波函数坍缩与量子退相干之内涵
胡 良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要:量子力学是研究微观粒子运动的规律,具体来说,研究基本粒子,原子核,原子,分子及凝聚态等的理论。量子退相干(脱散现象),是指所关注的系统与环境的相互作用,从而导致相位信息的丧失。
关键词:波函数坍缩,量子退相干,量子三维常数
作者:总工,高工,硕士
1波函数坍缩的内涵
量子力学是研究微观粒子运动的规律,具体来说,研究基本粒子,原子核,原子,分子及凝聚态等的理论。
粒子的行为可用概率云表,即,采用波函数来预测一个粒子可能的特性(位置和速度),例如,量子纠缠及不确定性。
一个物理体系的状态可由波函数表达,而波函数的任意线性叠加仍然表达体系的一种可能状态;能够对应于代表该量的算符对其波函数的作用;其波函数模平方,则代表作为其变量的物理量出现的几率密度。
玻色子属于对称状态的粒子,自旋为整数的粒子(如光子)是对称的。费米子属于反对称状态的粒子,自旋为半数的粒子(如电子,质子及中子)是反对称的。
电子在通过双狭缝时,体现干涉现象。例如,当多次发射单个电子(或者一次发射多个电子),感光屏上将出现明暗相间的干涉条纹,体现了电子的波动性(体现一定的分布概率)。
对于由多个粒子组成的系统状态,无法被分离为其组成的单个粒子的状态,此是,单个粒子的状态体现为纠缠态。对于纠缠的粒子具有特有的属性;例如,对其中一个粒子的进行测量,可导致整个系统的波包立刻塌缩;这意味着,也影响到另一个与被测量的粒子纠缠的粒子。
2量子退相干(脱散现象)的内涵
量子退相干(脱散现象),是指所关注的系统与环境的相互作用,从而导致相位信息的丧失。具体来说,当两者相互作用时,在动能上将会出现随机扰动的热交换;这意味着,相位信息上将会因为随机扰动而发生量子退相干(脱散现象)。
从另一个角度来看,量子退相干(量子脱散)是指量子系统状态之间相互干涉的性质,可随着时间逐步丧失。在脱散之前,显示出粒子具有波动特性;而量子退相干(脱散)之后,剩下两个独立的波包相加,则体现宏观下物体属性。
值得一提是,量子退相干(脱散现象)不仅仅因环境存在而发生;进行量子测量时,也会发生一定程度的量子退相干(脱散)。
开放系统促成了量子退相干。值得注意是,量子退相干时间尺度较长,才能够较容易观测到量子退相干。
3波函数坍缩与量子退相干的联系
波函数坍缩与量子退相干具有一定的联系,但也有一定的区别。波函数坍缩是指量子力学体系与外界发生某些作用后,波函数发生突变,变为其中一个本征态(或有限个具有相同本征值)的本征态的线性组合现象;波函数坍缩体现了在单次测量中被测定物理量值是确定的。
量子退相干是量子系统与环境因量子纠缠而产生的结果。由于宇宙中不存在绝对的孤立系统;因此,每个量子系统都会与外在环境耦合,发生量子纠缠。
例如,月亮围绕地球运行,如果晚上十点整,观察月亮,可确认月亮当时的准确位置;从量子力学来看,体现为波函数坍缩。
如果第二天凌晨二点整,再观察月亮,也可确认月亮当时的准确位置;从量子力学来看,也体现为波函数坍缩;但与上次的位置有所不同。这就是波函数坍缩的内涵。
而,如果用另一个天体碰撞月亮,让月亮离开地球,围绕太阳(或银河系中心)运行,则体现为量子退相干(脱散现象)。
Quantum three-dimensional constant theory
Hu Liang
Shenzhen Hongyuanqing Industrial Co.Ltd, Shenzhen ,518004, China
Abstract: The quantum three-dimensional constant (Hu), Hu=h*C*Vp*C^(3), embodies the intrinsic relationship between the speed of light (C) and the Planck constant (h).For example, the moon orbits the earth. If the moon is observed at 10 o'clock in the evening, the exact position of the moon can be confirmed. From the perspective of quantum mechanics, it is embodied as a wave function contracture.
If the second day of the next morning, and then observe the moon, you can also confirm the exact position of the moon at that time; from the perspective of quantum mechanics, it also appears as a wave function contraction; but it is different from the previous position. This is the connotation of the wave function collapse.
However, if another celestial body collides with the moon, letting the moon leave the earth and running around the sun, it is reflected in quantum decoherence (disengagement).