由一隻半死不活的貓所想到的（中）

上回本人在專欄中發表了《由一隻半死不活的貓所想到的（上）》，然而本人發現看懂這篇文章彷彿需要不少的背景知識。作為一個民科當然是希望自己的理論能被大多數人接受，如何能看到很多人沒有相應的背景知識，被阻擋在我的想法之外而無動於衷。現在就讓本民科就我眼中的量子力學閑扯兩句吧。

在《物理系列文章作者自序》中我提到過，量子力學顛覆了傳統的描述世間物體運動的方式，那麼量子力學是怎麼描述這個世界的呢？通過量子態。量子態就是量子力學所研究的系統所處於的某一個特定的狀態。與平常的狀態不同的是，量子態之間可以疊加，或者說，任何一個量子系統的任何一個狀態都可以視為這個系統的其它狀態的疊加；任何量子系統的任意多個狀態疊加的結果都是這個系統的某一個狀態。量子態的疊加不是簡單的相加，是賦予不同的量子態不一定相同的權重的疊加。

量子力學另一個基礎的概念是觀測和可觀測量。正如上次所提到，觀測的實質是觀測者，人或者儀器，本身的狀態受到被觀測的系統的影響而發生了改變，在觀測者的系統中產生了「觀測結果」，也就是可觀測量對應的取值。可觀測量，本質上是表示觀測儀器或者觀測者所處於的狀態的一種物理量。一般而言觀測者在觀測之後處於對應於各種觀測結果的狀態的疊加之中，並無所謂「概率」的概念。

特別地，有一類量子態，能夠影響觀測者，使得他處於的量子態可以被某一個可觀測量的唯一一個特定的取值所表示，我們說前者是這個系統對於該可觀測量對應取值的本徵態。如果相反，觀測者的狀態要由某個可觀測量的多個取值分別表示的多個狀態的疊加來表示，那麼被觀測的量子系統就不處於本徵態，而處於相應的可觀測量的多個取值對應的多個本徵態的疊加態。不同類的可觀測量，有的可以有共同的本徵態，有的則沒有。

那麼平常聽說的量子力學中「概率」是怎麼來的呢？是在不同的時間對狀態相似（有人說是完全相同，但是稍有常識的人都知道這是不可能的）的多個量子系統進行觀測，得到了多個結果；如果各次觀測結果是獨立的，那麼觀測結果的最概然分布（概率最大的分布形式）就是所謂的該狀態對應的概率分布。有人問：「既然我處於不同觀測結果的疊加態，為何我總是看到符合概率分布的結果，沒有看到其他結果呢？」答案很簡單，就像沒有人見過常溫常壓下的液態純水自動結冰一樣，概率太小了，或者說這個異常結果對應的量子態在觀察者實際處於的量子態之中占的比例太小，以至於事實上可以認為根本不存在。持懷疑態度的人可以算一算。鑒於序言中提出的迴避數學計算的原則，本人在此不算。

比較吃香的「坍縮」理論認為，一個量子態，在被觀測之前一般是處於疊加態的，而要觀測什麼可觀測量，它就「坍縮」到了參與疊加的某一個本徵態。至於坍縮到哪一個本徵態是不確定的，但是可以進行概率描述。當然，如果它事先處於本徵態，那麼坍縮就不發生。這個觀點在我看來過於唯心，難以令人接受。

以上就是本人認為為了看懂上一篇文章需要了解的東西了。如果列位看官還有不懂，歡迎在評論區追問，本人可能回復，也有可能把重要的內容加進文章中。

至於形而上學，拖延到下次吧。

Ramen~