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gygydda

2016-12-26 04:01:34

解釋一下玻色愛因斯坦凝聚態


其實雷射就是一種最常見的玻色愛因斯坦凝聚態。

基本粒子可以分成兩種,一種是滿足泡利不相容原理的費米子。
另一種服從玻色愛因斯坦統計的玻色子、

對玻色子來說,不存在彼此之分,你不能通過編號放在不同的格子裡的方式來區分,宏觀世界的區分方法在這裡是不管用。你也可以理解成所謂不同的粒子本質其實是同一個粒子

所有玻色子的自旋要嘛為0,要嘛為整數。而費米子的自選是半整數。

所以偶數個費米子形成的粒子對,也構成了玻色子。

對玻色子來說,它們可以被激發到完全相同量子態。

這時候大量的粒子集合體的行為就如同一個粒子一樣。

通過這種方式能實現讓宏觀物體(假定這個宏觀物體是由玻色子構成的)呈現出宏觀世界可以觀察到的量子效應。這個宏觀物體能夠被一個粒子的波函數描述。
這其實有點類似劉慈欣球狀閃電里描繪的宏電子,但實際電子是費米子。但大量玻色子應該是可以聚集形成的宏量子。

量子效應一個最典型的就是波粒二象性。也就是一個物理對象同時是波又是粒子。

所以電影裡呈現的玻色愛伊斯坦凝聚態的人能穿越障礙物就不奇怪,這和光波能穿越玻璃是一個道理。能高速移動也不奇怪,玻色愛因斯坦凝聚態物體具有超流性能,流動時候不受任何阻力,沒有任何粘滯力

電影裡的描繪還是很符合科學原理的。

其實既然其滿足波粒二象性,應該還有許多神奇性質,比如不被觀測時波函數發散,被觀測時波函數塌縮。還應該滿足海森堡測不準原理,無法同時確定其空間位置和動量。對其空間位置定位越準,則其動量變化區間就越大。這電影中似乎表現得還不太充分。

電影裡描寫的凝聚態人,本身是沒有意識,男主角通過破壞某個開關,導致所有凝聚態人停止行動並解體。這個許多觀眾覺得無法理解。

其實電影最後應該已經交代了原因,男主走到最裡面,發現許多裝置里放著人的神經系統(大腦、脊髓)。凝聚態人本身其實就等價於一個量子,能夠用波函數描述。那麼片中的設定應該是在人的意識活動和凝聚態物質之間建立了量子糾纏。人的意識的自我觀測能使得凝聚態人的的波函數塌縮,形成穩定的實體,並且受意識的支配而運動。

而片子裡男主角破壞的那個裝置應該就是維持那些容器里神經系統的意識和凝聚態人體之間糾纏態之用。破壞了量子糾纏。波函數發散,就無法維持穩定的凝聚態了。就呈現出最後全體瓦解的情形。

這個科幻電影描繪的凝聚態人,比大劉球狀閃電裡的宏電子和量子人,其實更靠譜一些,科學根據更充分點。

總而言之,這是一部相當高質量的科幻片,一部很罕見能符合科學原理的科幻片。
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