 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 查看: 2480 | 回復(fù): 12 | |||
fyl7鐵桿木蟲 (正式寫手)
|
[交流]
對(duì)量子測(cè)量問題的一種解釋或解決 已有7人參與
|
||
|
我并不知道我的觀點(diǎn)究竟只是一種解釋，還是對(duì)問題的解決。說“解釋”呢，是因?yàn)樗皇抢昧孔永碚摰囊恍┗炯僭O(shè)（當(dāng)然除了測(cè)量假設(shè)）所做的推導(dǎo)，換句話說，量子測(cè)量假設(shè)不是一條獨(dú)立的假設(shè)。說“解決”呢，是因?yàn)檫@個(gè)觀點(diǎn)可能會(huì)結(jié)束關(guān)于量子理論的許多爭(zhēng)論。 學(xué)過量子力學(xué)的人大概都知道那個(gè)神秘的“態(tài)塌縮”概念，它是以玻爾為首的學(xué)派所提出的“哥本哈根詮釋”對(duì)測(cè)量問題的解釋�！皯B(tài)塌縮”的引入，或者說量子測(cè)量假設(shè)的提出原則上“承認(rèn)”了一種非幺正過程的存在，這明顯與量子理論幺正演化假設(shè)是矛盾的。但是，量子測(cè)量假設(shè)卻與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是吻合的，沒有哪個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪o出一個(gè)“量子疊加態(tài)”。 近些年來，“退相干”的思想變得越來越重要。它的基本要素是“開放系統(tǒng)”，即自然界中幾乎沒有一個(gè)孤立的系統(tǒng)，當(dāng)然整個(gè)宇宙可能除外。關(guān)于退相干的歷史，我了解的并不多，只是知道它與Everett的“多世界詮釋”有關(guān)。退相干的推廣可能要?dú)w功于一個(gè)叫Zurek的人，尤其是他提出了一種“environment-induced superselection”機(jī)制，嘗試解釋量子測(cè)量問題。簡(jiǎn)單說，首先一個(gè)測(cè)量?jī)x器與一個(gè)量子系統(tǒng)發(fā)生作用，我們可以通過儀器的指示讀出測(cè)量后系統(tǒng)所處的狀態(tài)，這實(shí)際上是說儀器與系統(tǒng)之間建立了“關(guān)聯(lián)或糾纏”。當(dāng)然，這里我們把儀器也作為一個(gè)量子體系來看待，只是它在我們眼中顯得“更經(jīng)典”而已。當(dāng)把這個(gè)測(cè)量過程放到一個(gè)大的環(huán)境中時(shí)，環(huán)境與儀器的作用會(huì)導(dǎo)致儀器處于確定的狀態(tài)上，我們根據(jù)儀器的確定狀態(tài)就可以讀取測(cè)量后量子體系的狀態(tài)。具體的細(xì)節(jié)，有興趣的讀者可以參看Zurek的一篇題為“Decoherence and the Transition from Quantum to Classical – Revisited”的介紹性文章。總而言之，這種機(jī)制是說，環(huán)境“選擇”了儀器的狀態(tài)，從而得出確定的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)然經(jīng)過多次測(cè)量，我們就可以得出相應(yīng)結(jié)果的幾率。 Zurek的機(jī)制不是完美的，它也存在很多“專業(yè)性”的毛病，比如利用“partial trace”得出幾率的方法利用了“循環(huán)論證”。也就是說，這個(gè)機(jī)制實(shí)際上是對(duì)環(huán)境進(jìn)行了測(cè)量，這根本沒有解決測(cè)量問題。其它的一些問題，有興趣的讀者可以參閱下面要提到的我的文章。盡管Zurek的機(jī)制并沒有解決測(cè)量問題，但是退相干的思想?yún)s是極其重要的，因?yàn)樗峁┝艘环N“從幺正中得出非幺正”的方法。上面提到的partial trace是其中的一種，但并不是唯一的一種。我的工作就是提出另一種退相干的方法，從而嘗試解釋測(cè)量問題。 說的再簡(jiǎn)單些，退相干實(shí)際上給我們提供一種對(duì)系統(tǒng)的“粗�；╟oarse grained）”的近似描述。這種近似的原因是，我們無法精確地跟蹤大量粒子（或自由度）的演化。在Zurek的機(jī)制中，環(huán)境提供了大量的我們無法描述的自由度，通過partial trace，我們可以將這些自由度忽略掉。那么是否存在另外一種“忽略”的方法呢？ 為了讓讀者更清晰地理解我的方法，我舉一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的例子。一根長(zhǎng)長(zhǎng)的水管，當(dāng)我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)地看著它的時(shí)候，它看起來只是“一條線”；只有當(dāng)我們走近去看它，它的另一個(gè)維度才顯現(xiàn)出來。這就是說，同一個(gè)根管子，當(dāng)觀察的條件不同時(shí)，我們給出的描述是不同的。很明顯，遠(yuǎn)處觀察得出的描述是近處觀察得出描述的一種“粗�；苯�，即另外一個(gè)維度被忽略了。與partial trace不同，這種忽略不是我們“沒有任何緣由地”將那個(gè)維度給trace掉，而是源于我們觀察條件的限制。 現(xiàn)在，我們回歸正題，嘗試描述一個(gè)開放系統(tǒng)，即一個(gè)量子系統(tǒng)與它的環(huán)境組成的封閉系統(tǒng)。原則上說，這種封閉系統(tǒng)在所有的幺正演化下是“遍歷（ergodic）”的，即從某一個(gè)狀態(tài)開始演化，我們可以得到任何一個(gè)狀態(tài)。這相當(dāng)于我們從“近處”觀察這個(gè)封閉系統(tǒng)，觀察條件是所有的幺正演化。那么，如果我們僅僅依靠一部分幺正演化呢？顯然，這次觀察條件降低了，相當(dāng)于我們從“遠(yuǎn)處”觀察同一個(gè)封閉系統(tǒng)。答案是明顯的，我們一定會(huì)得到一個(gè)關(guān)于封閉系統(tǒng)的粗粒化近似。這就是我的工作的核心思想，即找到那部分幺正演化可以描述量子測(cè)量。這部分演化所依賴的條件就是[O,U]=0，其中O是觀測(cè)量，U是演化算符。將所有滿足這個(gè)條件的幺正演化組成一個(gè)群G，利用它就可以給出封閉系統(tǒng)（其中環(huán)境是測(cè)量?jī)x器）的粗�；枋�。由于群G很難被描述，通過引入一種random phase幺正算符，我們可以得到另一個(gè)有效的群G’。這實(shí)際上是一次進(jìn)一步的random phase近似。簡(jiǎn)單說，幺正演化中會(huì)存在相位因子。當(dāng)存在大量的幺正演化時(shí)，這些相位因子的細(xì)節(jié)我們將無法精確考察，只能進(jìn)行隨機(jī)化處理，這種隨機(jī)化得作用就相當(dāng)于partial trace。通過這兩次近似，我們可以構(gòu)造出不依賴random phase的密度算符，從而得到測(cè)量所得的統(tǒng)計(jì)系綜。 具體的細(xì)節(jié)，可以參看我的文章http://arxiv.org/abs/1409.7167v1。其中利用了一些比較抽象的數(shù)學(xué)描述，比如等價(jià)類，商空間等等，但基本思想還是很容易理解的。文章結(jié)論是，量子測(cè)量的確定結(jié)果或統(tǒng)計(jì)系綜是由儀器中所包含的大量自由度引起的，它們與被測(cè)量的系統(tǒng)進(jìn)行著我們無法精確跟蹤的相互作用。因此“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”地看，我們只是看到了儀器的表觀所指示的狀態(tài)。另外，宏觀系統(tǒng)中大量的自由度也可以用來解釋為什么它們大都顯得是“經(jīng)典的”，原因也是我們只是“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”地看；而我們只能“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”地看的原因是，我們自己也是由大量自由度組成的宏觀系統(tǒng)，詳見我的文章。 總的說來，我的工作對(duì)整個(gè)量子測(cè)量問題以及宏觀系統(tǒng)的經(jīng)典性質(zhì)給出了一種全局性的考察。其基本思想是退相干，核心思想是“觀察條件”的不同導(dǎo)致描述的不同。如此，量子測(cè)量假設(shè)并不是獨(dú)立的假設(shè)，而只是其它假設(shè)的推論以及近似（退相干）而已。 |
回復(fù)此樓» 猜你喜歡
一志愿中南化學(xué)337求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
281求調(diào)劑（0805）
已經(jīng)有23人回復(fù)
-
265求調(diào)劑
已經(jīng)有9人回復(fù)
-
279分求調(diào)劑 一志愿211
已經(jīng)有10人回復(fù)
-
招收調(diào)劑碩士
已經(jīng)有12人回復(fù)
-
296求調(diào)劑
已經(jīng)有8人回復(fù)
-
招收博士1-2人
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
085700資源與環(huán)境308求調(diào)劑
已經(jīng)有11人回復(fù)
-
274求調(diào)劑
已經(jīng)有8人回復(fù)
-
290求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
» 本主題相關(guān)價(jià)值貼推薦，對(duì)您同樣有幫助:
- 有沒有人研究量子技術(shù)用于導(dǎo)航，地磁、弱磁測(cè)量的？
已經(jīng)有42人回復(fù)
- 量子力學(xué)中的動(dòng)量算符竟是如此復(fù)雜
已經(jīng)有31人回復(fù)
- 關(guān)于--熒光量子產(chǎn)率--測(cè)定的具體問題求解�。�！
已經(jīng)有17人回復(fù)
- 《自然•通訊》雜志報(bào)道北大量子材料科學(xué)中心江穎等發(fā)現(xiàn)一種新奇的二維冰結(jié)構(gòu)
已經(jīng)有6人回復(fù)
- 光催化反應(yīng)的量子產(chǎn)率怎么測(cè)��？
已經(jīng)有5人回復(fù)
- 關(guān)于量子力學(xué)和量子場(chǎng)論的關(guān)系的一系列疑問
已經(jīng)有31人回復(fù)
- 本人對(duì)量子力學(xué)的重新詮釋
已經(jīng)有65人回復(fù)
- 量子點(diǎn)的熒光顯微鏡測(cè)試
已經(jīng)有9人回復(fù)
- 有關(guān)量子產(chǎn)率的測(cè)定
已經(jīng)有22人回復(fù)
- [求助]用全量子理論解釋一個(gè)你熟悉的物理現(xiàn)象
已經(jīng)有18人回復(fù)
- 關(guān)于量子塌縮（quantum collapse），大家是怎么理解的，現(xiàn)在最新的研究是怎樣的�。�
已經(jīng)有8人回復(fù)
- 【求助】問幾個(gè)關(guān)于量子力學(xué)的基本問題
已經(jīng)有11人回復(fù)
fyl7
鐵桿木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 40 (小學(xué)生)
- 金幣: 15327.7
- 紅花: 10
- 帖子: 882
- 在線: 76.2小時(shí)
- 蟲號(hào): 448055
- 注冊(cè): 2007-11-01
- 性別: GG
- 專業(yè): 理論物理
3樓2014-09-27 11:34:24
霄居主人
至尊木蟲 (著名寫手)
- 應(yīng)助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 12309.9
- 散金: 25
- 紅花: 1
- 帖子: 1682
- 在線: 140.3小時(shí)
- 蟲號(hào): 1416886
- 注冊(cè): 2011-09-25
- 性別: GG
- 專業(yè): 光學(xué)
4樓2014-09-28 14:59:25
metaliium
銀蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 69 (初中生)
- 金幣: 2368.1
- 散金: 25
- 紅花: 12
- 帖子: 439
- 在線: 118.4小時(shí)
- 蟲號(hào): 1916175
- 注冊(cè): 2012-07-30
- 專業(yè): 凝聚態(tài)物性 II ：電子結(jié)構(gòu)
2樓2014-09-27 06:11:21
474327768
鐵桿木蟲 (知名作家)
- 應(yīng)助: 39 (小學(xué)生)
- 金幣: 7738.8
- 散金: 10
- 紅花: 7
- 沙發(fā): 2
- 帖子: 9470
- 在線: 333.2小時(shí)
- 蟲號(hào): 2018113
- 注冊(cè): 2012-09-21
- 性別: GG
- 專業(yè): 凝聚態(tài)物性 II ：電子結(jié)構(gòu)
5樓2014-09-28 19:02:02
xichangzjw
鐵桿木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 9 (幼兒園)
- 金幣: 3962.3
- 散金: 3000
- 紅花: 8
- 帖子: 735
- 在線: 525小時(shí)
- 蟲號(hào): 2595530
- 注冊(cè): 2013-08-13
- 性別: GG
- 專業(yè): 力學(xué)
6樓2014-09-28 19:16:10
  |
7樓2014-09-28 20:28:57
feng884619
木蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 16 (小學(xué)生)
- 金幣: 4693.8
- 散金: 30
- 紅花: 2
- 帖子: 504
- 在線: 278.3小時(shí)
- 蟲號(hào): 412536
- 注冊(cè): 2007-06-25
- 專業(yè): 基礎(chǔ)物理學(xué)
8樓2014-10-03 19:42:41
|
|
9樓2014-10-04 11:28:59
racoon01
專家顧問 (著名寫手)
-
專家經(jīng)驗(yàn): +213 - 物理EPI: 25
- 應(yīng)助: 212 (大學(xué)生)
- 金幣: 24355.2
- 散金: 27
- 紅花: 71
- 帖子: 2438
- 在線: 643.2小時(shí)
- 蟲號(hào): 1282452
- 注冊(cè): 2011-05-01
- 專業(yè): 中國(guó)近代史、現(xiàn)代史
- 管轄: 物理
10樓2014-10-04 12:09:46
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 fyl7 的主題更新
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 265求調(diào)劑 +9 | 梁梁校校 2026-03-19 | 9/450 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 279分求調(diào)劑 一志愿211 +9 | chaojifeixia 2026-03-19 | 10/500 |
|
|
[考研] 286分人工智能專業(yè)請(qǐng)求調(diào)劑愿意跨考！ +3 | lemonzzn 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 08工學(xué)調(diào)劑 +4 | 用戶573181 2026-03-20 | 4/200 |
|
|
|
[考博] 申博26年 +3 | 八6八68 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 085600材料與化工調(diào)劑 324分 +10 | llllkkkhh 2026-03-18 | 12/600 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑，一志愿:南京航空航天大學(xué)大學(xué) ，080500材料科學(xué)與工程學(xué)碩，總分289分 +3 | @taotao 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 化學(xué)求調(diào)劑 +3 | 臨澤境llllll 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 一志愿 西北大學(xué) ，070300化學(xué)學(xué)碩，總分287，雙非一本，求調(diào)劑。 +3 | 晨昏線與星海 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 一志愿華中科技大學(xué)，080502，354分求調(diào)劑 +4 | 守候夕陽(yáng)CF 2026-03-18 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 085600材料與化工 +5 | 安全上岸！ 2026-03-16 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 化學(xué)工程321分求調(diào)劑 +15 | 大米飯！ 2026-03-15 | 18/900 |
|
|
|
[考研] 08工科 320總分 求調(diào)劑 +5 | 梨花珞晚風(fēng) 2026-03-17 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 085601專碩，總分342求調(diào)劑，地區(qū)不限 +5 | share_joy 2026-03-16 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 材料與化工專碩調(diào)劑 +5 | heming3743 2026-03-16 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 283求調(diào)劑 +3 | 聽風(fēng)就是雨； 2026-03-16 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 070300化學(xué)學(xué)碩求調(diào)劑 +6 | 太想進(jìn)步了0608 2026-03-16 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 070303 總分349求調(diào)劑 +3 | LJY9966 2026-03-15 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 0856求調(diào)劑 +3 | 劉夢(mèng)微 2026-03-15 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 297求調(diào)劑 +4 | 學(xué)海漂泊 2026-03-13 | 4/200 |
|