量子力学迷人的地方（量子力学暗示我）

又到了一年一度的七夕佳节，屏幕前的你脱单了吗？

众所周知，中二所对于爱情的研究已经不是一天两天了。好几个代目的小编相继从不同的角度阐述了他们对爱情的《理解》，或得出“天下有情人终将分手”这样的劝退结论，或给出“自然脱单的数学原理”这样的恋爱秘籍。小编我愿将这些理论统称为“爱情の中二理论”。

随着越来越多研究者的加入，该理论不断完善且日益丰满。不过小编我在进行文献调研时发现，先前的研究大部分是在经典力学的框架下进行的，只有少部分涉及到了量子力学但也都不够深入。

所以小编我决定在今天这样一个特殊的日子里，高举火把和汽油量子力学的大旗，探寻量子世界中爱情的模样……

Part 1

级联施特恩－格拉赫实验告诉你

人心是多么经不起考验

施特恩－格拉赫实验（Stern-Gerlach Experiment）是物理学发展史上具有重大意义的实验之一。实验的示意图如下：从1处发射银原子，通过2处的狭缝，再通过3处加在竖直（z轴）方向上的不均匀磁场，最后打到光屏上。

施特恩－格拉赫实验示意图 | 图源：参考资料[9]

4是根据经典理论预测的结果（连续分布），而5是实际的实验结果（分散分布）。这个实验很好得证明了原子角动量是量子化的。

这还没结束。如果我们将通过3之后向上偏转的银原子捕获而阻挡住向下偏转的，让这些银原子继续通过一个相同的磁场（如下图所示），会发现出来的银原子依旧全是向上偏转的（好像很正常，没啥问题）

图源：参考资料[9]

但如果我们将第二个磁场换一个方向，变成沿x轴方向（如下图所示），我们发现出来的银原子沿x轴方向分成了上下两束。好像也没啥问题，毕竟加的磁场方向不同，在另一个方向产生分裂无可厚非。

图源：参考资料[9]

但接下来这个实验的结果就让人难以置信了。

我们让偏向x轴正方向的银原子再通过一个z轴方向的磁场（如下图所示），按理说之前我们已经筛选出了偏向z轴正方向的银原子，那么再通过z轴方向的磁场理应还都偏向z轴正方向。

但是，它分裂了！只是因为中间加了个x轴方向的磁场，就让原本只能沿z轴正方向偏转的银原子得以向另一个方向偏转！这是经典物理无法解释也是无法理解的！

图源：参考资料[9]

这就是级联施特恩－格拉赫实验，它不仅告诉我们，经典力学已经不够用了，必须要创造一个船新的理论，还揭示了一个重要的结论：测量会改变系统的状态。

说了半天这个实验，那它和爱情有什么关系呢？

在一段感情中，我们总会不由自主地去测试另一半，如果将实验中的银原子看成现实生活中的人，不同方向的磁场好比不同形式的测试，不同的偏转方向代表测试结果的好与坏，我们不难发现：

人心根本经不起测试啊！

即使第一次的测试结果满意，测完另一个方面再返回重测，可能就会测出一个不满意的结果，这对象还怎么处嘛！

所以，最好的处理方式就是，

单着啦

Part 2

爱情态叠加原理告诉你

你永远猜不透Ta的心思

现在我们把目光再次聚焦到最后那个级联施特恩-格拉赫实验。当银原子数量足够多的情况下，我们能观察到明显的分裂现象，即银原子往两个不同方向的偏转。

但是如果只在x轴正方向出射的银原子中选取一个，让它通过第三级z方向的磁场，你说它会向上偏还是向下偏？

在这个银原子发生偏转的前一刻，你我都无法给出准确的答案，因为它既有可能向上偏，也有可能向下偏，只有“测量”这个动作发生时，你才能知晓它到底会向哪里运动。

那如何描述“测量”之前银原子的状态呢？我们只能说：银原子处于向上偏转和向下偏转的叠加态中。

人比银原子复杂得多，不仅是因为人可以处于更加复杂的叠加态中，还有一个重要的点是，就算你尝试进行“测量”，也不一定能得到一个准确的测量值！

举个栗子，当你问你对象：“怎么了嘛？”

对方回答：“没事。”

真的就没事吗？！你确定真的没事吗？！还不赶紧反思自己是不是哪里做错了？！

所以说

人心是个复杂的叠加态

你根本测不出准确的本征值！

摸不透对方的心思是痛苦的，与其不断内耗，不如

快乐得单着

Part 3

爱情表象理论告诉你

谈一段感情为何总是心累

在量子力学的框架下，我们用希尔伯特空间中的态矢量来描述一个系统状态。

在爱情の中二理论的框架下，我们同样可以用“爱情矢量”来描述一个人在“感情空间”中的状态。

没有接触过量子力学的小伙伴们可能对“表象”一词比较陌生，可以简单地理解为“坐标系”。不同的表象即不同的坐标系，态矢量在不同表象中会出现不一样的表达。

我们每个人出生在不同的家庭，成长的环境也不尽相同，这就导致了每个人都处在一个独一无二的“表象”中，而属于自己的那个“爱情矢量”也有着不同的表达方式。

当两个人之间产生相互吸引时，两个“表象”其实也在发生相互作用，只有两个人不断去适应对方的“表象”，将自己的“爱情矢量”在对方的“表象”中表达出来时，两人之间的感情才能逐渐走向稳定。

但是，

表达的过程是相当艰辛的，需要进行大量令人心累的计算，有些小伙伴算着算着就放弃了，并摔笔以示愤怒（雾）

都说爱情就像化学反应，那化学反应想发生还需要活化能呢，上升的能量就好似攀登一座大山，让人气喘吁吁，心力憔悴……

所以说

别被“表象”所迷惑

不知是福还是祸

稳定在单身的态上，享受自由的味道，不香吗

Part 4

结语

本文深入挖掘了量子力学框架下的爱情理论，通过级联施特恩-格拉赫实验、爱情态叠加理论、爱情表象理论，最终得出结论：

七夕一人过

自由而快乐

感谢家里蹲大学、高温假基金对本研究的大力支持！我们下个情人节再见！

参考资料

[1] 物理定律告诉你，天下有情人终将分手！

[2] 物理定律告诉你，爱情的真相有多么残酷！

[3] 物理定律告诉你，表白可能巨亏，分手一定血赚

[4] 我能想到最快乐的事，就是把所有异性都处成朋友

[5] 物理定律助你七夕「科学表白」，谁说「天下有情人终将分手」→_→

[6] 都七夕了还在酸别人超甜的日常？别急，这有份攻略能让你也甜蜜蜜

[7] “这对啊，这对是史上最难异地恋。”

[8] 牛顿在世，丘比特附身，《自然脱单的数学原理》震撼发布！

[9] Stern-Gerlach Experiment - Wikipedia

文中表情包均来源网络

编辑：Eric

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