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量子力学的叠加态,是说一个东西可以同时存在两个地方呢,是同时
当然不是啊。
一个东西怎么可能同时存在两个地方呢?只能说不能确定到底存在哪个地方。
举一个最简单的粒子。
假设一个粒子在t时刻可能出现在两个位置,那么就是由两个态的叠加组成。
这个两个态函数前面是分别对应两个系数的,一般的量子力学教材记做C1和C2, 两个数的平方(假如是实数)对应在这个太的概率。
那么就是说在t时刻虽然我们不知道到底在哪个地方,但是却知道落在哪个地方的概率是多少。
量子力学里混合态和叠加态的区别是什么?
混合态和纯态已经区分清楚了,但是我们并没有提及“叠加态”。
我们之前已经说了,叠加态/本征态是在单个体系的“右矢”或者“密度矩阵的基”这一层面上定义的,而以上关于纯态/混合态的讨论中对这个基是叠加态还是本征态完全没有要求。
所以,你可以想象,一个混合态系综,可能是几个“叠加态”之间的混合,也可能是几个“本征态”之间的混合。
一个纯态系综,其子体系可能处于叠加态,也可能处于本征态。
不过一个叠加态的右矢,无论如何不可能充分描述一个混合态的系综。
所以,有人说叠加态还是纯态。
但要注意这实际上是把一个处于叠加态的孤立体系自动脑补了很多全同副本,想象成了一个“纯态系综”,实际上这种说法并不严谨——因为对于一个孤立体系,另外一个人完全可以把它脑补成一个“混合态系综”中的一个子体系,而并不影响它的所有可观测性质。
为了彻底说明混合态和叠加态是两个层面的概念,我必须指出,一个右矢到底是叠加态还是本征态,跟你所用的算符或者说“坐标系”有关。
比如,一个角动量算符的本征态,完全可以换到以的一组本征态为基的坐标系中描述,而和不对易,那么一个坐标系中的本征态,在坐标系中就成了叠加态。
但是无论怎么变,密度矩阵的秩不变,纯态系综还是纯态,混合态系综还是混合态。
关于量子物理的叠加态
首先我想说的是量子纠缠性或叠加性(本质上纠缠态是叠加态的一种,即无法写成张量乘积形式的叠加态)是量子力学领域特有的现象,你不要总是把量子世界的模型拿来与现实的经典的例子作比较,那样得出的结论通常是不准确的。
具体说你上面的问题,薛定谔猫态就是一个叠加态,为什么么说观察会影响它,这要先知道什么是“观察”,在量子纠缠领域我们通常说的观察基本上都是指的“测量(measurement)”,而测量是说白了就是对你要观察的量子比特执行特定的操作,而这个过程就已经会对你观察的态起作用使它有所反映了(也就是坍缩到多态叠加中的某一个特定的态)。
举个不太恰当的例子说明这一点:我们都知道海森堡测不准原理,就是微观粒子的速度和位置不可能同时精确地到,这是为什么呢?那好,现在我们又一个自由原子,我们要观察它的位置,怎么观察?我们首先要看到它,既然要看到,就要有光照在它上面然后反射到人的眼睛了,而光线照在原子上,恰恰会对它的位置和动量都造成很大的改变。
而你所说的月亮的状态不会因为我们的观察而改变,也是正确的,首先这是宏观尺度,虽然整个宏观微观世界都遵循量子力学规律,但是宏观上基本上还是按照已知的经典力学特性而不会出现微观世界特有的现象;其次太阳光照在月亮上是纯粹的客观事件,我们去抬头看只是客观接受,它当然吧会因为我们的观察而改变状态。
这些是我的见解,也说不太清楚,还请大侠们多多指教,大家共同进步~~
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