量子世界似乎是違反邏輯的。例如，一個(gè)量子物體到達(dá)路徑上的一個(gè)分叉處時(shí)，不需要選擇是要向左還是向右偏轉(zhuǎn)，而是同時(shí)沿著兩條路徑前行——對(duì)于經(jīng)典宏觀物體，像是棒球、人類，這種行為是不可能的。物理學(xué)家有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)語言來描述量子行為，但是把這種數(shù)學(xué)語言翻譯成日常用語卻困難重重。

Amy Catanzano認(rèn)為詩歌能幫助物理學(xué)家發(fā)展出一種更有效、準(zhǔn)確的語言，來描述看似難以描述的量子世界。她為量子世界寫了一首詩：《世界線：量子超級(jí)計(jì)算機(jī)之詩》。這首詩可以用多種方式解讀，每當(dāng)兩行詩歌相遇在一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，你既可以選擇上面一行詩，也可以選擇下面一行詩繼續(xù)閱讀。

○ Amy Catanzano的《世界線：量子超級(jí)計(jì)算機(jī)之詩》，藍(lán)色和綠色的詩行在白色的節(jié)點(diǎn)相遇。| 圖片來源：Amy Catanzano, APS/Alan Stonebraker 

Catanzano認(rèn)為，詩歌語言就像雙曲線一樣，是一種發(fā)散式的語言，能夠激發(fā)新的觀察和存在的方式，解構(gòu)并挑戰(zhàn)我們的假定。詩歌的這種獨(dú)特性質(zhì)特別適合用于描述量子物理學(xué)，因?yàn)榱孔游锢硪蔡魬?zhàn)著我們對(duì)于物理世界的基本概念。

Catanzano的詩歌的基礎(chǔ)是拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的一種可能的架構(gòu)圖。這個(gè)設(shè)計(jì)包含四個(gè)量子比特（qubit），每一個(gè)量子比特都包含被稱為任意子的兩個(gè)準(zhǔn)粒子。然后，通過交換事先確定的序列中相鄰任意子的位置來進(jìn)行計(jì)算。接著，計(jì)算結(jié)果包含在所謂的“紐結(jié)”（knot）和“發(fā)辮”（braid）中，發(fā)辮是任意子的路徑——或者，更確切地說，是任意子的世界線——交織而成的。

○ 拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的一種可能設(shè)計(jì)的架構(gòu)圖。設(shè)計(jì)包含四個(gè)量子比特，每個(gè)量子比特由兩個(gè)任意子組成。計(jì)算通過交換相鄰的任意子而實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程產(chǎn)生任意子的世界線交織而成的發(fā)辮結(jié)構(gòu)。在交換序列的末尾，會(huì)測(cè)量每個(gè)量子比特的一對(duì)任意子。| 圖片來源：APS/Alan Stonebraker 

任意子是二維空間的準(zhǔn)粒子。它既不是費(fèi)米子也不是玻色子，但像費(fèi)米子一樣，任意子不能占據(jù)同一狀態(tài)，因此，兩個(gè)任意子的世界線不能相交或合并，而是在三維時(shí)空（兩個(gè)空間維加一個(gè)時(shí)間維）中形成穩(wěn)定的發(fā)辮結(jié)構(gòu)。

任意子構(gòu)成拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的邏輯門。與利用禁閉粒子構(gòu)成的量子計(jì)算機(jī)相比，基于量子辮的量子計(jì)算機(jī)更加穩(wěn)定，這是因?yàn)槲⑿〉睦鄯e擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致量子態(tài)退相干，在計(jì)算中引入錯(cuò)誤，但是這種微小的擾動(dòng)不會(huì)改變量子辮的拓?fù)涮匦浴?/span>

在詩歌中，Catanzano用四對(duì)縱橫交錯(cuò)的詩行取代相互交織的任意子路徑。兩行詩歌相遇時(shí)，會(huì)共用一個(gè)單詞，Catanzano使用這種方法來表示任意子的紐結(jié)，這些文本的紐結(jié)就像是讀者前行路上的交叉，他們可以按順序一行接一行讀，也可以在遇到一個(gè)文本的紐結(jié)時(shí)，跳到另一行詩歌去。穿越詩歌的不同路徑創(chuàng)造一種獨(dú)特的文字發(fā)辮，導(dǎo)致不同的詩歌結(jié)構(gòu)，就像是拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)中不同的計(jì)算一樣。

從詞語選擇和視覺結(jié)構(gòu)上將拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)背后的理論轉(zhuǎn)換為詩歌，這個(gè)實(shí)踐過程被Catanzano稱為量子詩學(xué)，這使得詩學(xué)和物理學(xué)可以發(fā)生富有想象力且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南嗷プ饔谩?/span>

用文學(xué)手法來解釋物理概念的想法并不新鮮，事實(shí)上，長期以來，物理學(xué)家一直試圖用隱喻來解析復(fù)雜的數(shù)學(xué)。例如“糾纏”這個(gè)詞，物理學(xué)家用它表示兩個(gè)相互連接的量子粒子的概念，操縱其中一個(gè)粒子會(huì)影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)，即使粒子之間相隔很遠(yuǎn)的距離。

然而，隱喻也可能是危險(xiǎn)的：隱喻為普通語言賦予新的內(nèi)涵，而這可能導(dǎo)致誤解。糾纏這個(gè)詞似乎是在描述兩個(gè)粒子的狀態(tài)是相互交織、重疊的，然而事實(shí)上，這兩個(gè)粒子沒有物理連接，大量的量子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。

因此，如果嘗試將普通的語言外推到人類從未直接經(jīng)驗(yàn)過的世界，將很難找到適合描述特定現(xiàn)實(shí)的表達(dá)。然而，這種困難從未阻止物理學(xué)家描述另一個(gè)世界的嘗試，他們甚至樂在其中。例如，物理學(xué)家用“色”和“味”來描述夸克，但是夸克實(shí)際上并沒有顏色，也沒有味道。

Catanzano認(rèn)為，如果詩歌思維更為普遍，那就有可能避免這種混亂。詩歌是一種微妙而復(fù)雜的語言形式，它超越了對(duì)單個(gè)單詞的簡單標(biāo)準(zhǔn)定義。詩歌使用節(jié)奏、視覺結(jié)構(gòu)、斷行、詞序和其他手段來探索看不見的世界，改變時(shí)間的流動(dòng)，描繪其他無法想象的事物。因此，詩歌是量子理論的兼容語言。

意大利國際高等研究學(xué)院（SISSA）的物理學(xué)家Giuseppe Mussardo對(duì)此表示贊同：“詩歌提供了豐富的語言，為表達(dá)思想提供了新的工具。但是，任何一種新的語言必須準(zhǔn)確捕捉量子理論中的數(shù)學(xué)，才有可能被物理學(xué)家廣泛使用。或許最終我們會(huì)找到某種量子語言，來相對(duì)貼切地描述自然，但是很不幸，直到目前為止，我們?cè)庥隽吮瘧K的失敗。” 

參考鏈接：

https://physics.aps.org/articles/v11/103

文章來源：原理

IEEE Spectrum

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