談談「量子糾纏」

本篇是聽完Youtube頻道「臺大演講網」的影片《量子糾纏:由哲學到數學,再經科學到科技》的心得。非常推薦給想進入量子世界的人們!張慶瑞教授結合哲學和科學的演講,讓物理學不再那麼艱深困難,還能看到過去物理學大師們如何理解量子,量子是怎麼從哲學問題、到數學問題、到科學問題的?以致於能做成目前的量子電腦。

宇宙時空到底是人為還是天然的?了解越多就越多困惑。人如果沒有因為時間與空間而困惑過,就不是人而是神。

呼應了波耳說的「如果誰不為量子論而感到困惑,那他就是沒有理解量子論」

張教授卻也告訴我們,困惑留給科學家,

我們可以站在巨人的肩膀上,來應用和使用就好。

因為投資了未來世界才會起變化。140多年前沒有電燈,80多年前沒有電腦,50多年前沒生物科技,30多年前沒有網際網路,有誰能預測本世紀將有什麼會出來?

這提醒了我們科技的力量,科技能夠改變世界,

中國有句古話叫修身齊家治國平天下,奈米科技就是修身,量子糾纏就是齊家治國平天下,不需要一家有四個聖人,把團結程度做到完美。這就是奈米科技和量子糾纏最大的差別。

這句話點出了奈米科技和量子世界的差異,

雖然對我來說有點難以共鳴其中的觀點,

但我覺得教授的比喻很有趣,所以先記錄下來。

王陽明的唯心論講「你不看花它不開,你去看它就開」,這就是量子論重要的一個精神。

原來量子論的精神已經被藏在淵博的中國偉人智慧中了嗎!

愛因斯坦問過「難道你不看月亮時,它就不在嗎?」

愛因斯坦反對量子論,張教授認為牛頓影響愛因斯坦太多,

在一個訪問影片中,我也看到張教授說自己其實一開始也不太相信量子論,

直到IBM的人跟他講、展示給他看,

他才逐漸認為這個是可行的、未來的趨勢。

所以,我們不要去忽視專業領域中任何一種聲音,

它有可能就是未來領域革新的重大突破。

改變人類歷史的會議—第五次索爾維會議(1927年)

由波耳主導的哥本哈哥學派量子機率論和愛因斯坦領軍的決定論對打。

愛因斯坦問「難道上帝會灑骰子創子這個宇宙嗎?」

波耳回答「你不要以為自己聰明到可以告訴上帝要如何創造宇宙。」

張教授也打趣地說道「年紀到了就該離開位置」,

也告訴我們一件事,

永遠不要瞧不起後輩、年輕人、未來、創新、新潮流,

也不要總是倚老賣老。

主要原因是「錢」

對基礎科學、物理學真正有興趣的人少,

對錢有興趣的人多。

其實仔細自省,我自己也是,如果這和投資無關,

我恐怕也不會想多了解量子世界吧XD

但這也讓我想到,為什麼美國總是可以引領科技的龍頭地位?

因為它的基礎科學強,包括量子物理目前也是美國最厲害,

他們怎麼做到的?如何鼓勵基礎科學發展?如何讓台灣可以站在更前面的位置?

量子不是一種物質或粒子,而是一種現象,是在微觀世界很常見的現象,但在宏觀世界卻是很不容易觀察到。能量有一個基本單位,基本單位的概念就叫量子。

量子的中文翻譯不甚佳,

張教授表示學習和名詞是掛鉤的,

好比壓力其實不是一種力。

量子電腦是0跟1的組合,它既不是0又不是1,可是它又是0跟1的所有可能。當你要他停下來的時候,就牽扯到你要怎麼去做量測,你要它是0就是0,要它是1就是1。

過年時在刮刮樂的時候我就想到,

這會不會也是一個糾纏或疊加?

它可能中獎也可能沒中,

只要我不刮開不會知道,

但一刮開就會知道了。

古典物理是決定論,知道物體特定時間的位置與速度後,利用牛頓定律就可以確定未來;量子世界是機率論,在特定時間,無法同時知道位置與速度,利用量子力學的法則,只能預測未來狀態的機率。

量測之前無法知道物體是波還是粒子,甚至無法知道是否存在哪裡。不瘸定原理容許事務無法完全精準,也意指永遠容許誤差,沒有絕對精準的量測。

這兩段話讓我想到大學時上統計學印象很深刻的一句話「凡測量必有誤差」,

我們總嘗試著想把誤差降到最低,即便我們都知道不可能0誤差,

所有就我在統計學上的學習經驗,我認同機率論、認同沒有絕對精準的測量這件事,但同時不管我們有沒有認同這件事,我們都在追求接近0的誤差。所以愛因斯坦跟波耳也許在做的事情是一樣的,只是所抱持的態度不同。

量子力學的核心是一條支配成功政治家或首席執行官的主要規則—只要沒有人在看,什麼怪事都會發生。量子力學的精神其實已經被社會科學家與政治學者用來管理這個世界很久了。

量子力學聽起來很有趣的地方是,

其實蠻像是哲學討論的,

就像愛因斯坦和波耳的辯論,

究竟這個世界存不存在全知全能的神?

人類有沒有辦法解開所有物理學的方程式?

測量誤差能否被全部解開?

就目前結論和應用來說,量子論似乎是對的,

但就哲學上來看,我們其實沒有人有正確答案。

糾纏跟相關有什麼差別呢?在你還沒打開以前,你不知道是左手還是右手,但一旦測量出來一個箱子是左手還是右手之後,就馬上知道另外一個箱子是左手還右手,這就是糾纏。

量子糾纏常見的一個舉例是把手套左右手其中一隻放進一個箱子送到A地,另一隻放進另一個箱子送到B地,在還沒打開以前,箱子裡面有可能是左手也可能是右手,一旦把A地箱子打開來後,便馬上知道B地箱子裡的是左手還是右手了。

我想「相關」強調的是兩者間的「共變性」,

「糾纏」強調的是在箱子中的「不確定性」。

我覺得概念上來說是不同的東西,但某方面來說也蠻好玩的,


這個影片真的很推薦給大家當做科普量子科技!