【討論】再談量子力學

[chuo 10]

在開始我的問題前，要先說聲抱歉 之前一位學長所提出有關於雙狹縫干涉的問題，越想越覺得我那時所做的回復不是很恰當，一直在思考如何去更正 後來決定我應先就量子力學中我所不清楚、觀念模糊的部分在做深入一點的瞭解，也順便提出一些一直以來我在量子力學這塊領域的困惑~ 我知道類似的討論以前就有過了，不過相信過了幾年，大家的思考跟理解應該會有不同的轉變，量子力學的概念也越來越為大家所熟悉，so...有興趣的人我們再談量子力學吧 :D

1.「纏結」(entanglement)是不是一種可以被量化的概念??如果是的話..我最大的疑問在於它是如何被量化??也就是說我們如何說明一個系統中只有一點纏結或有很多纏結??(在早一點的文獻中，似乎都是把量子力學視為是一種全有或全無的概念:o !?)

喔~還有還有!!我們都知道能量遵循著熱力學理論(不論核能、化學能或什麼都一樣) 那麼我們有類似熱力學定律的一般性的纏結理論嗎?

2.有一派說法認為量子位元中能儲存無限量的古典資訊(:s ) 但是我們最後只能讀取其中的一個位元，而至於是哪個則是由它的機率決定? 但是..我沒有理解錯的話，費曼的觀點好像跟這個說法有很大的出入(sorry..一時找不到很確定的資料 Orz..)，就這一點，各位的看法呢?

其實我還有好多好多的問題...xd

不過先這樣吧，我想就這兩個問題我們就可以討論一段時間了吧 [c]

體諒國三生的忙碌啊...:P

[風幽靈 10]

有四個主題可討論，但每個主題都以問題建立，要切題有難度...

纏結被量化？

我看了維基的解釋，覺得纏結只是現象的名詞。會有人說"有兩個蒸發"嗎？

量化應該只是說一系統內並不是所有量子都被纏在一起，可能是兩個子系統

(新增)再看一次維基，注意到是同狀態的電子，使我聯想到若不考慮現有的前三維，則在後面幾維他們可以是相鄰甚至是重疊的，而其中的連結可解釋為類似蟲洞的型式。若用重力波做實驗，則有可能測出他們的關係

熱力學的纏結？

把一杯水分成兩杯，離得遠遠的，然後一杯加熱另一杯溫度也升高的意思嗎？

我對纏結尚未有整體的定義

量子位元中能儲存無限量的古典資訊？

也就是我們如果能運用這東西，就可以在一個粒子內存進所有已知的知識，變成一本不可分割且一次看一頁的書

[清純小百合 10]

在開始我的問題前，要先說聲抱歉 之前一位學長所提出有關於雙狹縫干涉的問題，越想越覺得我那時所做的回復不是很恰當，一直在思考如何去更正 後來決定我應先就量子力學中我所不清楚、觀念模糊的部分在做深入一點的瞭解，也順便提出一些一直以來我在量子力學這塊領域的困惑~ 我知道類似的討論以前就有過了，不過相信過了幾年，大家的思考跟理解應該會有不同的轉變，量子力學的概念也越來越為大家所熟悉，so...有興趣的人我們再談量子力學吧 :D

1.「纏結」(entanglement)是不是一種可以被量化的概念??如果是的話..我最大的疑問在於它是如何被量化??也就是說我們如何說明一個系統中只有一點纏結或有很多纏結??(在早一點的文獻中，似乎都是把量子力學視為是一種全有或全無的概念:o !?)

喔~還有還有!!我們都知道能量遵循著熱力學理論(不論核能、化學能或什麼都一樣) 那麼我們有類似熱力學定律的一般性的纏結理論嗎?

2.有一派說法認為量子位元中能儲存無限量的古典資訊(:s ) 但是我們最後只能讀取其中的一個位元，而至於是哪個則是由它的機率決定? 但是..我沒有理解錯的話，費曼的觀點好像跟這個說法有很大的出入(sorry..一時找不到很確定的資料 Orz..)，就這一點，各位的看法呢?

其實我還有好多好多的問題...xd

不過先這樣吧，我想就這兩個問題我們就可以討論一段時間了吧 [c]

體諒國三生的忙碌啊...:P

在討論你的問題之前 我覺得應該讓你自己試著說看看

什麼是量子力學??

[chuo 10]

在討論你的問題之前 我覺得應該讓你自己試著說看看

什麼是量子力學??

其實費曼就說過一句名言：「沒有人"懂"量子力學」 XD

如果要簡單定義量子力學的話，那顧名思義那麼就是對解釋具量子性物體(同常在微觀的世界中，如光紫、電子這種粒子上可以發現它的量子性)其量子性的一種概念，如同我們是用牛頓的力學來描述我們身處的巨觀世界。

而正因為在日常生活中，我們絕少能體會到、觀察到物體的量子性，且物體在量子態時許多行為是違反我們的"常理"、"知識"，故我們在討論它時時常會以我們熟悉的巨觀世界來解釋量子世界中的現象，而造成許多的混淆和懷疑~

而我們現在較熟悉的部分只在於包括量子編碼、量子糾錯、纏結理論、遠傳...等等片面的應用理論上，所以基本上我比較想討論的是關於最基本的概念，和對於量子的一般性理論這部分。

以上是我的回復...如果有觀念錯誤或表達不清的地方請學長幫忙指證~謝謝 ：）

[風幽靈 10]

沒有人懂，但我們正試著在懂，而討論是個好方法

常理和知識都以經驗累積，但物理本質並不需要經驗，所以用這兩者討論物理容易出錯

在你想談的部份，你有什麼想法？

===========

量子位元中能儲存無限量的古典資訊？

也就是我們如果能運用這東西，就可以在一個粒子內存進所有已知的知識，變成一本不可分割且一次看一頁的書

假設這正確，則代表量子位元中必須可分割出無限的狀態或某種向量，以成為儲存資料的空間，也同時代表粒子可無限分割，沒有基本單位

這是我對它的解釋，我並沒有想法，因為我突然想到質能可互換，而能量可無限分割，當粒子夠小時，我根本不知道它應該是粒子或只是過多能量集中於一點產生的現象

[justkobe 10]

物理大師費曼曾經說過:量子理論的奧秘都隱藏在雙狹縫中!

費曼始終沒有懷疑量子力學的正確性...

「沒有人"懂"量子力學」

這句話,我想你可能需要仔細的看完原出處的上下文

你會有不同的體認的~~~

Entanglement 比較好的說法是一種態(state)

以比較簡單的口語來說明的話

Entanglement:

兩個量子系統(如兩個光子的極化態)相距很遠並且它們之間可能不再存在力學上的交互作用,且兩者是保持在糾纏態的話,則當其中一個量子狀態改變或測量,則糾纏態內的另一個量子會跟著改變.

量子糾纏的概念最早可以在1935年愛因斯坦質疑量子理論的論文中找到

因為該論文的作者是A. Einstein, B. Podolsky, N, Rosen

所以論文中提出的光子假想實驗稱為EPR

後來在1964年,歐洲的CERN有提出一個可以實際驗證EPR實驗的統計結果

才在1980年代,由Aspect領導的研究群以實驗證明量子糾纏是一個真正的物理現象

至於量子位元可以儲存無限量的古典資訊?

下次再談吧...好想睡覺^o^

[chuo 10]

嗯...我並沒有在說費曼質疑量子力學 Orz...打這句出來只是開個玩笑而已 :p

嗯，我想首先我們還是再提一次，基本上纏結在一起的物體中的成員沒有個別的量子態，這跟單一量子位元存在的狀態不同喔！

至於量度纏結，指的應該有所謂"纏結度最高的量子位元(標準e-位元)"等狀態的量度，不過我一直無法瞭解這部分，像是我們要如何去解釋2/3e-位元這種東西?

至於無限量資訊的部分，我現在的想法是傾向於反對此一說法，畢竟按照這種說法，那代表在我們去測量時，他會自動抹去「無限大-1」那部分...宇宙何必把自己搞得如此費力呢？(就像我們會去把"每個可能發生的事"都儲存起來嗎?)

[清純小百合 10]

嗯...我並沒有在說費曼質疑量子力學 Orz...打這句出來只是開個玩笑而已 :p

嗯，我想首先我們還是再提一次，基本上纏結在一起的物體中的成員沒有個別的量子態，這跟單一量子位元存在的狀態不同喔！

至於量度纏結，指的應該有所謂"纏結度最高的量子位元(標準e-位元)"等狀態的量度，不過我一直無法瞭解這部分，像是我們要如何去解釋2/3e-位元這種東西?

至於無限量資訊的部分，我現在的想法是傾向於反對此一說法，畢竟按照這種說法，那代表在我們去測量時，他會自動抹去「無限大-1」那部分...宇宙何必把自己搞得如此費力呢？(就像我們會去把"每個可能發生的事"都儲存起來嗎?)

什麼是無限大-1??

[風幽靈 10]

嗯，我想首先我們還是再提一次，基本上纏結在一起的物體中的成員沒有個別的量子態，這跟單一量子位元存在的狀態不同喔！

我覺得這句話好像是跟我說，基本上我認為你誤解了我的意思，如果不是，那麼就隱含了"看透這個電子，就能知道其他電子"這份意思，這正確與否？

[chuo 10]

清純小百合:

無限大-1 指的是因為我們最後只能提出、讀取一個結果(一個狀態)，所以說其他的部分是無限大減一，耶...不過這樣的說法好像怪怪的... = =?

風幽靈：

喔,我那句話沒有在特別對誰說啦 你的問題我不太明白耶 你是指說..嗯就拿前面有人提到的EPR舉例好了，測量一個電子如果它的spin是順時針，那麼另一個就一定是相反這個意思嗎？？

其實我只是再提醒一次：一個粒子依然有明確的狀態，只不過他可以是不同古典狀態的疊加，而纏結的青況是其成員沒有個別明確的量子態的觀念~ 所以我們在特別討論纏結時，要小心把單一量子位元型態的東西直接套進來~~

[清純小百合 10]

清純小百合:

無限大-1 指的是因為我們最後只能提出、讀取一個結果(一個狀態)，所以說其他的部分是無限大減一，耶...不過這樣的說法好像怪怪的... = =?

為何最後只能提出、讀取一個結果(一個狀態) 這又跟量子力學有何關係??

[chuo 10]

啊!? 因為當你一去測量(最簡單的讀取方式)時它的量子態就崩塌啦，你當然只可能會有一種結果留下，這跟量子力學無關........= =?

[風幽靈 10]

那麼

纏結在一起的物體中的成員沒有個別的量子態，這跟單一量子位元存在的狀態不同喔！

就要改成

纏結在一起的物體中的成員有個別的量子態，且跟單一量子位元存在的狀態不同

不然能存放的資訊的確是無限大

若我們只需要手動改變一個粒子即可迫使很多個粒子改變，進而控制可能趨近無限的粒子，且我們可觀察到的那一顆並無個別量子態(也就是我們能知道被迫使改變的粒子量子態)，那麼就等同無限資訊

====================

我沒讀過量子力學，我只是就現有文字推廣，如果有遺漏需考慮的因素請告知

[chuo 10]

no~~纏結的狀態中，應該是只有全體才有明確的狀態，其中的成員沒有各別的量子態的！

也許我哪裡的敘述有點模糊或有遺漏，能不能請學長詳述一下你的推論？

學長的意思是有趨近無限多個粒子纏結在一起？

不過這樣的推論就掉入我一直在講的，把單一量子態跟纏結狀態混在一起囉 所謂儲存無限大的資訊是指在單一粒子的量子態時，其是否可以以疊加的形式儲存無限多的古典資訊。

且我們可觀察到的那一顆並無個別量子態(也就是我們能知道被迫使改變的粒子量子態)

sorry..這句話的意思是? 既然我們觀察到的那一顆沒有個別量子態，我們怎麼知道被迫使改變的粒子的量子態???

[清純小百合 10]

啊!? 因為當你一去測量(最簡單的讀取方式)時它的量子態就崩塌啦，你當然只可能會有一種結果留下，這跟量子力學無關........= =?

那可以請問一下何謂量子態?? 其實我一直不是很懂這個觀念是什麼耶XD

還有簡單的古典資訊為什麼要採取量子態?

為什麼資料讀取之後就會破壞量子態??

這跟只有一種結果又有何關係??

可以幫我解答一下嘛?? 謝謝^^

[風幽靈 10]

我的推論很完整，從引用的那兩句可推到無限資訊，而改後不會

無限大的資訊是指在單一粒子的量子態時，其是否可以以疊加的形式儲存無限多的古典資訊。

我討論的跟這點沒關係，我只因為"無限資訊"是錯的，所以利用這點做推理，得到我引用的那句可能有問題。所以最後有問我是不是少考慮某些因素造成推論錯誤

纏結的狀態中，應該是只有全體才有明確的狀態，其中的成員沒有各別的量子態的！

這句話簡化後像在說1+1=2，1卻不是1。所以量子態在三維內不完整，而需觀察更高維部份(複數座標系)，那麼就現有科技，我們看到什麼沒有？

[訪客]

這是我對它的解釋，我並沒有想法，因為我突然想到質能可互換，而能量可無限分割，當粒子夠小時，我根本不知道它應該是粒子或只是過多能量集中於一點產生的現象

能量都量子化了怎麼無限分割？

[九天驚虹 10]

我認為

國中生對量子力學 只要稍微有一些概念就好了

不必急著去研究

(若真有心要學 也幾乎是件不可能的事 因為那需要的數學遠遠超過國中生的程度)

不如可以多看點科普書

例如 薛丁格的貓 薛丁格的兔子 艾莉絲漫遊量子奇境...等等

介紹量子力學的書

若要懂量子力學 可得接收許多訓練

如物理以及數學

物理就例如波動 數學就舉矩陣

光波動 以數學的角度 就是要研究波函數 微分方程式等等

而矩陣呢 就牽涉到線性代數之類的東西

在量子力學之前 可有很多的東西必須先弄好 才有足夠的本錢去理解

[justkobe 10]

啊!? 因為當你一去測量(最簡單的讀取方式)時它的量子態就崩塌啦，你當然只可能會有一種結果留下，這跟量子力學無關........= =?

所謂量子態是指原子、中子、質子或夸克等粒子的狀態,它可表這粒子的能量、旋轉、運動、磁場以及其他的物理特性.在量子色動力學(QCD)中,顏色也是量子態的一種.

糾纏也是一種特殊的量子態,不過無法被分解成所有成員系統中各自的量子態張量積

今天假設有兩個電子的自旋處於糾纏態,未測量前,這兩個電子的自旋狀態可能是spin up或spin down,

但是一旦我們對其中一個電子測量,則另一個電子的自旋態也會即刻出現相應的變化,並且,測量後這兩個電子已經不再是糾纏態了.

再來,當你做測量後,崩潰的不是量子態,而是機率波(幅)...

舉個簡單的例子

薛丁格的貓,假設一個箱子裡有隻貓,不愁吃不愁喝空氣也夠的情況

箱子裡還有個會進行衰變的原子以及一個有偵測器的毒氣瓶,偵測到原子衰變產生一個電子時就會放出毒氣殺死貓,反之則不會放出毒氣...

那麼,一天過去,貓是死是活??

薛丁格的論點是,我們尚未觀測(打開箱子)時,原子衰變的機率是50%,所以貓50%是活著,50%是死了

這時候貓處於半死半活的狀態...

但是當我們一打開箱子觀測時,這個機率波就崩潰了,貓是100%死的,或是100%活的...

貓的死活就相當於量子態,所以,崩潰的是機率波

我不知道這樣的解釋你是否可以接受或是稍微理解,當然你有更深的想法更好,之事就是在討論中求進步...

但是就像九天驚虹說的,要踏進來研究量子領域,必須要有一些先備知識,而且不是短時間就可以俱備的.

所以一般大學物理系不會在大一就上量子力學,那會讓學生有想要休學的衝動...

多看一點科普書,商周,天下,究竟等出版社都有...

至於許多新聞或是雜誌所提的,看過就好,對裡面的內容有興趣或問題的話,就找相關的書來看

那麼,我想你會有比較深一點的認識跟理解.;-)

------

打錯字~~sorry~~

[風幽靈 10]

能量都量子化了怎麼無限分割？

不能有波長很長很長的電磁波嗎？

糾纏也是一種特殊的量子態,不過不法被分解成所有成員系統中各自的量子態張量積

不法是什麼

========

樓上的解釋意謂著其實量子力學並不是很玄的東西，只是觀測極限的問題？

[訪客]

不能有波長很長很長的電磁波嗎？

那是「製造」出一個能量很小的光子，不是由原本的一個粒子「分割」。

[風幽靈 10]

等等...等等...我的無限分割前提是粒子也同樣能無限分割，而我並不知道這個是對或錯，只是一個突想

在原題中，我也傾向其為否，因為在我那篇的第一段就是講"無限分割"這件事違反邏輯的地方@@

=========

我原本不知道你在回我什麼東西@@

[chuo 10]

喔喔~我知道 量子當中所要運用到的數學或物理概念很多是遠遠超出我所學所知的範圍

只是希望能用一種比較好理解的方式，就一些基本的疑惑或性質做討論，很謝謝各位學長(物理版好像沒什麼學姐 XD)的回復~

justkobe：

嗯，疊加的函數波算是量子性質嗎?

我的意思是....到底何謂"量子態" ???

貓的死活為什麼算是一種量子態?他崩塌後的結果不是回歸一種古典的狀態了嗎?(古典性質的疊加造成了他的量子性，測量/觀測導致崩塌後剩下的狀態還是量子態??)

還有..薛丁格當初提出這個質疑是用來反駁哥本哈根詮釋的吧? so..拿這個來說明 似乎有點不恰當???

[清純小百合 10]

喔喔~我知道 量子當中所要運用到的數學或物理概念很多是遠遠超出我所學所知的範圍

只是希望能用一種比較好理解的方式，就一些基本的疑惑或性質做討論，很謝謝各位學長(物理版好像沒什麼學姐 XD)的回復~

justkobe：

嗯，疊加的函數波算是量子性質嗎?

我的意思是....到底何謂"量子態" ???

貓的死活為什麼算是一種量子態?他崩塌後的結果不是回歸一種古典的狀態了嗎?(古典性質的疊加造成了他的量子性，測量/觀測導致崩塌後剩下的狀態還是量子態??)

還有..薛丁格當初提出這個質疑是用來反駁哥本哈根詮釋的吧? so..拿這個來說明 似乎有點不恰當???

貓死了??活了?? 你從何得知??

[chuo 10]

清純小百合:

啊..?我沒記錯的話，當初薛丁格提出這個假設，意思就是如果你打開箱子(破壞疊加函數波)去看貓有沒有死，那麼因為他的疊加被破壞了，所以勢必只會剩下生or死其中一種狀態。

不過這樣的話會造成在你去測量/觀測前，那隻貓都處在一種非生非死的狀態，當初薛丁格即是以此論調反對傳統的哥本哈根詮釋