物理学哲学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/赵国求 研究员,武汉市学科带头人,专著十部,国内外发表论文六十余篇。

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量子力学曲率解释中的Schroedinger猫

已有 5233 次阅读 2008-8-9 08:01 |个人分类:物理学哲学

3、量子力学曲率解释中的Schroedinger

其实,Schroedinger猫悖论的出现并不在于人们忽视了猫的无穷多内部微观自由度,而在于混淆了微观非连续作用和宏观连续作用,微观量子概率和宏观经典概率的根本区别。在于将微观符合量子概率演化规律的波函数,不加区分地应用于宏观客体。尽管量子力学认为,量子理论对宏观乃至宇观都普遍适用,但当与人类的宏观经验层次相联系时,我们就不能毫不顾及量子现象对于宏观经验产生的逻辑基础的适用性。不能不顾及量子现象与宏观象的本质区别。如果用掷骰子相比,微观的骰子既可以掷出“1”点或者“2”点的状态,还可以掷出“1”+“2”同时存在的状态及附加的相干项,而宏观的骰子则只能掷出“1”点或者“2” 点的状态而没有相干项

仔细分析,Schroedinger猫理想实验,实际上由两部分不同性质的构件组成。一部分是衰变的原子,符合量子概率的演化规律 ,具有相干性;另一部分是锤子、玻璃瓶、毒药、猫等宏观组件,它符合宏观经典概率的演化规律 ,没有相干性。

在原子世界,能量的接收和矢放是一份一份的,不连续的,因而相互作用在能级之间的体现是不连续的。能级间的突变性,为独立的相干波源,波函数的正交性和线性叠加特征提供了物理基础。处在微观世界的原子,其波函数符合量子概率的演化规律,具有相干性,既衰变又不衰变的叠加态原子=α|↑+β|↓  是方程的解。

在宏观世界,如实验中的锤子、瓶子、猫等,能量的变化均是连续的,没有能级跃迁的概念,相互作用在能级之间的体现是连续的.锤的不动,玻璃瓶的,猫的都不存在突变。自身的连续作用,亦或环境的影响,独立的相干波源消失,也使宏观客体在自纠缠中,能自动退相干,自动完成量子测量,实现量子概率向宏观概率的转化。这就是宏观物体的退相干机制。

可见,宏观的锤、瓶、猫均可简化为宏观质点的运动。位置和动量可以对易,具有相同的本征函数。它们的运动均是决定论的,遵从宏观经典概率的演化规律,没有波的干涉效应。|动>+|不动>、|好>+|破>、|死>+|活>突变的叠加态不存在[3]

由此,我们认为Schroedinger猫悖论之所以产生,其根源在于:

1)误认为电子宏观猫具有完全相同的量子概率属性。实际上,由于宏观连续作用的自动引入,自纠缠就能使宏观猫自动退相干。宏观客体相干性的自行消失,使宏观猫最终只遵从宏观经典概率的演化规律。宏观猫没有|死>+|活>突变叠加态。

2)由于忽视了原因1),基于Von·Neumann假设,Schroedinger把原子衰变、锤的运动、瓶的好破、猫的死活都纳入量子概率的演化范畴,关猫的笼子里成了一锅量子汤开箱动作作为量子概率宏观经典概率的转化条件,是量子测量的错位。

3)要想Schroedinger猫悖论不复存在,办法就是将开箱动作放在衰变原子上,让原子退相干,使量子概率向宏观经典概率的转化,即量子测量在这里进行。电子波和光波失去了相干性,变成了实体的电子和光子,加上宏观的猫在自纠缠中自动退相干,这就化解了Von·Neumann假设危机。在上述Schroedinger猫宠中,锤的运动、瓶的好损、猫的死活都将遵从宏观经典概率的演化规律,是决定论的,与宏观经典概率不相悖。打开笼盖,不管你看还是不看,猫要么死了,要么还活着。

这就是量子力学曲率解释对Schroedinger猫悖论的详细分析。



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1 徐磊

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