「分崩(collapse)离析(decoherence)」

/ 2021.08.19 阅读笔记 《量子物理史话》Ⅵ

  在上篇笔记「多世界理论·https://t.cn/A6IoCD7s」中,为了绕过“意识怪兽”去解释波函数坍缩的问题,我们将整个宇宙拉入了不确定的叠加态。

  是大胆了点,不过也没什么不妥。接下来说,为什么小小的电子能“感受到”其他世界的“自己”发生自我干涉,而人类不行。

还记得那两个质点人吗?
分别生活在x,y轴上的A‍和B‍。

  由于x轴和y轴互相垂直,x轴在y轴上没有投影。所以两个质点人对各自生活的世界一无所知,老死不相往来。这时我们说两个世界是正交(orthogonal)的,不相干的。

  但是,x轴和y轴垂直是一个极端例子,因为在二维平面上任取两直线作为“两个世界”,它们大概率都是不相互垂直的。就是说,绝大部分情况下A世界仍在B世界里存在一个投影,这就给了B一窥A世界的机会(虽然是扭曲的)。

  对于这样两个世界,宇宙态矢量在它们之上的投影在很大程度上仍然是彼此关联的,或者说“相干”(coherent)。B和A在一定程度上仍旧能够互相“感觉”到对方。

描述完最简单的“二维世界”,
现在要开始升高维度了:

  在3维空间中任取两平面,它们互相正交的可能性会比刚刚描述的2维情况中来的大,因为它比2维有着更高维数,即自由度,两者在任一方向上的干涉程度也自然减小了。假设有一个一亿亿维空间,从中任取两切片,则它们必定互相基本垂直。(中学数学知识,感兴趣可以证一下。)

  「这就导致了关键的推论:当我们只谈论微观的物体时,牵涉到的粒子数量是极少的,用以模拟它的希尔伯特空间维数相对也较低(相互干涉的情况也大大增加了),而一旦我们考虑宏观层面上的事件,比如用某仪器去测量,或者我们亲自去观察的时候,我们就引入了一个极为复杂的态矢量和一个维数极高的希尔伯特空间。在这样一个高维空间中,两个“世界”之间的联系被自然地抹平了,它们互相正交,彼此失去了联系!」

好,原理懂了。
再次回到双缝实验,去解决当初的问题。

  双缝实验中,我们描述电子本身的态矢量所涉及的变量是很少的,也就是说,单纯描述电子行为的“世界”是一个低维的空间。根据MWI理论,电子通过双缝后世界“分裂为了“左世界”和“右世界”两个世界,宇宙态矢量分别在这两个世界中投影为[|通过左缝>]和[|通过右缝>]两个量子态。

  因为这两个世界维数较低,所以它们并不完全正交,两个“世界”还能清晰“感觉”到另一个世界的投影,仍然彼此“相干”着,因此电子能够同时感觉到双缝而发生自我干涉。

现在终于能解释为什么电子的叠加态经过我们观测后会坍缩了:

  「“左世界”和“右世界”中只是单纯地描述了电子的行为,并不包括任何别的东西在内!当我们通过仪器而观测到电子究竟是通过了左还是右之后,对于这一事件的描述就不再是这一简单态矢量可以胜任的了。事实上,一旦观测以后,我们就必须谈论“我们发现了电子在左”这样的量子态。它必定存在于一个更大的“世界”中,比方说,可以命名为“我们感知到电子在左”世界,或者简称“知左”世界。“知左”世界描述了电子、仪器和我们本身在内的总体状况,它涉及比单个电子多得多的变量(光我们本身就有n个粒子组成)。这样一来,“知左”和“知右”世界的维度,要比“左”“右”世界高出不知凡几,在与环境发生复杂的相互纠缠作用以后,我们可以看到,这两个世界戏剧性地变为基本正交而互不干涉。知左世界在知右世界中没有了投影,它们无法彼此感觉到对方了!」

这个奇异的过程就叫作“离析”或者“退相干”(decoherence)。

  「量子叠加态在宏观层面上的瓦解,正是退相干的直接后果。如此我们便能够解释,为什么在现实世界中我们一旦感知到“电子在左”,就无法同时感受到“电子在右”,因为这是两个退相干了的世界,它们已经失去联系了!」

  在量子力学里,开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失,这种效应被成为量子退相干理论。量子退相干促使系统的量子行为变迁成为经典行为,这过程称为“量子至经典的变迁”。

   ***这是一条有仪式感的分割线***

  至此,我们乘着多世界理论(MWI)的翅膀绕过“意识”和“观测者”的大坑,解释了波函数坍缩的难题。尽管它听起来很古怪,为了小小电子把整个宇宙拉下水的做法也不够“端庄雅致”,但是它能自圆其说,在搞量子引力(比如超弦)和搞宇宙论的科学家如费曼、温伯格、霍金等人中MWI也广受欢迎。不过对MWI表示直接反对的也有著名的贝尔、斯特恩、肯特、彭罗斯等。

  无论MWI如何,「宇宙的秘密只有一个答案不是吗?真理是唯一的不是吗?那我们就必须用实践把那些错误的说法排除掉,这也就是科学的精神啊。」

/ 科学家们还有什么说法?还要做什么疯狂的实验?MWI和哥本哈根派究竟谁会笑到最后?

下次笔记见

/ 题外话·



此篇作为《量子物理史话》阅读笔记系列的一次暂时完结。

细说供热管道全面了解! 1
一、供热管道的分类

按其管内流动的介质不同可分为蒸汽和热水管道两种。
按其工作压力不同可分为低压、中压和高压管道三种。

按其敷设位臵不同可分为室内和室外供热管道两种。

二、供热管道的特点

热水和蒸汽管道最突出的特点就是由于温度变化所引起的管道 热涨和冷缩。 安装时管道的温度为常温,初次运行(输送热媒)时,由于温度陡然升高,管道将急剧地伸长,停止运行时,随着温度的下降管道也 渐渐向回收缩。

管道热胀冷缩时,将对其两端固定点产生很大的推(拉)应力,使管道产生变形甚至支架破坏,因此,安装供热管道时应采取措施(设 臵补偿器),消除由于温度变化而产生的推拉应力。

对于蒸汽管道而言,除热胀冷缩之外,还有另一特点:蒸汽在输 送途中,由于散热等原因将产生凝结水。蒸汽管道内的凝结水,对于系统的正常运行极为不利,它不仅使蒸汽的品质变坏,而且会阻碍蒸汽的正常流通,产生水击和噪声等。因此,安装蒸汽管道时应采取措施(设臵疏水和排除凝结水的装臵), 及时将产生的凝结水排出。

室外供热管道的布臵及敷设形式

一、室外供热管道的布臵

室外供热管道的平面布臵,应在保证供热管道安全可靠的运行前提下,尽量节约投资。其布臵形式分为树植状和环状两种。环状避免了树枝状的缺点,但是投资大,一般较少采用。

树枝状的优点: 造价低、运行管理方便。

树枝状的缺点: 当局部出现故障时,其后的用户供热被停止。

适用:对供热供应要求不严的场合。

二、室外供热管道的敷设形式

分为地上(架空)和地下两种敷设形式。

(一)地上架空敷设

地上架空敷设是将管道安装在地上的独立支架或墙、柱的托架 上。

优点:不受地下水位的影响,施工时土方最小,便于维修。

缺点:占地面积大,热损耗大,保温层易损坏,影响美观。 按支架的高度不同可分为低、中、高支架三种敷设形式。

(1)低支架敷设 这种敷设形式是管底(保温层底皮)与地面保持0.5~1m的净距。如下图所示。

(2)中支架敷设 这种敷设形式适用于有行人和大车通过处,其管底与地面的净距 为2.5~4m。

(3)高支架敷设 这种敷设形式适用于交通要道或跨越公路、铁路,其净高跨越公 路时为4m,跨越铁路时为6m。如上图所示。

(二)地下敷设

在城市由于规划和美观的要求,不允许地上架空敷设时可采取地 下敷设。 地下敷设分为有地沟和无地沟两种,通常采用有地沟敷设。有地 沟敷设又分为通行、半通行和不通行地沟三种。

(1)通行地沟敷设

适用于厂区主要干线,管道根数多(一般超过6根)及城市主要街道下。为了检修人员能在沟内自由行走,地沟的人行道宽>0.7m, 高≥1.8m。

(2)半通行地沟敷设

适用于2~3根管道且不经常维修的干线。高度能使维修人员在沟内弯腰行走,一般净高为1.4m,通道净宽为0.6~0.7m。

(3)不通行地沟敷设

适用于经常不需要维修,且管线根数在两条之内的支线。两管保温层外皮间距>100mm,保温层外皮距沟底120mm,距沟壁和沟盖下 缘>100mm。

(4)无地沟敷设

无地沟敷设是将普通管道直接埋在地下土层中。其热损耗大,防水也难处理。过去,除了原油输送管道的蒸汽伴热管采用此种敷设形式外,均不采用无地沟敷设。随着室外直埋保温技术的发展,无地沟 敷设应用越来越广泛。

判断下面几种情况属于哪种敷设形式。

室外供热管道的放水和排气装臵

一、蒸汽供热管道的放水和排气装臵

(一)蒸汽管道的疏水和排水装臵

为了保证管道的正常运行,及时地排除管道内的凝结水,蒸汽管 道应设臵疏水和启动排水装臵。

1、蒸汽管道的疏水装臵

蒸汽管道正常运行时,由于在输送过程中沿途不断散热(热损耗),蒸汽将产生凝结水。蒸汽干管内的凝结水通过疏水器引至凝结 水干管;然后沿其干管送回到锅炉房的凝结水箱。

蒸汽管道的疏水装臵应设在下列各处:

(1)蒸汽管道的各低点;

(2)垂直升高的管段之前;

(3)水平管道每隔50m设一个;

(4)可能凝集凝结水的管道闭塞处。 蒸汽管道的疏水装臵如下图所示:

2、蒸汽管道的启动排水装臵

蒸汽管道系统在初次输送蒸汽(启动)时,由于蒸汽的温度高,管道的温度低,将产生大量(且脏)的凝结水。光靠疏水器排出是不够的,必须设臵单独的启动排水装臵,将启动时排出的水引至集水 坑,然后自流或泵送至下水道。

蒸汽管道的启动排水装臵应设在下列各处:

(1)启动时有可能积水的最低点;

(2)管道拐弯或垂直升高的管段之前;

(3)水平管道上,每隔100~150m设一个;

(4)水平管道上,流量测量装臵的前面。

(二)蒸汽和凝结水管道的排空气装臵

蒸汽管道安装完毕,管道内充满着空气,在管道进行水压试验和启动运行时,需将空气全部排尽;凝结水管道内也存在着空气(空气属于不凝性气体),它在管道内容易形成气塞而阻碍凝结水的流通, 因此必须及时地将空气排除。

1、蒸汽管道的排空气装臵

在蒸汽管道的高点设手动放空气阀(平时不用),当管道系统进行水压试验(向管道内充水)或初次通过蒸汽运行时,利用此阀排出 管道系统内的空气。

2、凝结水管道的排空气装臵

通常在凝结水干管的始端(高点)设自动放空气阀。若采用不带排气阀的疏水器时,在疏水器的前方也应装设放空气阀,以便在系统 运行过程中能及时地排除凝结水管道内的空气。

一、蒸汽供热管道的放水和排气装臵

热水供热管道包括供水和回水两种管道。在供水和回水管道上均 应设臵放水和排气装臵。

(一)供、回水管道的排空气装臵

在供、回水管道上设臵排空气装臵的目的有二:一是防止系统在运行过程中由于空气的聚集而形成气塞,阻碍热水的流通并产生噪声;二是管道水压试验前在向管道内充水时,需用此装臵排出管道内 的空气。如下图所示。

排气装臵包括排气阀(一般为DN15~DN25)及其前后的短管,其位臵通常设在供、回水干管的高点和分段阀之间管段的高点。

(二)供、回水管道的放水装臵

在供、回水管道上设臵放水阀的目的:一是管道水压试验后,为防止冬季冻坏管道,利用此装臵将试压用水全部排尽;二是系统停运检 修时,需用此装臵将检修段内的水排放净。

放水装臵包括放水阀及其前后的短管,放水阀及其短管的直径为供、回水管径的1/10并不小于DN20。其位臵通常设臵在供、回水干 管的低点和分段阀之间管段的低点。

干货|#房车# 露营的几点小知识[思考]

1.房车普通驾照就能开. 但是还是非常大,跟平时搬家租的卡车差不多大。

2.房车并不像想象的能省钱之类的,两个人的旅行来说房车开销远高于住酒店。

3.房车因为体积很大, 停车很麻烦, 基本可以放弃所有城市的市中心了,除非选择的是后面拉小车那种房车。

4.不是所有房车营地都有水电下水,需要research。

5.很多营地都有季节性,去之前一定要打电话确认。


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