高举科学大旗,向量子领域挺进
2023-04-15 10:13阅读:
简介 :
本文对量子理论,长期不能解释的一些重大问题,提出了解释:
1用量子纠缠,对单个光子双光缝实验进行了论证,证明了量子没有叠加特性,人们长期不能解释的量子叠加特性是不存在的。2
用相对论的长度收缩公式,论证了量子通信的瞬时性,是由于通信距离收缩为零了。所以量子通信没有超光速问题。也证明了相对论是正确的。
关键词汇:量子纠缠
量子叠加 量子通信的瞬时性
正文
量子纠缠是客观存在的,人类发现它利用它,是人类社会的进步。人类可以用量子纠缠的原理,制造量子计算机,使计算机的速度,提高很多很多。还可以进行量子通信,提高通信的保密性,还可以在宇宙间进行更远距离的即时通信,还可以建立量子网络等。人们欢呼人类将进入量子时代。
可是就在这一派大好形势下,却出现了异常声音。令人最惊目触心的标题是,量子纠缠,颠覆了人类90%
. 95% . 99%
的认知等。不知道这些数据他们是怎样弄出来的?他们有没有根据?人类总体知识有多少?他们懂得多少?下这些结论,是不是有点言过其实。
有些人惊呼,哲学教科书要重新写了,过去的不能用了。更有甚者,有些科学界人士也公开出来造神:
有些科学家猜想,人的意识可能是量子纠缠的产物,进而猜想宇宙中可能有某种物质或生灵通过量子纠缠,控制人的行为,或世上的事事物物。这种物
质或生灵就是神。这些科学家,把自己的猜想告诉大家,结果引起了造神声浪。其实人们早都知道,人的意识是电信号在脑子传递形成的,无线电波更容易影响人脑电信号的传递,因为它不需要纠缠,外界直接发射就行了。可是那些科学家并没有猜想有什么物质或生灵发射无线电波,影响人的行为或世上的事事物物,因此没有引起造神声浪。科学的东西,必须经过实验证实,否则就是胡说。
量子技术是一门新科学。理论有待进一步完善提高,应用技术,还要大力开展研究。人们认识不透彻,也是正常之事。但是不管怎样,我们要实事求是的面对客观现实。
一.有关量子纠缠的奇谈怪论
狭义相对论认为,光速是宇宙最大速度,其它运动速度都不能超过光速,实践证明了相对论是正确的。但是量子通信又超过光速。这本来是两个不相容的结论,但是有些人不敢面对事实,不敢挑战相对论,不探究原因,因此提出了些怪论:
《1》玻尔是量子物理的大师,人们对他是非常尊敬的,但在这个问题上,我却不认同它的说法。他说:量子组成一个整体,在整体内传递信息,因此没有违背光速是宇宙最大速度的理论。这是什么道理?难道整体内部就没有信息传递的速度问题吗?两个量子组成一个整体,就不在宇宙之中?
《2》有人说,爱因斯坦对信息的说法不明确。信息应分有效信息,和混浊信息。量子通信传递的是混浊信息。因此没有违背光速是宇宙最大速度的理论。这是什么道理?难道混浊信息的传递,就不在宇宙之中?再者宇宙最大速度,不是根据信息的传递速度导出来的,而是根据洛伦茨坐标变换,长度收缩效应公式和时间膨胀效应公式推导出来的。看来这位老兄不懂相对论。
《3》有人说数学只能描述无穷大之内的物理定律,无穷大之外就不能描述了。因此量子通信没有违背光速是宇宙最大速度的理论。这是什么道理?有没有无穷大之外的说法?无穷大之外在什么地方?你是怎么知道的?难道无穷大之外,就不在宇宙之中?
《4》有人说,量子通信,不是传递信息,而是超距离的同步感应,因此没有违背光速是宇宙最大速度的理论。这种说法也不对,感应的本身就是力的传递。宇宙中四种力都依靠,玻色子和费米子传递,而他们的速度都不超过光速。在它们还没有把力传递来以前,你拿什么进行超距离的同步感应?再说,既然把力量传递过来了,就可直接作为信息,还有必要同步感应吗?
《5》
我还发现有很多科学家,故弄虚玄,把量子纠缠说的很神秘。他们可能认为,解释的越神秘,他们才显得越有水平,但是他们错了。
《a》方向错了:人们研究科学的目的,是认识客观世界,造福人类。可是这些科学家研究的结果是,科学最高境界是神学,企图把世界重新拉回神学时代,使人类作神的奴隶。这就大错特错了。
《b》方法错了:人类研究学问的方法,一般都是根据已知,求证未知,即就是提出假设,也要有事实根据。再把假设得出的结论,用实践去检验,怎能毫未根据的乱说。就拿观察效应来说:薛定谔的猫,在打开盒子之前,你怎么知道猫是死的,又是活的,世界上那有这样的猫?你见过吗?再者当你打开盒子之后猫死了,你怎么知道,是由于你打开的原因造成的?这不是信口雌黄的乱说?难道没有评判真理的标准吗?
《c》走火入魔,忘乎所以。科学家是人类的智者,是人类探索未知的先锋。可是有些人一会儿说宇宙有好几个,这个宇宙有个自己,那个宇宙也有个自己,于是乎自己变成了好几个。一会儿又说宇宙是虚拟的,人类也是虚拟的,于是乎自己一个也不存在了。真理在他们手里就好像玩泥巴,他们愿意咋说,就咋说。岂有此理!
我奉劝有些科研工作者,要坚定唯物主义立场,起码要坚信自己是真实存在的。自己是母亲辛苦怀胎10个月生下的,怎么是虚拟的。请看赵本山卖拐小品剧。那个老兄连自己腿瘸不瘸都没搞清,被赵本山忽悠几下,上当受骗了,高价买了个拐。我们可要当心一点,防止上当受骗。这个骗子不是人,而是错综复杂的客观事物,自己如果立场不坚定,很容易由唯物主义滑向唯心主义。
世界上只要是母亲生孩子,而不是孩子生母亲,这唯物主义的基本理论就不会变,因果关系就不会变。世界上万物都是按着一定规律变化,都受着诸多因素的影响决定着变化的趋势和方向。有些出于意外,而是因为我们没有完全掌握着影响它变化的诸多因素。我们坚信物质世界是可以认识的,今天认识不到的,明天就可能认识到。我们搞科研的就是研究物质变化的规律,掌握影响变化诸多因素,控制变化方向,以达到预期的目的。
有关量子力学的论文,可能至少也有千百篇了,我拜读了几篇,大部分,都是脑洞大开,故弄虚玄,胡说八道。但是总结起来,谬论的根据,也就源于两个基本事实。一个是单个光子的双缝实验问题,再一个就是量子通信的瞬时性问题。这两个问题在以前是不好解释的,因此在思想界造成混乱。今天如果把这两个问题解释通了,那胡乱说者就应该休矣。本文想对这两个问题进行论证。
二.单个光子的双光缝实验:
量子叠加:就是有些人认为:一个物质状态,能同时出现在好多地方,称为量子叠加。此处要证明的,就是这种认识是错误的。
人们用一个光子,向两个光缝照射,发现底板上有两条条纹。只用一个光子照射,它只能通过一个光缝,怎么能同时通过两个光缝?
根据这个事实,有些人认为在微观世界,一个量子态可以同时出现在好多地方。因此一个光子可以同时通过两个光缝。把这种现象称为量子的叠加态。对这种性质,人们无法解释,这是量子力学一个特大难题。
根据这个,有人提出了平行宇宙的说法,他认为宇宙也处于叠加态,有好多个。这个宇宙有个我,那些宇宙同时也有个我,于是乎,自己也有好多个。
有人根据这个,还提出单光子世界,他认为,宇宙只有一个光子,它同时可以出现在很多地方,因此人们才能感到宇宙充满了阳光。还有人说,孙悟空当真存在,它抜几根猴毛,可以遍地都是小猴子等。
这些说法,这就是因为对单个光子的双缝实验无法解释,造成的。
还有:当人看着光子时,光子只通过一个光缝。这到底是什么原因?人的观察起了什么作用?
有人因此提出了观察效应;客观世界只有在人的观察下才能确定,人是客观世界存在的决定因素。这显然是胡说八道。
这里所说的人,到底指的是什么人?是人类,还是某一个特定的人?在你出生以前,你没有看到这个世界,而你母亲看到了,那你说这个世界到底是确定还是不确定?再者提出观察效应这个人,好像缺乏基本常识。人的眼睛是接收器官,对外界不发送信号的。没有目光作用于被观察系统,怎么会有观察效应呢?
这些说法显然是和唯物主义观点不相容的。唯物主义认为,存在决定意识。可是现在的实验却告诉了我们,人的意识决定存在。
最著名的是关于薛定谔猫的讨论,他们把猫放进盒子里,因为盒子里有放射元素,如果打开放射性元素的开关猫会死亡的。那么盒子里的猫,到底是死是活,按照常理,我们只能说不知道,只有打开盒子后才能知道。但是他们认为,在盒子打开之前,猫处于既死又活状态,只有打开盒子后,才能塌缩为一种状态,是死或者是活。这里有两个问题,按我们通常的认知,猫只能处于一种状态,是死或活。怎么又是死的又是活的?那将成了什么猫?这种猫谁见过?再者猫是死是活和打开盒子有什么关系?人眼一看就能决定猫的死活,世上哪有这样的事呢?
薛定谔是用宏观物体比喻单个光子通过光缝的实验,指出微观世界就有这种诡异的性质。但也有些人用此想说明,宇宙处于叠加态,宇宙是多层次的。一种处于显宇宙,我们能看得见的,其它处于隐形宇宙,我们是看不见的。于是乎,人活着是阳间,人死了是阴间。于是乎有关神鬼什么故事都编造出来了。
于是就有人提出科学发展的最高境界是神学,神学高于科学。在一片造神的声浪中,世界大有进入神学时代的可能。
迷信是人类无知的产物,例如过去大家就认为,下雨有雨神,河里有龙王,西门豹治邺的故事就说明了这个问题。随着社会进步,科技知识的普及,人们的文化水平提高,就逐渐不信原来那些鬼神了。但是宇宙是奥秘的,人类永远无法穷尽。旧的问题解决了,还会出现新的问题,也就会出现新的迷信。但是人的认识能力也是无限的,只要努力钻研,努力实践,就会有所提高,有所发现。我们坚信物质世界是可以认识的,今天认识不到的东西,明天就可能认识到。
光缝实验,在这之前是不好解释的,但是今天就好解释了,因为量子纠缠已被证实是存在的。今天我们就可用量子纠缠,解释单个光子通过光缝的实验。
我们可以假设:量子的构成,中间是粒子,周围是绕其振动的波。量子纠缠就是量子波的叠加。
单个光子在它未和其它量子发生纠缠前,它的波围绕粒子振动,体积相当大,所以它可以同时通过两个光缝。当人看着光子时,人眼的视神经量子的波,和光量子的波进行叠加,使光量子的波向中间拉动,光量子的园球体积减小,因此只能通过一个光缝。
事情就是这么简单的,没有量子叠加问题,也没有意识决定存在的事情。
我们还可以再反证一下,如果意识决定存在确实成立
。那单个光子可以在人的意愿指挥之下,通过单缝,或者双缝。但并没有这些事情。也就是说,人的意识决定不了单个光子通过单缝,或双缝。人眼视神经量子的波和光量子的波叠加,是属于一般物理反应,不是意识决定的。
有人说:量子纠缠被证实:颠覆了人类90%以上的认识。而我今天却用量子纠缠,解释了单个光子的光缝实验。否定了量子的叠加态,否定了人世间,阳间阴间的神鬼说法。所以我说量子纠缠的被证实,恰恰证明了人类90%以上的认知是正确的。
量子纠缠被证实,这应该是人类精神一次大解放。过去很多人,认为人的命运是生来就注定的,神灵操控着人的一切。以至于有些人,出门走路都要求神问卦,查看皇历,使人完全成了神的奴隶。量子纠缠告诉我们,世界上没有神鬼,没有神鬼控制我们,因此我们可以大胆的想,大胆的干,可以放开脚手,奔向明天。朗朗乾坤,哪有鬼魅!
三.有关量子通信瞬时性的讨论
量子通信的瞬时性的原因是什么、是否否定了爱因斯坦相对论的正确性?是否否定了光速是宇宙的最大速度?
量子是微观世界的物质,而量子通信又牵扯到宇观世界,因此对这些问题的研究,既要考虑微观,也要考虑宏观宇观。
1微观世界:
《1》量子具有波粒两象性,因为每一种性质,都对应着一种物质或能量,所以我们有理由认为,量子是由波和粒子组成的。我们在讨论单个光子双光缝实验时就是这样假设的。它成功解释了单光子的双缝实验,由此也证明这种假设是正确的。
《2》量子纠缠:当几个量子在被此作用后,各个量子的特性,已综合为整体特性,已无法区分,称为量子纠缠。相互纠缠的两个量子,无论相距多远,都会存在一种关联,其中一个状态变化另一个就会立即发生变化。
《3》量子纠缠只发生在微观世界,因为量子具有波粒二象性。宏观物体不会发生纠缠,因为它没有波动性。这样分析下来,量子纠缠的原因,就是由于量子的波动性引起的。由此也可以说,量子纠缠,就是量子波的叠加。
《4》量子通信速度很快,我们可以断定不是通过粒子传递信息,因为粒子有一定质量,特别是当速度趋近光速时,质量趋于无穷大,加速减速都需要时间
《5》 设 A .B
两量子纠缠,则两量子的波 叠加为公共波。成为联系两量子
的纽带 。它是无形的光缆,成为通信的通道。当A
状态改变时,能量子将通过纠缠通道把信息传到B 这就是量子通信。
《6》量子纠缠的超距作用:量子纠缠就是量子波的叠加,可能有几种波同时参加叠加,其中大部分波,是容易受干扰的,稳定性差,使纠缠变的浑浊起来,纠缠的有效距离不大。
但是,只有当两个频率相同,振幅相等,相位差为180 度时,且在一个平面上的波,叠加后就能形成稳固的纠缠。因为叠加后幅度为零,则两个量子之间为零线连接。零线者,是没有线的意思,因此它就没有长短问题,即连接和距离远近没有关系。任凭天涯海角
甚至银河系之外都可连接。可是其它如引力连接,电磁连接等,随着距离的增大,连接力都会渐弱,唯
有量子纠缠有这种性质。而且这种连接很稳固,不易受干扰.它不和外界发生任何关系,因为它根本就不存在。这条线的连接强度,是非常大的,无法破坏。如果有人想从中间破坏,两个量子的波,就会立即出现,重新叠加,回复为零。这正如我国古诗一句话所说:用剑斩水,水更流。量子就是依靠这条线通信。
《7》量子通信有两种可能方式。
《a》
通过波函数传递信号:如果其中一个状态改变,则它的波改变,叠加波改变,立即使另外一个也发生改变,以达到平衡,这就实现了量子通信。
但是现在看来,不是由波传递信息的,因为波的速度等于光速,而量子的通信速度大于光速。波函数未把信息传到,另一个量子已经接到了信息。
《b》
那这个信号又是怎么传递过去的呢?
这个信号是由能量子传递过去的。由量子论可知,当量子状态改变时,量子就吸收一个,或放出一个能量子。能量子大小为hv.
h为普朗克常量
v频率
能量子的速度等于光速,与波传播的速度相同。但是狭义相对论研究的是质点在空间的位置变化。长度收缩效应,只发生在运动方向,其它方向没有,因此波函数传递信息的机理,不能用相对论去解释。能量子因为它是粒子,因此由能量子传递信息,我们就可以利用狭义相对论里的长度收缩公式,来计算通信两点之间的距离变化。
2 宏观和宇观世界:
现在大家解释不了量子通信的原因,是受绝对时空观念影响着,如果改变观念,这个问题是很好解决的
过去人们认为,时间是均匀的流逝着,空间永远 是不变的和不动的,而且相互间没有关联。这个观点符合人们日常生活经验,大家深信不疑,它是绝对正确的。这种观点,称为经典时空观,或绝对时空观。认为星际间距离远,没有考虑它的可变性,就是这种时空观的体现。
狭义相对论认为, 时间和空间都是可以改变的,而且是互相关联着。这个理论不符合人们日常生活经验,大家很难理解,不易接受。但是经过近百年的实践检验,狭义相对论比经典理论更真实,更全面,更深刻的反映了客观世界的规律性。特别是当物体在高速运动情况下,时间和空间的变化很大。这就指明了方向,可以利用时空变化的方法,寻求解释量子通信的瞬时性问题。
《a》时间膨胀效应公式:狭义相对论认为时间间隔测量是具有相对性的。设在一个惯性系中,同地不同时间发生两件事情,它们之间的时间间隔用
t。表示,称为原时。在另一惯性系中测量时,为异地事件,它们之间的时间间隔也发生了变化,用 t
表示。经过推导得出下面的公式:
C 为光速
u
为两惯性系相对运动速度
《b》长度收缩公式:
狭义相对论认为,长度测量也具有相対性。设一个棒静止在s系中,且沿X轴方向放置,设其长度为
L。称为静止长度。另一个惯性系沿棒的长度方向运动,测量出棒的长度称为运动长度,设其长度为 L
经过推导,得出如下公式 :
c为光速
u
为两惯性系相对运动速度
由这两个公式看,当相对运动速度u大于光速时,时间,长度都变成虚数,没有时空的宇宙是不存在的。所以得出结论:任何物体运动的速度,不能大于光速,光速是宇宙最大的速度。
相对论认为光速是宇宙最大速度,量子通信的速度又超过光速。难道宇宙间有不相容的真理存在吗?不可能。
难道真的能否定光速是宇宙最大的速度吗?不能。光速是宇宙最大速度,是由以上两个公式推导出来的,以上两个公式是由光速不变推导出来的。光速不变是众多科学家,实验测量结果,也是经过长时间实践检验的,怎么就能错了呢?再者光速不变,也是麦克斯韦方程组推导出的结果。麦克斯韦方程组,是无线电通信的基石。大家每天都在玩手机,看电视,通信等,难道都错了吗?肯定的没有错,因此我们应该寻求新的释。
《2》下边就用,狭义相对论里的长度收缩公式 ,证明量子通信的瞬时性:
我们可以设一个静态坐标系,令X轴通过通信两点,原点为通信的始发点,通信两点之间的距离,设为静止距离L。。再在能量子上设一个动态坐标系,使其与X轴重合,原点重合,它相对静止坐标系的运动速度为u=c,它传递信号的路程为L 。将以上数据,代进长度收缩公式里,得出动态坐标系里L=0,即通信的距离为零了,所以t=0。
上边证明,说明了量子通信,在动态坐标系里,是瞬时的。那么在静态坐标系,及其它坐标系里又怎么样呢?
相对论认为:同地同时发生的两件事情,它的同时性是绝对的。
这里所说的两件事情,是指发送信息和接收信息。
因为L=0 所以是同地的,因为t=0
所以是同时的。
同时性是绝对的,是指这两件事情,在任何坐标系都是同时的。根据这个理论,就可知在静止坐标系里也是同时的 。即量子通信是瞬时的。
这样说来,使人有些费解。两个量子,假设一个在地球上,一个在火星上,由能量子传递信息,结果两个星球之间就成零距离了?这被薛定谔的猫同时是死的又是活的还难理解?如果这样,那空间不是也就成了虚拟的吗,你说它存在就存在,不存在就不存在了?
问题不是这样子的,这里有两个坐标系的问题。一个是在静止坐标系,测量的两个星球静止距离L。,是不变的。再一个就是我们设定在能量子上的动态坐标系,根据相对论长度收缩公式,算出两个星球的距离L=0。
那么到底那个是正确的?根据相对性的原理都是正确的。这正如苏轼对庐山的描写:横看成岭侧成峰,远看近看都不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。看的角度不同了,结论也就不同了。星际间的距离从不同的坐标系统去看,就有不同的数值。这是宇宙的性质。
通信的两点,收缩为一点的事实,还可以用下面的事实证明:
有人发现量子通信穿透力特别强,无论铜墙铁壁甚至喜马拉 雅山都挡不住。这句话表面上看是对的,因为它符合我们所看到的现象。但其实不对。因为由能量子传递信息时,通信的始发地和接受地已经趋近为一个点了。因此能量子就不需要穿过铜墙铁壁和喜马拉雅山了,用不着长途跋涉传递信息,就能把信息传到。这就说明了两个纠缠的量子,无论相距多远,其中一个变化,另一个立即变化的原因。
这也说明量子通信,没有超光速问题,光速是宇宙最大速度的论断是正确的。
用狭义相对论,论证了量子通信的瞬时性。反过来也可证明狭义相对论是正确的。
问题讨论到这里,是不是还可受到另外的启发:人类能否坐上能量子飞船,遨游太空?当然可以。对此我有两篇文章。一篇是向宇宙的星辰大海挺进,人类一定要做宇宙主人。另一篇是宇宙有天堂,人的寿命可以无限延长,欢迎讨论。
辛振国 2023年4,14
电话17795655837
一