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“叠加态”是个量子术语,经典物理观念对叠加态的含义及表述是不认同的、排斥的。如何能让人们以习惯的经典思维方式去理解量子的这个叠加态是科学普及工作的一项必要任务,这对即便是从事物理学工作的学者也或是有益。
于我而言,叠加态不但是应该认同,而且也是可以理解的。在微观世界里,“波-粒二象性”已是被普遍接受的。这样问题就简单了,波-粒二象性就是一种叠加态,是波态与粒态的叠加。本质上说,叠加态是种数学描述,是由于现实手中只有两种典型的描述,而被描述对象又非这两典型中的任何一个,却是都兼而有之,因此,是不得已而为之的数学事。
我想强调的是,叠加态是一种状态,叠加是个数学操作,而非两种状态的机械式叠加,也不是两种状态之间的随机切换,我不大乐见哥本哈根学派的这种态间随机切换的生硬诠释,我想这或许也是爱因斯坦排斥叠加态的原因吧。
另一方面容易帮助我们理解的是,我们要认识到,量子力学是对事物的统计性描述,在多数情况下,叠加态是个过程。因此,就某一时刻而言是不能构成“态”的,只在极小的时间段内或可称之形成了某种“态”,但这种似有似无的态会因为微扰使其可在与其相似的简并态之间随微扰之机切换。
比如说,电子的自旋就是个叠加态。详细地说,不存在某个有确定自旋方向的电子,电子的自旋方向是在测量时被确定下来的,自旋成为了测量的效应。这就是他们称之的波函数坍缩,“坍缩”具有拟人化特征,“坍缩”用词进一步推高了量子力学的神秘化,彰显了哥本哈根学派的神秘主义色彩。对于微观世界,测量不但是种作用,并且是很强的作用,电子在被测量后不会保持原被测量时的自旋方向,而是又回到了叠加态。
对于光子,情况则有所不同。一束光子中虽然可以取有各个方向的偏振,但具体到某个光量子却只能有一个确定方向的偏振,光量子的偏振就不具叠加态特征,光量子的偏振方向也不会因检偏器的检测而改变,更不会发生随机变化,这可能与光量子的电中性属性不易参与除吸收之外的作用有关。
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