退相干歷史

『壹』 退相干歷史的簡介

退相干歷史由穆雷蓋爾曼(Murray Gell-Mann),詹姆斯哈特(James Hartle)與羅伯特格里菲斯(Robert Griffiths)在1984年提出，是用來解釋量子力學中波函數坍塌的理論。
根據科普讀物《上帝擲骰子嗎？-量子物理學史話》（以下簡稱《上》）中的介紹，再加上網上的一些資料，我總結此理論的概念如下。
首先由若干個概念列出：
1.量子相乾性：量子相乾性，或者說「態之間的關聯性」。其其一是愛因斯坦和其合作者在1935年根據假想實驗作出的一個預言。這個假想實驗時這樣的：高能加速器中，由能量生成的一個電子和一個正電子朝著相反的方向飛行，在沒有人觀測時，兩者都處於向右和向左自旋的疊加態而進行觀測時，如果觀測到電子處於向右自旋的狀態，那麼正電子就一定處於向左自旋的狀態，即而無論兩者相隔多遠的距離，他們之間的旋轉方向一定存在高度的關聯。

『貳』 人可以回到古代嗎

或許有這個可能，但目前的理論尚不支持。主要有相對論和熱力學第二定律。

相對論認為超光速可能回到過去，但光速是宇宙的極限，只有不攜帶能量和信息才能超越光速（比如「相波」）。而熱力學第二定律有一個著名的「時間之箭」，即時間只能向一個方向流逝，不能逆轉，否則會使整個系統的熵減少。

【PS. 如果我們顛倒所有粒子和反粒子的運動方向，系統應回到原先的那樣（換言之，對於前進或後退的時間方向定律是一樣的）】

目前看來，蟲洞或許是一個能連接遙遠的時空區域的通道。但它的理論還有很多不能自洽的地方。

關於「外祖母悖論」，根據量子引力學的三種宇宙解釋：平行宇宙、退相干歷史和時間圈環理論，這都是不會發生的。

平行空間（多重宇宙）認為，我們生活在多個（事實上是無窮多個）宇宙並存的狀態。我們的任意行為都會造成宇宙的「分裂」，產生另一個疊加的宇宙。如果你殺了你的祖父，則有一次造成了時空的疊加，其中一個宇宙中，因為你的祖父死了，所以根本沒有你這個人存在過，你自然沒法去想這些事。而另一個宇宙中的你還活著，所以你會得出改變過去不影響現在的結論。

時間圈環則認為，你根本不可能回到過去。這個理論在數學上比較復雜，我只簡單說兩句。它利用一個叫「哥德爾不完備性定理」的數學原理證明了時空允許封閉的類時曲線存在，它使你永遠只能出發後回到出發點，不能回到過去。

最後的退相干歷史模型則更加怪異，它是由費曼的路徑求和演變而來，認為不同的量子態會相互干涉，最終抵消，疊加在一個狀態上，剩餘的影響忽略不計。因為你回到過去的一系列行為所有的概率疊加在一起，最終我們看你的人像，在邊緣可能有一點模糊，那是你殺死了你的祖父而導致你並不存在在這里的一點微弱的可能性。

根據一般人體的量子數，基本可以推算出這一點模糊的概率是1/10^10^60，換言之，這比一後面一萬億億億億億億億個零分之一還要小。

『叄』 目前科學前沿對靈異般的雙縫干涉實驗是怎麼解釋的

對於歷史事件的描述可以用一個密度矩陣來描述，只有當的測量目標達到一定的粗糙程度時，才能使矩陣退相干，即非對角線上的概率之和幾乎互相抵消，這樣得到的就是線性的疊加。而如果測量的目標太過精細，那麼就得不到一個有意義的解。

之所以說其恐怖，是雙縫干涉實驗，這個實驗當觀察者出現的後，光線粒子的干涉會消失，然後變成兩個條紋。好像這些光線粒子不喜歡別人的關注一樣，看到就出現，不看到就不出現，這不得不讓人湧起恐怖的懷疑。

含義：

平行的單色光投射到一個有兩條狹縫的擋板上，狹縫相距很近，平行光的光波會同時傳到狹縫，它們就成了兩個振動情況總是相同的波源稱為相干波源，它們發出的光在檔板後面的空間相互疊加，就發生了干涉現象。

當單色光經過雙縫後，在屏上產生了明暗相間的干涉條紋。當屏上某處與兩個狹縫的路程差是半波長的偶數倍時，形成亮條紋。當屏上某處與兩個狹縫的路程差是 半個波長的奇數倍時，出現暗條紋。

以上內容參考：網路-雙縫干涉

『肆』 退相干歷史的介紹

退相干歷史由穆雷蓋爾曼(Murray Gell-Mann),詹姆斯哈特(James Hartle)與羅伯特格里菲斯(Robert Griffiths)在1984年提出，是用來解釋量子力學中波函數坍塌的理論。

『伍』 量子關聯 經典關聯 量子糾纏 消相干

1L 很出色。
我通俗的說一下量子糾纏：
在一個封閉的房子里，一共有A,B,C三個人。一個蒙著眼睛的人站在房子唯一的出口處。
當這個蒙眼人感應到有一個人走出來，那麼他該怎麼回答走出來的是誰？
他會說走出來的那個人，是1/3個A +1/3個B + 1/3個C.
他不知道走出來的是誰，只好用這種既不是A,也不是B,C的辦法描述結果。這樣的結果就是糾纏態。

現在把蒙眼的布帶去掉，這個人就能確定走出來的人是誰了(假設是B)， 相對的說，1/3個A,1/3個C的糾纏態就消失了。就稱為退相干。

『陸』 量子力學 多世界和多歷史的區別

1、多重歷史
如果我們單純談論微觀粒子，那麼它們處於多種不確定性的疊加態，我們只能計算其概率。粒子隨時間變化的歷史路徑，也在同時經歷多重歷史。但當我們關注某種復雜的特徵，比如薛定諤貓的死活時，我們是在關注兩族粒子的歷史，一族是貓死，另一族是貓活。這時，除貓的死活特徵外，兩族粒子的多重歷史相互抵消了，貓的死活成為確定態，貓不會經歷死和活的多重歷史，如果貓活，那麼貓死的歷史就沒有發生，反之亦然。
對於所有粒子的集合（就是宇宙）來說，在一個時間段，每一個粒子都同時經歷了多重歷史，只是因為我們關注的問題都過於復雜和宏觀，所以粒子的不確定性歷史抵消了，我們看到的宏觀特徵都是確定的結果。當我們在實驗中觀察微觀粒子狀態，我們也只能關注某一宏觀特徵，如照片圖形、儀表指針等，所以不確定性的多重歷史相互抵消了，觀測到的是確定結果。
這些不是信口一說，而是以費曼的路徑積分方法為基礎。費曼在上世紀40年代創立了路徑積分方法，並證明了這種方法與海森堡矩陣和薛定諤方程是等效的，都是描述量子論的基本數學方法。路徑積分是在時間上對粒子的所有狀態求和，所以對應於粒子的多重歷史路徑。路徑積分方法能計算某個特徵對應的粒子多重歷史抵消的條件，如果多重歷史相互抵消了，叫退相干（decoherence），不能抵消叫相干。
我們所關注的特徵分為兩種，符合退相干條件的特徵，所對應的歷史是確定的，只有一種歷史發生了。不符合退相干條件的特徵，則對應著同時發生的多重歷史。我們日常看到的確定歷史，是建立在粒子多重歷史的基礎上，而其多重歷史相互抵消的結果。
根據計算結果，如果要保持粒子多重歷史相干（即保持不確定性的多重歷史同時發生），必須是一個粒子很少的非常小的系統，人的感官所涉及的系統都太大了，只能觀察到退相乾的歷史，不能觀察到不確定的疊加態。
多重歷史解釋聽起來比哥本哈根的「人類意識的觀測使粒子不確定性坍縮」要令人信服多了，但它並不是一個唯物論的解釋，它是說，宇宙是一個多重歷史的疊加，因為我們關注了某一個宏觀的特徵，宇宙就呈現出確定性。事實上，如果我們關注不同的宏觀特徵，宇宙可能會呈現出不同的確定性。也就是說，宇宙的可觀測狀態，是由我們所要關注的宏觀特徵決定的。這應該不是一個支持唯物主義的觀點吧？
霍金在《偉大設計》中，較詳細地論述了多重歷史解釋，在此書中，他把科學總結成「依賴
多重歷史與量子論的多重宇宙（平行宇宙）解釋有什麼區別？多重宇宙解釋是說，量子物理過程使宇宙分裂，不同宇宙分別對應粒子的多種不確定性（這種分裂不是現實的，而是數學意義上的）。根據多重宇宙解釋，符合退相關條件的不同宏觀特徵也都在不同的宇宙中發生了，這就涉及了我們會在哪個宇宙里的問題，當這一問題與自我的狀態形成自指時，就會產生量子永生的悖論。而根據多重歷史解釋，符合退相干條件的不同宏觀特徵，其歷史是確定的，只有一個發生了，其他沒有發生，不會產生由於自指而引發的悖論。
多重歷史解釋為量子計算機的設計提供了可能。量子計算機的核心技術，就是保持計算過程中的相乾性，同時在多重歷史中進行運算，所以量子計算機擁有比經典計算機強大得多的運算能力。量子計算機能否實現，現在尚無定論，如果實現，應該是多重歷史解釋的一個很好證明。
多重歷史解釋出現較晚，在科普中較少提及，並沒有廣為人知。但比起之前的解釋，它更為合理，解決了很多矛盾之處，具有更深刻含義，可能更加接近現實的圖景。
2、多重世界
1970年代後期，隨著人們對多世界解釋的興趣不斷增長，多世界解釋在弦理論家、量子引力和量子宇宙學家中最受歡迎，相信它的著名物理學家有霍金、費曼、蓋爾曼和溫伯格等。霍金是眾所周知的多世界迷，費曼一直強調坍縮過程只能通過薛定諤方程來說明。溫伯格則斷言，「最終的途徑是將薛定諤方程認真地當作是對測量過程的描述„„我更喜歡這種最終步驟。」在《誇克與美洲豹》一書中，他將自己描述成了多世界解釋的信徒。
1985年，德義奇對多世界解釋做出了進一步的澄清。德義奇首次指出了多世界解釋與正統解釋具有不同的實驗預測，並提出一個大膽的超腦實驗以檢驗孰是孰非。在這一實驗中，人們首先制備一種具有量子記憶能力的超腦，然後觀察超腦的不同記憶狀態之間的干涉效應。如果多世界理論是正確的，那麼將會觀察到干涉現象，同時超腦也會在效果上感覺到自己的分裂和合並；而如果正統解釋是正確的，將不會觀察到干涉現象。
此外，德義奇用數目不變的世界出現差別來代替世界不斷分裂的說法。根據他的新表述，存在一些平行的完全的世界，它們在某種確定的意義上在相同的時間和空間中存在著，尤其是，它們與我們共享同樣的時間和空間。不同的平行世界是通過它們作為一個公共的物理實體的一部分而關聯在一起的，物理實在就是糾纏在一起的所有世界的集合。在理論上，多平行世界是與波函數的各個「坍縮」分支相聯系的，當世界面臨一種量子選擇時，它就分裂成兩個不同的世界。
2001年2月，惠勒和蒂格馬克在《科學美國人》上發表了一篇紀念量子發現一百周年的文章。在這篇文章中，他們認為，去相干理論和最新的實驗表明，多世界解釋已經取代了正統的哥本哈根解釋，而成為了大多數物理學家都認可的量子力學的新的正統解釋[12]。
3.2多世界解釋的意義
艾弗雷特多世界理論的偉大或者說是獨特之處在於它否定了波函數的坍縮，認為薛定諤方程在任何時候都會成立。而這樣一個沒有坍縮的量子理論仍然可以
解釋觀測，並預言描述宏觀世界的波函數會漸漸演化成一個描述多重世界疊加態的波函數。而觀測者主觀經歷這一分裂得到的僅僅是有限的隨機性，其概率和使用波函數坍縮方法計算的結果一致。這樣在哥本哈根一派的解釋中所存在的缺點卻被艾弗雷特加以利用而完成了自身理論的自洽性。艾弗雷特完成了愛因斯坦在與玻爾論戰時所沒有做到的工作——提出自己的理論體系。而量子力學的完備性也因為多世界理論的提出而向著進一步的完善邁出了長足的一步。
從科學史上看，量子力學基本上是沿著玻爾等人的路線發展的，並且取得了巨大成功，特別是通過貝爾不等式的檢驗更加鞏固了它的基礎。但是，我們也要看到，從愛因斯坦等人提出的EPR悖論到艾弗雷特提出多世界解釋，一系列不停否定哥本哈根解釋的過程實際上激發了量子力學新理論、新學派的形成和發展，使量子力學在爭論中得到了更進一步的發展。

『柒』 退相干 是什麼

量子相乾性先介紹一下「量子相乾性」。
現在各國科學家都在努力希望實現量子計算機，而量子計算機需要一些重要的量子性質。其一是「量子相乾性」。
量子相乾性，或者說「態之間的關聯性」。其其一是愛因斯坦和其合作者在1935年根據假想實驗作出的一個預言。這個假想實驗時這樣的：高能加速器中，由能量生成的一個電子和一個正電子朝著相反的方向飛行，在沒有人觀測時，兩者都處於向右和向左自旋的疊加態而進行觀測時，如果觀測到電子處於向右自旋的狀態，那麼正電子就一定處於向左自旋的狀態。這是因為，正電子和電子本是通過能量無中生有而來，必須遵守守恆定律。這也就是說，「電子向右自旋」和「正電子向左自旋」的狀態是相關聯的，稱作「量子相乾性」。這種相乾性只有用量子理論才能說明。
要在量子計算機中實現高效率的並行運算，就要用到量子相乾性。彼此有關的量子比特串列，會作為一個整體動作。因此，只要對一個量子比特進行處理，影響就會立即傳送到串列中多餘的量子比特。這一特點，正是量子計算機能夠進行高速運算的關鍵。 退相干退相干，通俗的稱謂是「波函數坍縮效應」，是量子力學的基本數學特性之一。指的是原本連續分布的波函數概率幅，在經歷「觀測」之後的瞬間退變為離散分布於某一特定點的δ函數（狄拉克δ函數，在特定的一個點值為無窮，其餘所有點值為0，整個函數圖形總面積定義為1）的現象。
誇張地說，退相干效應指的是「當沒有人看月亮時，月亮只以一定概率掛在天上；而當有人看了一眼後，月亮原來不確定的存在性就在人看的一瞬間突變為現實。」
量子力學的正統哥本哈根解釋承認人的主觀觀測會影響到微觀實體的客觀存在性，這是量子力學至今仍未解決的一大哲學難題。
退相干使得量子計算機與傳統計算機不同，量子計算機的運算時間是由限制的。這是因為，量子比特之間的相乾性很難保持長時間，經過一定的時間後，一旦遇到外界實體的觀測，就會失去相乾性。在計算機中，量子比特不是一個孤立系統，它會與外部環境發生作用而使量子相乾性衰減，即「退相干」（也叫作「消相干」）。量子比特從相干狀態到失去相乾性這段時間叫做「退相干時間」。如果退相干時間不能足夠長，就無法完成計算。所以，延長退相干時間，使以後必須解決的重大課題。
量子疊加性會因為觀測而崩潰。退相干是周圍的環境雜訊造成干擾使量子比特「變劣」，那麼觀測也會對相乾性造成影響。為了筆墨退相干，就要將電路元件與周圍環境隔離。但是，現在仍有許多退相乾的原因沒有查明。研究員蔡兆申指出，電路周圍的電荷起伏也會造成退相干。

『捌』 量子退相干是不確定原理的重要體現嗎還有，不確定原理是世界的原貌，還是受技術限制下的測不準。

退相干歷史與不確定性原理沒有特別的聯系，不確定性原理更好的應該被通俗解釋為用物理定律制約或預言宇宙萬物演化時的誤差的極限。

『玖』 退相干歷史的其他信息

2.精粒歷史(fine-grained history)：按照《上》中給出的類比例子，我總結其概念為在在一個系統內，一段時間內的所有組成此系統的基本元素(或者稱組成部分)的狀態的變化之集合就是此系統的精粒歷史。我給出的例子也是《上》中的那個足球賽的例子，比如一場舉行在某事某地的足球比賽，其精細歷史就是在這場足球賽中舉行的這段時間里組成此足球賽的所有部分(想《上》中所說的，這里你可以認為所謂部分就是比如所有的這段時間內，在球場這個區域內的所有基本粒子以及其他任何可以想像得到的部分)的狀態的變化的集合。
3.粗粒歷史(coarse-grained history)：即有了觀察者的緣故，觀察者將此系統的精細歷史進行了簡化而只得到某些宏觀的論斷，對照上邊的足球賽的例子，粗粒歷史可以認為是此時此地球賽的比分，觀眾的人數，天氣溫度，以及任何其他的宏觀的事實。
好，現在開始進入正題。
退相干歷史理論的一個重要的前提是，觀察者無法真正觀察到系統的任何精細歷史，並且在任何精細歷中同時發生，或者說是處於糾結狀態的。如《上》第十二章中所說：,,,換句話說「通過左縫」和「通過右縫」這兩種歷史不是獨立自主的，而是相互糾纏在一起的，他們之間有干涉項。當我們計算「電子通過左縫或者通過右縫」這樣一種情況的時候，我們得到的並非一個傳統的概率，乾脆地說，這樣一個「聯合歷史」是沒有概率的！這也就是說為什麼在雙縫實驗中，我們不能說「電子要麼通過左縫，要麼通過右縫」，因為這兩種歷史是「相干」的！
再此重要的假前提下，退相干理論說，粗粒歷史中的某些事件是可以使用經典的概率公式進行加減運算的，因為這些粗粒事件已經退相幹了，即他們已經不像精細歷史下的事件是相互糾結在一起的了。比如《上》在此處舉的例子薛定諤貓實驗為例，在一定時間內，關著貓的密室這個總體的空間內, 精粒歷史應該是此空間內所有的基本粒子再次實驗時間內的狀態的變化這一事實，而這些基本粒子的狀態的變化是不可測的；而在粗粒歷史中，觀測者可以問貓死還是貓活，或者其他的問題，這些也是同樣時間段內發生的事實。在精粒歷史中無法使用經典概率公式計算，而在粗粒歷史下，就可以使用經典的概率公式進行計算。比如，粗粒歷史下貓死的概率與貓活的概率之和是100%，在精粒歷史下任意時間點上，所有基本粒子之間關系復雜(不一定僅僅由於量子糾結)，因此要計算某些概率是不可能的。(例子是我根據《上》中的足球賽的例子引申出來的一個例子，不一定正確)

『拾』 通俗的說一下退相干理論是什麼 我總感覺它是在扯蛋而又沒什麼實際作用。

退相干歷史理論（Decoherent Histories）認為，宇宙一直都只有一個，而歷史是許多的。我們只是觀測到了一個大面的歷史而已。

一種關於波函數坍縮的理論，不同於將意識放入神壇的「哥本哈根詮釋」、帶來了「量子自殺悖論」的「多世界詮釋」、已廢棄的「隱變數詮釋」、限定量子力學作用范圍而看上去近乎放棄的「系綜解釋」，相對而言退相干歷史還算是一個較好的解釋。

(10)退相干歷史擴展閱讀

起源：理查德·費因曼（或譯理查德·費曼）是個頗具直覺的物理學家，費因曼圖（費曼圖）更是一個重要的工具。但這里我們要說的是路徑積分（或者叫「狄拉克-費因曼路徑積分）。根據最小作用量原理，自然似乎總會傾向於最省力的方式。

經典案例中，從A到B的拋體運動所經的路線一定是A到B所有可能路徑中最省力的方式。但在量子領域，一切歸於概率，粒子不會有確定的線路，而是通過波動性同時通過了所有的路徑，只是幾率的不同而已。而對於路徑的求和，就是路徑積分。