沒人能懂量子熱學(xué)
“我想我可以肯定地說沒有人了解量子熱學(xué)。”
這是理查德·費曼常常掛在嘴里的一句話。
理查德·費曼在他的課堂上
事實上這句話他說得并不無道理，作為20世紀最知名的化學(xué)學(xué)家之一，同時還是20世紀最受歡迎的科學(xué)家之一。
費曼對化學(xué)學(xué)的了解以及對量子熱學(xué)的探求都讓他對這個世界進一步加深了自己想法，不過就他本人來講，放松并享受自然才是真正的樂趣所在。
關(guān)于量子熱學(xué)的公式
費曼對知識的那個純粹的視野給數(shù)學(xué)界乃至社會階級都帶來了很大的影響。
對事物的理解要足夠透徹，要有特別深刻的看法。
他覺得，假如不能相當(dāng)簡單的解釋某件事，這么就沒有真正的理解它。
知其然，更要知其所以然，這是費曼一概貫之的精神。
費曼對化學(xué)學(xué)界的貢獻十分多
費曼的成名于1965年獲得諾貝爾獎開始，最開始是康奈爾學(xué)院，再是加洲理工大學(xué)。
費曼從液態(tài)氦的超流體轉(zhuǎn)向了他最有價值的貢獻，量子電動熱學(xué)。
而他的知名論文《量子熱學(xué)中的最小作用原理》也給人們帶去了新視野。
格萊克強調(diào)，量子熱學(xué)和狹義相對論并存，雖然在量子化學(xué)學(xué)發(fā)展的幾六年后，費曼也一直才能提出一種新的解釋，即路徑極分公式。
該公式考了粒子在兩點之間的所有可能軌跡。
洛斯阿拉莫斯實驗室，費曼在第二排左四
據(jù)悉，他還發(fā)明了以他名子命名的“費曼圖”。這些以圖形的方法表示了粒子的行為，正是他的研究讓人們可以直觀地觀察到正電子是怎么像電子一樣在時間上倒退的。
可以說，現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)在粒子研究和量子化學(xué)這塊的建立，費曼也有一部份功勞。
費曼在過去能有這樣的成就，與他小時候跟母親的交流有關(guān)。
費曼圖的正電子湮滅
費曼的媽媽鼓勵他提出各類問題來挑戰(zhàn)傳統(tǒng)思維，但同時也會為費曼進行解答，讓他獲取新的知識。
母親對知識的傳授十分飽滿，這讓費曼明白了要了解一件事物必須清楚地明白它的作用原理。
后來這份精神也確實貫策到了他的求學(xué)生涯中，但是在他還是小孩的時侯便表現(xiàn)出特別高的工程天賦。
這也影響了他后來對專業(yè)的選擇，維修無線電、拆解電子物品，了解原理和過程……
這為他后來初期的理論化學(xué)研究打下了一定基礎(chǔ)，從這一時期開始，費曼便早已把握從理論上剖析問題，并得到解決方案的能力。
費曼很享受解開知識奧秘的過程
量子理論
現(xiàn)代數(shù)學(xué)步入量午時代后，量子理論不能挺好地處理引力這一問題成為讓大多數(shù)科學(xué)家頭痛的問題。
量子熱學(xué)是將離散粒子建立為科學(xué)家確定檢測之前的存在機率狀態(tài)。
不僅量子熱學(xué)，廣義相對論也為引力提供了一個可靠的理論模型和參考，但是才能讓科學(xué)家確切地預(yù)測小型物體的運動。
雖然這兩個理論各自都能在宇宙描述方面有著不錯的敘述，而且只要將這兩個理論結(jié)合到一起，事情都會顯得很難辦。
要想研究在原子尺度上的重力是一件十分棘手的事情，簡單來講，與自然界中的其他基本力相比，引力互相作用表現(xiàn)下來的弱點一個巨大的問題。
量子熱學(xué)與廣義相對論能夠統(tǒng)一？
最簡單的一個反例，就算是兩個電子之間的精典力也超過了兩公斤質(zhì)量，二者之間的引力差了幾個數(shù)目級的引力。
1957年，費曼構(gòu)想了一個實驗，便于在二者之間找到一個聯(lián)系點。
他想像一個小質(zhì)量物體存在于兩個地方之間的機率或疊加，將其置于引力場中，質(zhì)量應(yīng)當(dāng)會與引力的量子特點聯(lián)系上去。
這則是后來人們常常所說的糾纏現(xiàn)象量子糾纏通訊，干擾本身會造成質(zhì)量采取單一的、特定的位置或方式。
這將在質(zhì)量從場中分離下來之前發(fā)生，所以通過這些方式來檢測，可以測量到量子引力。
量子糾纏的表現(xiàn)
不過量子糾纏特別的“邪門”，兩個粒子中的一個粒子運動改變會迅速影響到另一個地方的，假如通過觀察才能得到兩個粒子的變化結(jié)果。
并且不去觀察粒子本身，結(jié)果哪些也不會出現(xiàn)，而且不觀察就得不到數(shù)據(jù)，而觀察到的數(shù)據(jù)并不是真實可靠的。
雖然科學(xué)家在過去進行過無漏洞版的貝爾測試，其中糾纏的兩個粒子分別做檢測的時間間隔。
雖然比光傳播于兩個檢測位置所需的時間間隔還要短暫時，這些現(xiàn)象依然會發(fā)生。
也就是說，量子糾纏的作用速率比光速還快，科學(xué)家的實驗顯示，量子糾纏的作用速率起碼比光速快10000倍。
而這僅僅只是量子糾纏的速率基本表現(xiàn)，由于依據(jù)相關(guān)理論來看，檢測時的效應(yīng)還具備瞬時性。
也就是說，當(dāng)我們檢測兩個處于糾纏狀態(tài)的粒午時，一個改變，另一個會頓時發(fā)生改變。
不過須要明白的是，這些效應(yīng)不能用作超光速傳輸精典信息，換句話說它們并不具備有效信息，因而也并不違背因果律。
量子糾纏會被觀察所影響
粒子的糾纏
但是為何量子糾纏會在現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)中無解呢？
因為費曼提出的實驗中沒有直接檢測糾纏，它不會提供量子引力的直接證據(jù)。
科學(xué)家表示，通過量化兩個質(zhì)量并將它們糾纏在一起，就可以直接測量到量子引力量子糾纏通訊，每位質(zhì)量都將疊加并發(fā)生糾纏。
正如愛因斯坦、羅森等人發(fā)覺的那樣，糾纏的出現(xiàn)幾乎是瞬時的，一旦我們了解了一種量子態(tài)，便會手動曉得任何糾纏粒子的量子態(tài)。
不同量子態(tài)氫原子的電子機率密度
原則上來講，我們可以將兩個糾纏的粒子置于銀河系兩端。
正如上面提及，我們可以在剎那間能夠通過其中一個粒子的狀態(tài)了解到另一個。
如同是從紙盒上面掏出雙腳的衣服，這么我們很自然地能夠明白，剩下的那只鞋一定是右腳。
化學(xué)學(xué)家對這種公式也很難受
而且兩個相距甚遠的粒子為什么才能表現(xiàn)出這么奇特的狀態(tài)呢？
且不說我們能否頓時了解它們，它們的運作雖然也遵守了光速的極限。
這正是明天科學(xué)家所苦惱的地方，這也被稱為EPR悖論。
愛因斯坦將其稱為遠距離的幽靈行動，它用這個悖論作為量子理論不完整的一個根據(jù)。
但事實證明，糾纏狀態(tài)的粒子確實會互相影響，無論距離怎樣，量子熱學(xué)至今無法得到驗證。
雖然糾纏系統(tǒng)不保持局部性原理，但它并沒有違反因果律，這意味著結(jié)果總是有誘因的。
愛因斯坦稱為幽靈的作用
遠處的粒子觀察者不曉得本地觀察者是否攪亂了這個糾纏系統(tǒng)，反之亦然，她們必須以不超過光速的速率互相交換信息能夠確認。
換句話說，光速的限制依舊適用于量子糾纏中，這也是一開始文中所指出的。
有好多種方式可以糾纏粒子，一種技巧是冷卻粒子并將它們放得足夠近，這樣便能使它們出現(xiàn)重疊，從而代表位置的不確定性，由此難以分辨一個粒子和另一個粒子。
另外還有一種可能通過亞原子形成的過程，比如核衰變，這會手動形成糾纏粒子。
依據(jù)NASA的說法，它也可以通過分裂單個光子并在這一過程中形成一對光子。
假如說量子糾纏未來的應(yīng)用，其實當(dāng)下最熱門的便是量子通訊技術(shù)。
量子糾纏就能應(yīng)用到信息加密中，在這些情況下，發(fā)送者和接收者會構(gòu)建一個安全的通訊鏈路，其中包括一對糾纏粒子。
量子通訊才能進行化學(xué)加密
發(fā)送者可以和接收者使用糾纏粒子生成的密匙進行信息讀取，一旦有其他“觀察者”出現(xiàn)在其中，糾纏都會立即終端，由于檢測糾纏粒子會改變其中的狀態(tài)。
傳遞這樣一條微小的信息還有好多工作要打算，隨著未來人們對量子熱學(xué)的進一步闡述和發(fā)覺，其實這個謎團會成功解開。