子從a地運動到b地,我們把它的軌跡表達為所有可能的空間和所有可能的時間的疊加!我們只關心它的初始狀態和最終狀態,而忽略它的中間狀態,對於這些我們不關心的狀態,我們就把它在每一種可能的路徑上遍歷求和,精妙的是,最後這些路徑往往會自相抵消掉。
在量子足球場上發生的是同樣的事情:我們只關心比賽的勝負結果,而不關心更加細微的事情例如具體的比分。當我們忽略具體比分的時候,事實上就對於每一種可能的比分(歷史)進行了遍歷求和。當所有的精粒歷史被加遍了以後,它們之間的干涉往往會完全抵消,或者至少,幾乎完全抵消。這個時候,經典機率就又回到桌面上來,兩個粗粒歷史的機率又變得可加了,量子論終於又可以管用了!我們也許分不清一場比賽究竟是1:0還是2:0,但我們無疑可以分清一場比賽究竟是贏了還是平了!因為這兩種歷史之間不再相干!
關鍵在於,我們必須構建起足夠“粗粒”的歷史。這就像我傳給你兩張數字照片,分別是珍妮弗?洛佩茲和珍妮弗?安妮斯頓的特寫,然後問你,你覺得兩人誰更漂亮。假如你把這些照片放到最大最大,你看見的很可能只是一些顏色各異的色塊,兩張照片對你來說似乎也沒什麼大的分別。只有把解析度調得足夠低或者你退開足夠遠的距離,把這些色塊都模糊化,你才能看見整個構圖,從而有效地區分這兩張照片的不同,進而作出比較。總之,只有當足夠“粗粒”的時候,兩張照片才能被區分開來,而我們的“歷史”也是如此!如果兩個歷史的“顆粒太細”,以至於它們之間互相干涉,我們就無法把它們區分開來,比如我們無法區分“電子透過了左縫”和“電子透過了右縫”兩種歷史,它們同時發生著!但如果歷史的粒子夠“粗”,則我們便能夠有效地分開兩種歷史,它們之間退相干了!
當我們觀測了電子的行為,並得到最終結果後,我們實際上就構建了一種“粗粒歷史”。我們可以把它歸結成兩種:“我們觀測到粒子在左”以及“我們觀測到粒子在右”。
為什麼說它們是粗粒歷史呢?因為我們忽略的東西實在太多了。我們現在只關心我們觀測到電子在哪個位置,而不關心我們站在實驗室的哪個角落,今天吃了拉麵還是漢堡還是壽司,更不關心當我們進行觀測的時候,空氣中有多少灰塵沾在我們身上,窗戶裡射進了多少光子與我們發生了相互作用……從理論上講,每一種不同的情況都應該對應於一種特定的歷史,比如“吃了拉麵的我們觀察到電子在左”和“吃了漢堡的我們觀察到電子在左”
其實是兩種不同的歷史。“觀察到電子在左並同時被1億個光子打中”與“觀察到電子在左並同時被1億零1個光子打中”也是兩種不同的歷史,但我們並不關心這些,而只是把它們簡併到“我們觀察到電子在左”這個類別裡去,因此我們實際上構建了一個非常粗粒的歷史。
現在,當我們計算“我們觀測到電子在左”和“我們觀測到電子在右”兩個歷史之間的干涉時,實際上就對太多的事情做了遍歷求和。我們遍歷了“吃了漢堡的你”,“吃了壽司的你”,“吃了拉麵的你“……的不同命運。我們遍歷了在這期間打到你身上的每一個光子,我們遍歷了你和宇宙盡頭的每一個電子所發生的相互作用……如果說“我們觀測電子的位置”是一個系統,組成這個系統的有n個粒子,在這其中,有m個粒子的狀態實際上決定了我們到底觀測到電子在左還是在右。那麼,除去這m個粒子之外,每一個粒子的命運都在計算中被加遍了。在時間上來說,除了實際觀測的那一刻,每一個時刻——不管過去還是未來——所有粒子的狀態也都被加遍了。在所有這些計算都完成了之後,在每一個方向上的干涉也就幾乎相等了,它們將從結果中被抵消掉。最後,“我們觀測到電子在左”和“我們觀測到電子在右”兩個粗粒歷史退相干了,它們之間不再互相聯絡,而我們只能感覺到其中的某一種!
各位可能會覺得這聽起來像一個魔幻故事,但這的確是最近非常流行的一種關於量子論的解釋!1984年格里菲斯為它開拓了道路,而很快到了1991年,哈特爾就開始對它進行擴充和完善。不久蓋爾曼和歐姆內斯(rolandomnés)也加入到這一行列中來,這些傑出的物理學家很快把它變成了一個洋洋灑灑的體系。我們還是有必要進一步地考察這個思想,從而對量子論的內涵獲取更深的領悟。
第十二章 新探險二
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連載:量子史話出版社:作者:ca