尘质摇动。虚空寂然。如是思惟。澄寂名空。摇动名尘。以摇动者。名为尘义。”

“这时侨陈那站起来对如来说：现在我是会中年龄最老的，在初受度的大众之中，独独得到「解」的称名。我是因「客尘」两个字而成就圣果的。世尊，就像旅途行路的人投宿旅舍，睡过吃过之後就整装离开往前走去，并不想安住下来，如果视自己为主人安住下来，那就不会再往前走了。这样来看，不住就叫做客，住就叫做主人，客的含义就是不住。另外，就像清晨阳光初出时烟尘清扬，受光的照射，这些烟尘在空气中清晰分明，呈现出尘世物质世界的形貌，这时烟尘摇晃流动，而空间是寂然不动的，这样来看，澄明寂静叫做「空」，摇动就叫做「尘」，那麽「尘」的含义就可叫做「摇动」。”

这里所说的”微尘”可以看成今天的微细粒子。”微尘”的摇动，永不停息。在光的照射之下，可以清楚的看出。然而人们却看不见虚空。这虚空永远存在。这是量子概念中很少讨论的。

2)不同学科描述微观状态，表述方式是不同的。例如，物理、化学、数学、信息、电磁场；古人的描述则不分学科。哪一种表述方式更为妥帖？

3)上面多种描述量子运动状态。为何不能够确切描述微观状态？显然受学科的局限性的限制。这一切都是思维体攀缘所产生。并非我们的真心心性。

4)微观层面的运动状态的描述。有没有因果关系？怎样证明？就水性而论。现代科技认为水的形态有气态、液态、固态，这几种状态的改变，都是由于温度的变化。可是大千世界，水性不定，水的流向也未可知。天和地都有水。地上的水从何而来？地下的水又因何而生？为何有水涝和干旱灾害？人类并没有搞清楚。这里面就有微观层面的变化。量子理论不能解决。

5)为什么上述描述仍然是以微观粒子的运动方式？其实量子并不是粒子！量子态是由一组量子数表征，这组量子数的数目等于粒子的自由度数。

量子数不是粒子!大多数介绍量子的文章中。普遍认为。量子纠缠就是指两粒子纠缠。显然这两者之间是矛盾的。既然量子不是子。那么量子纠缠为什么是两个粒子纠缠，不是量子数之间的”纠缠”？

6)微观层面的变化，到底是粒子还是波？例如光、地、水、火、风、空，这些变化在微观层面，怎样用数学表示？就电磁场而言，科学家麦克斯韦理论给出的方程组，可以描述其变化。微小光学的专家已经证明。而量子理论的数学表达，能否超越麦克斯韦理论？

7)《楞严经》卷一云：”如来常说，一切尘世器物都是心的现示，一切事物的因果关联，一切世界间事物，都是由於心的作用而结成物体。”

“这个心就应当离弃所有与觉知相关的事物，如色、香、味、触等等尘世器物，这才会有心的整全的本性。”也就是说，量子态的所有相。都是思维体产生的有生灭的、攀缘之相。但是这不完全，缺少的是真心所现的空性。