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第9章 瞬间移动时间机器和快速转动(第5页)

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现在想象当硬币旋转的时候,慢慢地用手指接近它。

在你摸到它的那一刻,硬币会坍缩到一侧或另一侧,结束危险的舞蹈。

硬币的两面代表有两种可能状态的粒子,旋转代表一种叠加态,我们的手指相当于测量仪器,它使波函数坍缩。

到目前为止,哥本哈根诠释就是这样的。

但这个类比是有缺陷的。

触摸硬币的手指并不是不同类型的物体,而是一种由粒子组成的探测器,遵循与硬币相同的量子定律。

因此,我们不应该用手指,而应该把探测器想象成另外一枚硬币在桌面上旋转,同时靠近我们感兴趣的那枚硬币。

探测器和粒子处在一种叠加态中,相遇的时候,它们撞在一起,坍缩成一种本征态。

如果让旋转的速度恰到好处,理论上来说这些硬币会与它的旋转舞伴(一个纠缠对)紧密配合,并保持叠加态。

对真正的硬币来说,这种情况不会经常发生;但对于粒子而言,这不过是家常便饭—只要波函数达成一致。

想象一下让100枚硬币一起旋转,形成一个巨大的纠缠,这是非常困难的事情。

即使你做到了,这种布置也是非常不稳定的。

其中的一枚淘气硬币或者外来的一枚硬币都会使一切坍缩。

因此,相互作用的粒子越多,就越难形成叠加态。

多少个粒子会使系统突然成为经典系统?不存在特定的数字。

经典物体有太多的粒子,几乎不可能让它们同时处在协调的位置。

经典世界的存在是因为叠加态是不稳定的,但没有哪条定律规定,我们不可以让一个大物体处于叠加态。

一只猫可能有数万亿个粒子,如果每个粒子都非常同步地纠缠在一起,叠加态就可以适用于整只猫。

然而,你不可能看到这种情况,因为空气中的一个分子就可以把整件事情搞砸。

薛定谔认为猫不可能既死又活,因为在形而上学中这是不可能的。

他是对的,但理由错了。

盒子里的放射性粒子可以处于叠加态,但一旦它与更大的物体接触,就会变得越来越不可能保持叠加态。

如果我们设法让猫体内的每一个粒子都完全一致并完美纠缠,那么一旦猫与盒子发生相互作用,死/活的叠加态就会消散。

让猫既死又活的唯一方法是把它与周围环境分隔开。

2014年8月,物理学家阿龙·奥康奈尔就是这样做的。

宏量子

奥康奈尔实验中的“猫”

实际上是一块跳水板形状的金属,宽60微米,大致相当于人类头发的直径。

为了防止内部粒子相互作用而产生不协调,奥康奈尔将金属板悬浮在微型游泳池上方,整个系统被放在盒子里,冷却到绝对零度(5)以上几摄氏度。

材料中的任何随机振动都可能使一切坍缩,但如果所有粒子都处在低温下,整个物体就相当于一个大粒子。

接着,把金属板连接到盒子外面的电路上,通过测量电路的电流,奥康奈尔就可以在不打开盒子的情况下观察金属板的行为。

在这种低温状态下,奥康奈尔打开机器,吸出所有的空气,防止空气与金属板发生纠缠。

量子魔法随即发生。

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