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第552章 全同粒子

科幻:命算天机 溪深 2737 2024-04-16 19:08:33

初阳这个聪明绝顶的天才放弃接受这个挑战,果断摇头。

“我不猜。我也不分析。”

“量子力学的玩意儿我要是能猜出来就有鬼了。”

他非常有自知之明。

站在经典力学的视角去看这个实验,那随便来个高中生甚至初中生都能分析出来,从物理,数学方面都没有什么难度。

但这可是量子力学啊!

刘行之能把这个实验当做例子说出来,那就证明最后的实验结果一定是违背常识的。

明知道猜不出来,傻子才去猜。

看着初阳退避三舍的反应,刘行之哑然失笑,说出了最后的实验结果。

“只有第一种和第四种情况会发生。”

“即上侧的光子被反射,下侧的光子被传输。上侧的光子被传输,下侧的光子被反射。”

“其余两种情况均不会出现。”

“啊?”虽然早就知道实验结果会反常识,但初阳还是忍不住惊呼出声。

“为什么啊?”

“嗯……”刘行之思考了一会儿,详细的解释道:

“如果两个光子不是同时到达,那么每个光子都有50%的机率在分束器之后任选其一,而与另一个光子无关。”

“但是,如果光子同时到达,因为光子是全同粒子,它们就会变得无法区分,最终会随机地一起进入任一光束。”

“这从本质上来说是量子干涉效应。只有在两个光子都被反射或传输的情况下,一个光子才能到达每个探测器。量子物理学中的探测概率由概率振幅的平方给出,这与实际电磁场的平方不同。”

“这两种可能性的概率振幅会相互产生破坏性干扰。这是因为每个光子在反射时都会经历众所周知的90度相位跃迁。这意味着‘两个光子同时反射’的状态相对于‘两个光子同时发射’的状态的总相位为180度。”

“这个实验引出的洪-欧-曼德尔效应在量子信息方面有很大作用,尤其是量子密集编码。”

刘行之解释完了之后,史密斯轻飘飘的补了一句。

“你可以简单的理解为因为两个粒子完全相同,相同到它们各自的事件也叠加了。”

听完了刘行之的解释,初阳正在思考。

听到史密斯这句特别离谱的话,初阳的第一反应是怀疑。

什么玩意儿?

相同到连各自的事件都叠加了?

这可能吗?

全同粒子能相同到这种程度?

刘行之点头道:“虽然有点不严谨,但通俗一点可以理解成这样。”

“不过我不建议你这么理解。量子干涉你已经很熟悉了,那让我们把全同粒子详细的讲一下。”

初阳正襟危坐,摊好课本。

刘行之喝了一口茶,润了润喉咙,开始给初阳细致的讲解全同粒子。

“全同粒子的概念,刚刚我已经讲过一遍了。”

“而全同粒子可以分为两种类型:玻色子可以处于同样的量子态。光子、胶子、声子、与氦-4 原子,都是玻色子。”

“费米子不能处于同样的量子态,也就是泡利不相容原理。电子、中微子、夸克、质子、中子、氦-3 原子,都是费米子。”

“全同粒子,重点自然放在‘全同’两个字上,接下来,我们重点讲一下全同性。”

“要了解全同性,我们首先要知道是怎么区别粒子的。”

“两种方法。”

“第一种方法依靠粒子所具有的不同的物理性质,像质量、电荷、自旋等等,假若粒子的性质有任何的不同,则可以借着测量这不同的性质来区分粒子。”

“根据做实验获得的结果,同一种类的粒子都具有完全相同的物理性质,例如,宇宙里所有的电子都拥有同样的电荷。”

“这就是为什么在论述时经常会提到电子的电荷,而不是哪一个电子的电荷。”

“第一种方法很好理解,就是经典物理系的方法。”

“第二种区分法跟踪每一个粒子的轨道。只要能够无限精确地测量出每一个粒子的位置,就不会搞不清楚哪一个粒子在哪里。这个方法有一个问题,那就是它与量子力学的基本原理相矛盾。”

“根据量子理论,在位置测量期间,粒子并不会保持明确的位置。粒子的位置是由波函数来决定。而波函数只能给予粒子在每一个位置的概率。”

“随着时间演变,几个粒子的波函数会扩散蔓延,互相重叠。一旦重叠事件发生,就无法区分在重叠区域的两个粒子。这样,粒子就越来越不可区分了。”

说到这里,刘行之算是简单的给初阳介绍了一下洪-欧-曼德尔效应的本质,也点出了全同粒子最反常识的地方。

刘行之继续深入的解释。

“全同粒子的量子态是特别种类的多粒子量子态,称为对称态或反对称态。”

“为了简易起见,设想一个量子系统,内中有两个全同粒子。因为这两个粒子具有完全相同的物理性质,它们的态向量的希尔伯特空间完全相同。假若标记一个粒子的希尔伯特空间为 Η,则这两个粒子结合的希尔伯特空间是张量乘积 Η⊗Η。”

刘行之没有去给初阳介绍希尔伯特空间。

因为没有必要,初阳本身就是顶级数学家,对希尔伯特空间的理解程度估计比他还要深。

初阳也确实没有提出疑问,津津有味的听着。

如果说刚刚刘行之讲的东西大部分人都能听懂,那么接下来讲的就真是天书了,属于正常人听了半分钟就能昏昏欲睡的类型。

为了进行数学描述,刘行之专门转了一张A4纸和一支黑色水笔,开始在纸上写像鬼画符一样的文字。

……

天工计划生活区。

这里本是家属区,后来因为天工计划,所有研究员都住到了这里,而且整个区域配套的生活设施都非常完善,也就彻底成为了生活区。

秦命家里。

尽管已经过去了15天,秦和等人还没有那次事件中走出来。

不管秦命是不是人类,应不应该出现在这个世界上,他都是黄月芬怀胎十月生出来的!

更是一众亲人们看着长大的。

秦川和黄月芬都选择参加工作的形式来分散注意力。

他们在天工计划后勤部工作,做着自己力所能及的事情,为人类走向黄金时代出一份力。

空旷的房间里,秦和坐在沙发上,捧着一本《道德经》阅读。

他房间的书架上面还放着《论语》,《庄子》等古籍。

他只能通过阅读古籍这种方式来分散自己的注意力,让自己的心情保持平静。

他不想因为自己的健康问题给国家添麻烦。

“天下皆知美之为美,斯恶已。皆知善之为善,斯不善已。”

……

“天地不仁,以万物为刍狗;圣人不仁,以百姓为刍狗。天地之间,其犹橐龠乎?虚而不屈,动而愈出。多言数穷,不如守中。”

……

“道生一,一生二,二生三,三生万物。万物负阴而抱阳,冲气以为和。”

……

苍老的声音回荡在空旷的房间里,古代先贤的智慧填补着秦和心上的创口。

咚咚咚。

敲门声响起,秦和暂时把书合上,过去把门打开。

“秦爷爷。”

笑容阳光灿烂的初阳站在门口。

“我又来看你喽。”

秦和脸上立刻浮现出笑容,拖着初阳就往里进。

“你这孩子工作那么忙,就不要整天来看我了。”

秦命的送别会过后,刘行之,初阳两人每天都会轮着来看望秦命的家人和叶泠然的家人。

初阳很自然的搀住秦和,和他一起坐到了沙发上。

“现在还不算太忙。等再过一个月,去古蓝星文明学习的第一批人就要出发了,到时候可就忙起来喽。”

秦和知道初阳是个少年天才,问道:“你是不是也在学习名单里呀?”

初阳说道:“不只是我,天工计划的一部分重点研究员都要去。这两天我就在恶补物理学知识。今天学了全同粒子,真抽象啊。居然能相同到连事件都叠加”

秦和虽然听不懂初阳的后半句,但他还是笑呵呵的回应道:“学习好啊,学习好啊。”

初阳站起身来,轻车熟路的拿了两个苹果,自己洗了一个,给了秦和一个。

“秦爷爷,我跟你讲啊。等我们第一批人学习回来。人类就会正式进入黄金时代,到时候啊,咱在蓝星吃早饭,去火星吃午饭,跑冥王星吃晚饭。吃完了再跑古蓝星文明串个门。”

秦和慈祥的笑道:“老喽。不想到处跑了。”

“我这个老头子也活不了几年了,指不定哪一天就两眼一瞪,两腿一蹬。生在蓝星,葬在蓝星就挺好。”

初阳瞬间板起了脸。

“呸呸呸。你们这些老人呀!你们天天总喜欢把死挂到嘴上。不吉利!”

“而且秦爷爷。你知道现在神农计划有多厉害吗?神农计划不点头,阎王爷也不可能从他们手底下抢人。”

“您呀,就安安稳稳,踏踏实实的,吃吃该睡睡,该玩玩,没事儿了看看书,聊聊天,下下棋。”

“随随便便活到200岁,300岁,1000岁的。亲眼看着黄金时代的到来。”

“那可是一个真正的黄金大世!”

初阳还有一句话没说出来。

在无尽的岁月当中,等着秦命回来!

……

一片碧蓝的天空之下。

秦命毫无症状的出现在空旷无比的草原上,而且还是以人类的形态出现。

他穿着朴素的白色卫衣和黑色运动裤,左手手腕上还有那根叶泠然亲自绑上的红绳。

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