电影《彗星来的那一夜》量子力学的相干性、退相干和叠加态的戏剧化重构

之前的播客节目，我有聊过电影《无姓之人》，导演雅克·范·多梅尔借助量子力学的“叠加态”来呈现出“未被选择”的人生。今天要带来的电影，依旧和量子力学有关，可以说是“叠加态”的核心特征，那就是《coherence》（扣黑尔伦斯），中文电影名《彗星来的那一夜》，又叫做《相干性》。

什么是“相关性”？它是量子力学“叠加态”的核心特征，不同量子态之间存在着确定的相位关系，能够产生干涉。比如，硬币在空中高速旋转（其实是正面+反面的叠加态）。

在量子层面，相干性是脆弱的，当处在叠加态的系统和环境发生纠缠，哪怕是微弱的相互作用（比如说空气分子碰撞、热辐射），干涉的能力就会消失，相干性会被破坏，这个过程就叫做退相干，在宏观系统里，退相干发生的速度极快。比如，高速旋转的硬币倒下，静止为正面或者反面，也就是经典现实世界的确定状态。退相干的英文，decoherence（滴扣黑尔伦斯）。

在电影里面，有一颗彗星正好在地球上空滑过，我们可以简单的理解成，彗星在移动期间，它的引力场扭曲了局部空间。导演詹姆斯·沃德·布柯特有意设定成，在彗星的干扰下，把电影里的房子推回成为一个宏观的量子系统，房子里的8个人物角色成为了观测者，而现实里经典世界的正常规则被暂时搁置。

在和环境相互作用之前，房子和8个人都处在量子叠加状态，各种可能性共存。导演把这种叠加态具象化成，以房子为中心的多个独立空间，它们并不是在时间上先后排序，而是像蜂巢那样的空间一样共同存在着。每个相邻的空间是黑暗区域，可以理解成叠加态产生的干涉，也就是两个叠加态的相位差。

当有人离开房子（准确的说，是离开独立空间），也就是说和环境发生了相互作用，破坏了当前量子系统的隔离，发生“观测”行为，导致叠加态坍缩成一个确定状态，触发了退相干。

我们可以把相干性、退相干看成是一个整体的过程。在量子世界里，这样的过程其实是持续发生的。也就是说一个量子叠加态坍缩到一个确定状态以后，又会处在新的量子叠加态，如果又有人离开了房间，就又会发生退相干，再坍缩到另一个确定状态。

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