硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?( 二 )


假设3:观察过程可以被薛定谔方程描述 。
从这三个假设出发 , 我们就可以对观察做出分析了 。比如说 , S是一个双态系统 , 对应着它的两个态 , “猪”(基于假设2 , 我们就可以把猪看?做?是一台仪器)也有两个相应的记忆状态 - 请注意 , 这里的记忆态指的是一种物理状态 , 也就是猪脑的某种神经激发态(如果是仪器 , 可以是数据硬盘的两个状态) 。在发生观察之前 , 猪的状态是“无知” 。发生了观察之后 , 它的状态就变成了“知道” 。为方便计 , 我们把猪的“无知”状态记做, 把“知道系统状态为1”的状态?记做?1 , 把“知道系统状态为0”的状态?记做?0 。如果系统一开始处于某种本征态 , 那么猪的观察不会改变系统的状态 , 而相应地猪的记忆中就会产生对系统认知的对应状态 。
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
根据我们的假设3 , 观察过程满足薛定谔方程 , 那么对于s的任意状态:
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
根据薛定谔方程的线性演化:
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
我们可以看到 , 系统和猪共同演化形成了纠缠态 。
对猪而言 , 当它完成了一个观察 , 必然会导致它的猪脑的状态相应发生了变化 。如果猪脑的两个记忆态可以明确区分 , 那么每个记忆态就明确对应着一个系统的状态 , 那么这个观察结果就很清楚地被记忆下来了 。我们就可以根据猪脑的状态推知系统的状态(你可以想象成猪产生了清晰的认知印象)
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
反之 , 如果猪的两个记忆态完全重叠 , 那么我们无法区分这猪脑态 , 因而观察就没有有效的结果(你可以想象成猪产生了完全混乱的印象) 。
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
请注意 , 为了生动表达 , 我这里比较不严谨地用了“猪脑”、“印象”这样的措辞 。其实这不意味着猪需要有意识 。我们完全可以把猪想象成一台仪器 , 猪脑就是一个仪表盘 , 仪表盘的指针可以偏向于0和1两个刻度 , 来指示系统的两个状态 。如果两个刻度偏离很大 , 并且指针也很稳定 , 那么我们很容易判断出它到底偏向哪一个刻度(“猪脑”清晰的认知印象) , 这就是一个完美测量 。但是 , 如果指针偏离程度很小 , 并且还在不停地在颤动 。那么我们就会犯嘀咕:因为我们不太容易看出指针到底指向哪一个刻度 , 此时就很容易发生误读 , 这就是一个不完美测量 。极端情况下 , 指针的偏离很小但是颤动很大 , 于是读数完全被颤动淹没掉了 , 那么我们就完全无法区分它到底偏向哪一边 , 此时它就完全“重叠”在一起 , 那么此时 , 仪表完全无法获取系统的任何信息 – 此时观察就失败了 。
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
无效测量
硬核:在量子世界,如果观察者是一头猪,也会产生观察者效应吗?
文章图片

文章图片
完美测量