(筆記筆記)

老師現在在上相對論和黑體輻射

另外給了11個主題 要我們10月中報告

What is modern physics(什麼是近代物理)/Blackbody radiation(黑體輻射)/Photoelectric effect(光電效應)/Hydrogen emission spectrum(氫原子光譜)

Wave-paricle duality(波粒二像性)/Heisenberg uncertainty principle(不確定性定理)/The Schrodinger equation(薛丁格方程式)/Paricle in a bo無限深方形阱)

Tunneling effect(穿隧效應)/Quantum entanglement(量子糾纏)/Schrodinger's cat(薛丁格的貓)

我想說第一組的內容可能會被高中ㄉ考試主義所侷限 覺得理所當然的事可能會被問倒

據說這ㄍ老師在面試時有一題是問為什麼人的鼻孔有兩個嘴巴卻只有一個

&報告不是上台10分鐘 是老師下班後面談30分鐘 10分鐘講解20分鐘他問問題

所以我想說我讀後兩組的內容 但讀不確定性定理完~全~看~不~懂~~~~

所以我去讀薛丁格方程式 更玄ㄌ

然後我就去讀量子糾纏 結果讀沒幾句證明就是不確定性定理

總之在這層樓底下記一下目前學ㄉ東東

(能量守恆ㄉ證明 不是我打ㄉ)能量守恆是基於物理定律的時間平移對稱。對稱性即變換下的不變性。物理定律的時間平移對稱，意思是同一套物理定律在不同時刻一樣適用，即宇宙中沒有特殊時刻。宇宙中沒有特殊位置，即空間平移對稱，其對應的守恆量是動量。宇宙中沒有特殊方向，即空間旋轉對稱，其對應的守恆量是角動量。

救命ㄚ這是地獄嗎

亞瑟·愛丁頓認為，能量的緩慢散布是時間流向不可逆反的證據。但是，從基本的物理定律，並無法觀測到時間流向；順著時間流向或逆著時間流向，這些物理定律都能同樣成立。

(總之好像要用量子糾纏量測時間流向)

弦理論用一段段「能量弦線」作最基本單位以說明宇宙里所有微觀粒子如電子、夸克、微中子都由這一維的「能量線」所組成；換而言之，弦論主張「弦」以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。

雖然量子力學正確地描述微觀層次的交互作用，它尚未能解釋重力。量子重力理論應該能夠演示出古典重力不是基礎的，而是從更基礎的量子現象產生(天ㄚ維基翻ㄉ超爛)

ok我把量子糾纏ㄉ維基讀完ㄌ(老師說讀維基就好 但維基看似少 連結一大堆 用一堆專有名詞)

全像原理：認為目前所見的宇宙是真實宇宙的投影。此原理指出了整個宇宙可視為一個呈現在宇宙學視界上的二維資訊結構，而日常觀察到的三維空間則是巨觀尺度且低能量的有效描述。(但宇宙學全像原理在數學上仍未達精確)

量子電腦：可同時儲存兩個數字：0與1(一般電腦：0或1)，具有中間狀態，可能模擬人腦(人腦的神經元上下游關係也像量子糾纏)，人類可能以量子電腦生成的虛擬實境囚禁AI，使AI無法發現人類存在，以觀察AI發展出的科技等並加以學習(即造神)。由此引向一個推論：人類尚未碰到外星人的原因可能就是因為人類也被囚禁於一個虛擬的世界中。

哥本哈根詮釋試著描述，當觀察者測量時所發生的狀況。哥本哈根詮釋古典地處理觀察者與測量這動作。這種處理方法肯定的不對：觀察者與他們的儀器也得遵守同樣的量子力學規則，就好像宇宙的每一個量子系統都必須遵守量子力學規則。這些規則表達於可以完美確定地演化的波函數（或，更精確地，態向量）。

在測量這粒子的Sz之前，這變量並不存在。按照這觀點，物理性質的客觀實在與觀測有關，不被觀測的物體不具有物理性質。波耳聲明，「沒有量子世界，只有抽象量子力學描述。我們不應該以為物理學的工作是發現大自然的本質。物理只涉及我們怎樣描述大自然」。帕斯庫爾·約當強調，「觀測不只攪擾了被測量的性質，它們造成了這性質……我們自己造成了測量的結果。」大多數量子學者都持有這觀點，雖然這觀點也給予測量動作異常奇怪的功能。

(Sz指的是自旋方向的z向量)

設愛麗斯選定u軸的取向，當測量電子的Su時，波函數會塌縮為對應於u軸的兩個狀態+u-u/-u+u中的一個，正電子的量子態也會約化為對應於u軸的+u或-u。假若鮑勃測得正電子的量子態，就可以知道u軸的取向。在這裡，通過傳播測量參數u軸的取向(不是傳播測量的結果)，實現了超光速傳播資訊，違備因果性。u軸的取向是測量參數，可以由測量者選定，可以利用為資訊；測量的結果具有隨機性，不能利用為資訊。

但是，愛麗斯不可能藉著操縱她的測量軸來傳播資訊給鮑勃。不論她的測量軸為何，她獲得正值的機率為50%，獲得負值的機率為50%，這是完全隨機的結果。在區域B，鮑勃只能做一次測量，這是因為移動到區域B的正電子無法加以複製為成千上萬個正電子，然後測量其中每一個正電子的自旋，再分析獲得的統計分布結果。這樣，對於鮑勃所能夠做的一次測量，獲得正值的機率為50%，獲得負值的機率為50%，不論他的測量軸是否與愛麗斯相同。因此，鮑勃無法測得正電子的量子態，他無法從他的測量結果得知艾麗絲的測量軸方向。

隱變量理論(用以解決EPR悖論)：可能存在某種描述大自然、尚未被發現的完備理論，而量子力學扮演的是一種統計近似的角色，即量子力學是這完備理論的統計近似。與量子力學不同，這完備理論可以給出變量來對應於每一個實在要素，並且，必定有某種機制作用於這些變量，給出不相容可觀察量會觀測到的效應，即不確定性原理。

例：設粒子源發射出的量子零自旋單態，實際是近似描述擁有明確Sz、Sx的「真實量子態」。在這些真實量子態裏，鮑勃對於正電子與愛麗斯對於電子的測量結果，其數值分別相反，除此特點以外，自旋分量完全隨機。例如，在粒子源發射出的第一對粒子裏，電子的真實量子態是(z+,x-)、正電子的真實量子態是(z-,x+)；在第二對粒子裏， 電子的真實量子態是(z-,x-)、正電子的真實量子態是(z+,x+)，像這樣模式，發射出很多對粒子。注意到，假若鮑勃測量的參考軸與愛麗斯相同，則兩者必定會測量到相反的自旋分量；另外，鮑勃會測量到正值或負值的機率分別為50%。

對隱變量理論的挑戰：從衰變生成的兩顆處於單態的自...

波耳在論文裏，他發掘出EPR思想實驗裡有一個弱點，即實在性判據要求「測量時對於系統不造成任何攪擾」，他指控這句話的語意含混不清。為了回應愛因斯坦先前提出的思想實驗，波耳曾經多次提出，測量的動作會造成不可避免的物理攪擾。但是，EPR思想實驗裏，沒有物理攪擾的問題。因此，波耳做出讓步，他不再主張「測量的動作會造成不可避免的物理攪擾。」替而代之，波耳強調，被測量的微觀物體與做測量的儀器形成一個不容分割的整體，這就是為甚麼EPR思想實驗提出的實在要素判據，當應用於量子現象時，顯得含混不清。專門測量位置的儀器，可以用來準確地測量粒子A的位置，從而準確地預測粒子B的位置，但也因為不能準確地測量粒子A的動量，無法準確地測量粒子B的動量。實在要素判據應該將測量儀器與被測量的粒子共同納入考量。

以下薛丁格的貓

由於薛丁格方程式的線性性質，它不能促使這疊加態塌縮，它只能展示這疊加態隨著時間演進而演化的可能結果。一個量子系統甚麼時候開始不再是幾個量子態的線性組合（儘管這幾個量子態中的每一個量子態都像是不同的古典狀態，量子系統不能同時顯現為幾個古典狀態，只能顯現為其中一個古典狀態），轉而開始擁有唯一的古典描述？

假若貓仍舊存活著，牠一直只記得牠存活著。但是，符合標準量子力學的詮釋要求，像貓、日記一類的宏觀物體不必永久具有唯一的古典描述。直覺而言，觀察者不能處於疊加的狀態；可是，從這思想實驗來思考，似乎貓可以處於疊加的狀態。是否貓也必須成為觀察者，或者，貓的存在於單獨、良好定義的古典狀態這案例，必須要求另外有一位外來觀察者存在？

(哥本哈根詮釋)當觀察發生時，系統不再處於兩種狀態的疊加態，轉而塌縮為其中任意一種狀態。薛丁格的思想實驗清楚地顯露出一個事實，即在這種詮釋裏，測量或觀察的概念並沒有被良好定義。這思想實驗可以被詮釋為，當盒子仍舊是封閉的時候，系統同時存在於「衰變的原子／死貓」和「未衰變的原子／活貓」這兩種狀態的疊加態，只有當盒子被打開，進行觀察時，波函數塌縮為其中任意一種狀態。然而，波耳不認同觀察引起的波函數塌縮這概念，他認為在盒子被一個有意識觀察者打開之前，貓早已不是死的就是活的了。

測量本身（如用一個蓋格計數器）就足以使量子波函數塌縮，早在一個有意識的觀察者對測量結果進行觀察之前。在原子放射出的粒子擊中探測器時，「觀察」就已經發生了。

(多世界詮釋)當盒子被打開後，貓的活狀態和死狀態都仍舊延續不斷，但彼此之間發生了去相干。換句話說，當盒子被打開的時候，觀察者和貓的糾纏態被割離為兩個分支：觀察者看著盒子裏的死貓，和觀察者看著盒子裏的活貓。但是由於活和死的狀態發生了去相干，它們之間不會出現有效的資訊交流或交互作用。

當觀察者打開盒子之時，觀察者會和貓發生纏結。對應於貓的活狀態和死狀態的觀察者狀態因此分別形成。每個觀察者狀態與貓發生了纏結，所以「對貓狀態的觀察」和「貓的狀態」彼此相互對應。量子去相干保證了不同的結果之間沒有交互作用。

(關係詮釋)允許不同的觀察者可以對相同的系列事件給出不同的描述，這些描述取決於它們所測知關於這個系統的資訊。貓可以被認為是儀器的一個觀察者；同時，實驗者可以被認為是盒子內部系統（貓加儀器）的另一個觀察者。在盒子被打開之前，貓，因其天然地呈存活狀態或死狀態，擁有了關於儀器狀態（原子是否衰變）的資訊，而實驗者並不擁有這資訊。這樣，兩個不同觀察者同時對當前的情形有了不同的描述：對貓來說，儀器的波函數表現為「塌縮」；對實驗者來說，盒內之物表現為疊加態。一直等到盒子被打開，兩個觀察者同樣地擁有關於到底發生了什麼事情的資訊，這時候，兩個系統狀態才表現為「塌縮」成同樣明確的結果，即貓是呈活狀態或死狀態中的一種狀態。

(客觀塌縮理論)當某些客觀的物理量達到其閾值（時間、質量、溫度、不可逆性等）時，疊加態會自發地被摧毀。因此，早在盒子被打開之前，貓就已經如同預期地處在一個明確的狀態。

以下哥本哈根詮釋

一個量子系統的量子態可以用波函數來完全地表述。波函數代表一個觀察者對於量子系統所知道的全部資訊。

按照玻恩定則，一個事件的機率是波函數的絕對值平方。

在雙狹縫干涉實驗裏，裝上一台狹縫偵測器，能夠偵測到光子，光子會穿過哪一個狹縫？可是，當將狹縫偵測器打開後，熟悉的干涉圖樣，就會消失不見，變成另外一種圖樣。偵測這個動作，干預了光子與狹縫偵測器之間的交互作用。這改變了光子的量子態。

解釋上述問題：除了光子發射的時間與抵達偵測屏障的時間以外，在任何其它時間，無法確定光子的位置。為了確定光子在某個其它時間的位置，必須偵測它。可是，當偵測到光子在某個其它時間的位置，也改變了光子的量子態，干涉圖樣也因此受到影響。所以，在發射的時間與抵達偵測屏障的時間之間，不能測試光子的位置。只有在發射與抵達偵測屏障的時候，光子是存在的。在其它時間，光子完全地跟宇宙失去了連絡。在雙縫實驗裏，到底發生了甚麼狀況，無從得知。

設定一個電子，通過一個雙縫實驗儀器，那麼，這電子抵達於偵測屏障的地點，這位置是機率性的，跟電子的量子態有關。可是，一當電子抵達了偵測屏障的某一點，電子不可能再跑到別的點，抵達別的點的機率是零。多世界詮釋認為電子會抵達任何它可能抵達的地點。每一種可能都發生於一個分離的宇宙。