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量子心得 8 De-coherence 去相干化理論
2009/06/15 10:56:24瀏覽2492|回應1|推薦2



狗吉拉閱讀量子史話系列心得整理...
......De-coherence 去相干化理論

(許多人把De-coherence 翻成 "退相干"  各取所好囉!! )

前話說到了 MWI 多重世界理論

MWI 雖然提出了一個重疊世界的圖像
解釋了我們這個看來唯一的現實世界
但是 MWI 還留了一個尾巴.....

順著 MWI 的邏輯講...
彼此正交的不同低維度世界之間無法互通訊息
所以處在單一世界裡的我們
觀測不到薛丁格的活死貓共處現象
也觀測不到粒子同時經過兩道狹縫

那為什麼這個世界的隨便一顆不起眼的粒子
卻好像能夠...
同時感受到另一個低維度世界裡的自己的分量態
而在這個世界裡  一起合作去搞出個干涉條紋來咧??


Dieter Zeh, 
Wojciech H Zurek,
Murray Gell-Mann等人
從 70年代起
開始發展「去相干化理論」(De-coherence Theory )
來提醒我們思考一下
為什麼不同維度世界資訊無法互通的這回事


回憶一下
在 MWI 多重世界理論中所提到的高維相空間中
其內各個低維度子空間的彼此關係
似乎指的是正交關係 (彼此法線垂直)
因此低維度子空間在彼此之間
無法感受到其他子空間分量投影的影響
(一根跟你垂直的軸  投影在你身上時 是一個無體積的點)

但是這個低維度子空間彼此正交的假設卻不是必須的
因為如果維度不多 那麼要求每個低維子空間都彼此正交
反而才是強人所難

實際上更有可能的是...
如果相空間的總維度不多
那麼低維度子空間之間
大多會以某個角度彼此斜交

再來整理一下

高維相空間裡的態向量
在A低維子空間裡的分量投影是 a (粒子通過右縫)
在B低維子空間裡的分量投影是 b (粒子通過左縫)

但是低維度子空間之間
以某個角度彼此斜交
所以 A低維子空間裡看到的那個分量投影 a 
其實也會在B低維子空間裡 產生一個分量投影 "b→a"
(這不是那個態向量在B低維子空間裡的分量投影 b)

這就叫做 "相干 coherence"

無論如何 
因為相干
B低維子空間裡那顆通過左縫的粒子 (機率態 b)
因此的確感受到了
在A低維子空間裡那顆通過右縫的粒子 (機率態 a)
對自己的影響 "b→a"

OK
那為什麼粒子可以感受到 所謂...
另一個斜交子空間裡的粒子之分量投影態 對自己的再投影
而我們人類
卻無法感受到兩個子空間物件間的彼此再投影影響咧?

那就是"去相干 De-coherence "囉

在三維度相空間裡(就是總維度很少的立體啦)
任意取兩個平面
彼此要成為正交的機會不大
(你不信的話
 隨便揮手掃出兩個平面 試試看會不會正交
 很難吧!!! 還不信咧)

但是當維度多到不可思議的時候
就會存在許多的低維空間在其中彼此正交
所以大大大大大大提高了
你隨手抓兩個低維空間彼此成為正交的機會


當在量子世界裡的時候
因為粒子的數目極少與行為單純
所以描述粒子態向量所需要的希爾伯特(Hilbert)相空間
總維數很低

在此一低維相空間裡
幾個粒子所存在的更低維空間
彼此間很難隨意成為正交
大多情況卻是彼此斜交的

所以各別在更低維度子空間裡的粒子
都可以感受到
其他更低維子空間裡的粒子態 對自己的分量投影
(還在相干 coherent)

但是
當情況來到我們測量儀器的世界
來到我們人眼感知的世界的時候

參與描述粒子互動行為的態向量的粒子數
多如黃河的細沙  多如天上的繁星
這就產生一個極極極極高維度的希爾伯特相空間
與一個繁繁繁繁到底的態向量

於是在這樣一個極高維的相空間裡
隨意兩個低維子空間要彼此正交就很容易發生
於是這兩個彼此正交的低維子空間之間
因為正交 使得彼此間無分量投影
就變成無法感知到彼此的訊息
(去相干了De-coherent )

這就是在我們人類儀器的世界裡
為什麼只能看到
波函數描述的態向量在我們自己的低維世界裡
呈現出唯一的機率潰縮結果

因為我們所處低維子空間與其他子空間正交
使我們無法感知到另一低維子空間的分量投影影響
(不像粒子 因為單純而那麼幸運)

因為我們所處的世界
只是描繪粒子行為的態向量 在相空間的裡的一個低維子空間
使我們也無法看到
態向量由各子空間的機率疊加在一起後
在極高維相空間裡呈現的總效果
(又死又活的貓 又左又右的粒子)

真可憐 不是嘛

但不論如何
去相干理論(De-coherence)
對於MWI多宇宙解釋提供了支撐
它解釋 了世界為何沒有在鉅觀中顯示其疊加性
而物理底層單純的粒子卻被疊加性宰制
它解釋 了世界如何“分裂”,
這些都是MWI原來無法解釋的

但是最後...
去相干理論並沒告訴我們
為什麼 MWI有足夠的理由 被當成是唯一的解釋?

去相干只是解答了
為什麼在一個充滿了量子疊加 和 不確定性的宇宙中
我們在日常尺度下看的世界
仍然是古典的 和 客觀存在的

因此
我們恭喜 但不能自滿
「去相干理論」與 「MWI多重世界詮釋」雀屏中選
難兄難弟式的成為量子世界裡的一套候選理論

( 知識學習科學百科 )
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 回應文章

路人
....
2009/09/07 16:58

在discovery某部介紹霍金的影片中

有個說法是說有十一個維度的宇宙

另外

科學家在觀察極小粒子(原子?)時

會發生既出現在這   也出現在那的現象