量力不量力
退休前最後一個工作是一家共同基金投資公司,天天停看聽都隨著錢軌轉k,所以身旁個個都是鍊金師,久久後對點石成金的技術也多少有些槪念。今天又看到一個逐漸成形的新鍊金術,量子電腦 quantum computer ,量子觀念本身並不新,出現巳經超過百年,鑽研的科學家試著從各種不同的角度與觀點來解釋量子的行為,可惜迷踪步愈講愈糊塗,愛因斯坦曾經大嘆「量子理論愈成功,看起來卻愈可笑」"The more success the quantum theory has, the sillier it seems,",頂尖武林高手都無法意見一致,腦袋裝豆腐的我早早放棄,但今天天方夜譚式的鍊金術竟然出現曙光,雖然不懂,趕快嚷嚷,鉄定你豆腐腦紋路比我清晰,武功練的比我勤快,登峰造極的點石手指會發光,magic touch。
不懂也要吵,後知後覺不是新聞也不重要,但這個新貴,量子電腦,一定要行注目禮。真空管,積體電路,早就被矽餅wafer 推過懸崖了,現在老掉牙又讓所有科學家吵得不可開交的量子頑童竟然跑出來招搖,秀出詭異的力量,頗有睥睨天下的態勢。推動量子電腦的背後就是量子力學quantum mechanics,以下簡稱量力,除非加了不。看似遲暮卻是朝陽,XYZ變成ABC,不量力又如何?
量子quantum 的拉丁原意是「有多少」,用來計量微觀物資,微觀指的是看不到,摸不著的微小世界。簡單想像成一個物理單位,量子比特Qubit 也叫量子位元,就像比特幣Bitcoin ,但不用來算錢。量子的出現是為了方便解答為什麼被加熱的物質,例如燈炮,會因爲通電的強度而產生不同顏色的光。官方說法:光的頻率(決定顏色)跟光的能量成正比 Energy of a chunk of light is proportional to its frequency (color)。莫挑剔,跟光波振幅amplitude 也有関,這兒只管觀念傳達,細節留給書蟲。
老愛提出光除了是波動之外又存有粒子的特性,運動特質必需使用量力才能解釋,可是他又懷疑量力理論的完整性。量子計算應用量力特有的怪異行為,等於我們常說的特異功能,宏觀古典物理學無法解釋的現象,譬如「EPR弔詭」Einstein-Podolsky-Rosen paradox 的靈異事件。
老愛團隊用純思考不動手實驗 “thought experiment” Gedankenexperiment ,推論出結果,這種思想實驗也是老愛搗鼓出「相對論」的方法,當科技尚未達到能夠在實驗室檢驗的高度,只好靠非豆腐腦,胡思亂想找解答。
從一個原子衰變,放射出AB兩個電子,朝相反的方向前進,不管他們之間距離多遠,只要對其中之一A做出愛撫動作,在地球另一端的B立刻發出呻吟。這種「即時超距現象」對堅持光速是速度極限的老愛是不能接受的。這個特異功能被薛丁格定名為「量子糾纏」entanglement.
薛丁格對「量子糾纏」情有獨鍾,深深體會這概念的重要性,所以他也搞個思想實驗來呈現量力與古典力學的分別。他設計了一個盒子,盒子裏放錘子放毒氣瓶又放偵測器,然後把一隻貓放在盒子裏,當任何觀測,即愛撫貓的行為出現,等同紅杏出牆,偵測器立即觸控錘子打破毒氣瓶,貓馬上死亡。這樣的情況是假設瞬間發生的,因為在量子糾纏下,呻吟必須與愛撫同時出現,既然這是思想實驗,瞬時效果不是問題。貓在不受觀測時候是處在一個要死不活,半死半活的未知狀態,這隻物理學界最出名的貓,學名叫「薛丁格貓」Schrödinger’s cat,這種不知死活的狀態就被視為「疊加態」superposition 。
這「疊加態」會因爲外來的觀測干擾產生波函數崩塌 wavefunction collapse,出現測試值,所以不受到觀測干擾的圖片跟被干擾後是不同的。換言之,摸A,B叫,是觀測干擾後的圖片。不摸,A與B永遠處於饑渴的「疊加態」。
這現象也讓老愛産生「如果沒人看,月亮是否仍在?」”Is the moon there when nobody looks?”的浩嘆。
科學家使用一隻不知死活貓來描述「疊加態」似乎有點僵屍化,另一個説法比較活潑有生氣,丟銅板,當銅板在半空中翻滾的時候,就是正反兩面的「疊加態」。如果不去把翻滾的銅板停止下來看,我們就無法知道他會出現那一面。這個讓銅板停止的動作就是造成波函數崩塌的觀測。「疊加態」才是量子世界的礎石!
量子糾纏初看似乎沒有什麼用處,但隨著應用科學的進步,o量子密碼裡,糾纏粒子可用來傳遞信息,任何竊聽動作立刻在另一端出現痕跡,馬上覺察立即反應,永遠不怕洩密。
量子計算裡,糾纏量子態可以做平行計算,使用這個方法,某些特定算法的運算速度可比傳統計算機快千萬倍,例如一個40位元的量子電腦,就能在很短時間内解出1024位元矽電腦必須花上數十年才能解決的問題。1994年彼得秀爾(Peter Shor)提出量子質因數分解演算法Shor's Quantum Factoring Algorithm ,證明量子電腦能做出离散對數運算,而且速度超強,可以用來破解網路上廣泛使用的RSA加密,對現存網路安全造成嚴重威脅。
「對現存網路安全造成嚴重威脅」一語帶過,不痛不癢,萬一呢?想象網路上的每一個密碼password 都被破獲截取,選總統的票可以從希拉蕊變成喘婆,總統由他挑,干我屁事。核彈按鈕隨他找目標,可偏偏他跟你不對眼,有點意思了。股票幫你賣,銀行存款幫你領,嚴重終於抓到你了吧!Now I got your attention?
量子電腦能帶來恐怖的衝擊,雖然我無法告訴你量子電腦什麼時候會完全取代傳統電腦,但雛形已現,搶佔第一波上市公司會出現股票蜜月期的三級跳,能夠脫穎而出最終稱霸,像PC戰國群雄的 MicroSoft 吃軟不吃硬,IBM ,HP 軟硬兼施,Compaq,Dell 拒揑軟柿子,可以為你帶來可觀的財富。明目張膽告訴你,賭贏了我沒份,輸了只好怪你學藝不精,文章沒讀通。
今天的政客流行開空頭支票,所以把你的錢賭押在散播謠言的人身上之前,有必要先事實驗証 fact check,看看這個妖言惑眾者的履歷表credential 。
約20年前我這一半跟比較好的那一半my better half,老美在口花花這一點上比我強大太多,同時設立魯死個人退休帳戶Roth IRA account ,分別放進相同額數存款,我理所當然渾身解數,把錬金術發揮到極致,點石成金的手指拿出來,每日找金礦挖挖挖,鴛鴦新貴譜一陣胡點,晨旰不怠二十載,塵満面鬢飛霜,望見近三萬元的帳戶成果,志得意滿秀肌肉,對著比較好的那一半示威。很有風度的,她把另一個帳戶總額放在我面前就施施然出門瞎拼去了,留下看到九萬元號啕大哭的我。
所以老美常勸人,蘸點塩才吃 take it with a grain of salt.
近年來「量子糾纏」已經被實驗證實在微觀世界存在,有人認為宏觀世界也有可能,所以設計出類似的實驗求証。首先要兩個人AB一起在無電磁波干擾室 Faraday chamber 裡沉思meditate 20分鐘,發現他們的腦電波圖會產生交互相干作用,”In this study it was found that if two people meditate together, their brains' EEG display phase coherence with respect to each other. “ ,然後將兩人隔離,確定沒有其他干擾,實驗目標:愛撫A,B是否會呻吟?而我只想知道腦電波圖 (EEG)
Electroencephalogram 裡的淫蕩叫聲是如何動人心弦。實驗報導:數據顯示人腦之間確定有超距交流,”The data indicate that the human brain is capable of establishing close relationships with other brains (when it interacts with them appropriately) and may sustain such an interaction even at a distanee. “。實驗現階段當然是未完待續,這種錬金術恐怕你我這輩子等不到,只好邊走邊瞧。
以上是過度簡化版的搞笑敘述,一篇上萬字論文用一兩個笑話講完,但做這個實驗的人態度嚴謹,目標明確,莫要心存輕蔑,那天你我豆腐腦經由他的量子電腦聯系,我哭你只能流淚,我笑你也合不攏嘴。沒聼過孿生姊妹一個生小孩,另一個分享陣痛的故事嗎?量力的浮世繪版?有興趣趕快跳到池塘裏撈,手快有手慢冇!
宇宙廣袤無垠,人類目前科技只能告訴我們這是一個大爆炸 Big bang所造成,經由星座間距離的觀測,宇宙尚處於膨脹,不斷擴張的階段,太陽帶著地球以每小時44.8萬英里的速度往前衝,那一天突然發現被摸,開始產生波函數崩塌收縮,會否出現不知死活銅板的其中一面?屆時才知道你我的宇宙只是另一個微觀世界的量子?須彌芥子?
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