量子糾纏與真空的不可分割的關係

量子糾纏與真空的不可分割的關係

袁賀滔

1,約定

約定1,本文的論述牽涉到已發出的兩文,以下把《對量子糾纏即時性的討論》一文簡稱為《即時性》,把《守恆定律是量子糾纏的原始制約力量》一文簡稱為《守恆》。

約定2,對於量子從疊加態坍塌為確定態的變化,下文簡稱為態坍塌。坍塌也可以理解為瞬間的態躍遷,不具有“過程”這種連續性的概念。疊加態為什麼會坍塌,至今是無解的,目前只能說是量子世界的特性。

約定3,參考《守恆》一文中郭燦光院士關於“EPR佯謬”的一段話,以下把這段話中提及的兩個糾纏電子簡稱為A和B。並再約定,與A、B都沒有糾纏關係的電子簡稱為C。

2,真空是什麼?

本文關於真空的論述引自《從量子場論看真空的物質形態問題-2》一文,以下簡稱為《真空》,該文刊登在南陽師範學院學報(第4卷第12期2005年12月),由姚麗萍和黃金書兩位學者合寫。該文對“真空是什麼”的問題回答得十分明確,真空是物質,是基態量子場。現將有關的段落摘出如下。

“現代的真空理論實質上是量子理論。量子場是物質的基本形態,它是既具有波動性又具有微粒性的物質客體,它具有多種運動狀態,如激發態和基態。量子場激發態的出現代表實量子的產生,激發態的消失代表實量子的消失。實粒子的消失只是表明量子場的激發態消失了,而不是量子場這種客體消失了,量子場還存在,不過此時量子場處於能量最低的運動狀態,也就是處於基態,人們把基態的量子場稱為“真空”。真空不空,真空本身就是一種特殊的物質,即基態的量子場。”

真空具有看不見、摸不著的形態,所有人都已有體驗,然而真空不是“虛無”,真空作為一種物質而存在,這一點,對於喜歡直觀、感性的人們是難以接受的。《真空》一文寫道,“真空就是基態的量子場,因而真空和其他形態的物質一樣可以具有各種各樣的物理性質,如量子電動力學中的真空零點振盪、真空漲落、真空極化等等,……”雖然,沒有儀器能夠直接觀察到基態量子場的存在,沒有儀器能夠直接觀察到真空的物理性質,但是《真空》一文寫道,“關於量子電動力學的精確實驗,不但觀察到真空漲落和真空極化所導致的種種物理效應,而且得到的實驗值與量子電動力學的理論計算以非常高的精確度相符合。例如氫原子蘭姆能級移動,……”

2,1。因此,我們應該建立堅定的信念:

真空不是沒有物質的虛無空間,真空是一種物質,是基態量子場,雖然這種物質的形態的表現是看不見、摸不著,但真空是作為一種特殊形態的物質而實在地存在著,真空與物質粒子作用的物理效應是可以觀察的,而真空與糾纏量子作用的物理效應就是實現糾纏關係。如果糾纏量子之間隔著的是虛無的空間,量子糾纏不會發生。

分析如下。

基態量子場有多種物質成分,即有多種形態的基態量子場,比如基態電子場,基態質子場,基態光子場等等。量子電子場的基態是量子場處於最低能量狀態,最低能量等於多少,人們並沒有共識。但最低能態的存在,就避免了電子場激發態消失後,電子向負能態無止境地掉下去成為一架永動機。真空負能態電子海的描述雖然難以接受,但讓狄拉克成功預言反電子的存在。而光子的反粒子就是它自己,因此基態光子場沒有負能態,基態光子場的最低能態就是零,這正是《即時性》一文中,狹義相對論推導的結果:靜止質量等於零的粒子在非光速狀態下,能量和質量等於零,也是構成基態光子場的不可觀察的“虛光子”的性質。當一個虛光子吸收一分能量,虛光子成為一個可觀察的以光速運動的光子,這就是量子場論所說的,能量使得光子量子場從基態(真空)躍遷為激發態的表述。

2,2。虛光子能否攜帶信息?所引用的《真空》一文中說,“真空零點振盪是量子場的各種振盪模式在基態中不停地振盪,”光子場的振盪模式是電磁振盪,那麼基態光子場的振盪模式就是電磁振盪,也即是說,虛光子也不停地作電磁振盪,既然虛光子作電磁振盪就說明它可以攜帶相應的信息,之所以不可觀察是因為它處於基態,作非光速運動,沒有能量。虛光子作電磁振盪是量子場論允許的,沒有能量而作非光速運動是相對論所制約的,如果吸收了能量就就成為可觀察的光子。由1,1。所表述的信念,真空存在作電磁振盪的超光速的虛光子,虛光子的存在就為遠距離的糾纏量子實現糾纏關係提供了依據。也就是愛因斯坦在疑惑中提出的鬼魅般的物質,是《即時性》一文中提出的觸發糾纏量子實現糾纏關係的超光速使者。

3,攜帶A態坍塌信息而沒有能量的虛光子為什麼能觸發B態坍塌?

3,1。對於這個問題,可以反過來問,為什麼這樣的虛光子對與A沒有糾纏關係的電子C不起作用?原因是A和C不是一個系統。其實,量子糾纏關係源於封閉體系守恆定律,如果自然界不存在守恆定律就不會有量子糾纏之事。事實上,薛定格方程就是從表述氫原子封閉體系的能量守恆方程演化而來,因此守恆定律的制約力才是量子糾纏的力源,而不是傳遞信息的使者。在存在這種制約的條件下,攜帶信息而沒有能量的使者才有可能以“觸發”的方式令B態坍塌,無需用力去“瓣動”B,這種使者就不可能觸發沒受制約的C。

3,2。量子力學的波動力學方程以波函數描述量子的狀態,而波函數的實際意義是概率,波函數要被算符作用才能出現力學量的本徵值,因此,在守恆定律制約下的波動力學方程直接表述的是糾纏量子A和B的概率關係,不是力學量的關係。比如,A態坍塌,自旋向下,B的自旋向上的概率即時從50%變成100%,不是自旋即時向上,還需要算符的作用,也就相當於攜帶A態坍塌信息的虛光子(使者)的觸發,B才能態坍塌,自旋才能出現向下的確定方向。

4,如果說量子糾纏很神秘,倒不如說,神秘性在於守恆定律。A和B已經不存在它們之間力的相互作用,可守恆定律還能控制著遠隔萬里的量子A和B,這種制約力的本質是什麼?這才是神秘的焦點!量子糾纏是微觀世界的特性,遠隔萬里的兩個宏觀物體,不存在糾纏的現象,但如果這兩個宏觀物體是具有意識的人,比如《即時性》一文中遠隔萬里的妻子和丈夫,卻存在“意識糾纏”。由文中的分析說明,個人的意識受人類共同意識規律的制約才會存在意識糾纏,相對比,存在守恆定律的制約才會存在量子糾纏之事!如果我們因此而提出:

量子是最原始的意識單元,封閉體系物理量守恆定律是糾纏量子的共同意識,量子糾纏是在這種共同意識制約的條件下發生的。

對於這種觀點,看官們會認為是痴人說夢話,過分了。其實細想一下,是有依據的。已經出現電腦能下棋,並且打敗世界棋手冠軍的事,可以把電腦看做人,所裝入的軟件看做有意識、有思維能力的大腦。軟件的意識能力歸根結底源於非0則1或非1則0的機械性的計算單元,我們的軟件專家令無數的這些計算單元按一定規律綜合運作,就成了能思考的軟件。量子力學量和方向的斷續性,量子體系能級的斷續性正是提供數碼的依據,因此,我們有依據說:

斷續性是量子世界的特性,人的意識的最原始的根源是量子世界。


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