薛定谔的猫想必很多人都听说过,可以说是物理学中最奇怪的实验。
如果我们把一只猫放在一个封闭的盒子里,盒子里有一个原子核和一个毒气设施。这个原子核有50%的几率衰变。当它衰变时,会释放出一种粒子,这种粒子会触发毒气设施,毒死猫。
但如果原子核没有衰变,毒气没有被触发,猫就不会被杀死,所以在这种状态下,只要我们不打开盒子,猫就处于生与死的叠加状态。这就是奇怪的量子力学,量子纠缠据说比光快一万倍。
光速是宇宙中最快的。为什么量子力学可以打破它?
为什么量子力学著名实验中的双缝干涉能震撼物理学家的世界观,它讲述了什么现象?说起量子力学,肯定离不开著名的双缝干涉实验,这个实验并没有毛骨悚然到我们无法解释实验结果的地步。
双缝干涉实验的初衷很简单,就是看光是波还是粒子,实验原理也很好理解。我们在两条平行的狭缝前面放一个光源发射器,让光子穿过两条狭缝,然后在狭缝后面放一个背景板。
如果光是粒子,打在背景板上的光会是两条对应狭缝的条纹。如果是波浪,最终会呈现出水波一样的明暗条纹。起初,科学家发现干涉条纹也可以出现在单个光子中,这证明了光是一种波。
所以我想知道单个电子是怎么穿过狭缝的,所以我在后面放了一个探测器,探测电子是从哪个狭缝穿过的。
但是奇怪的事情发生了。当科学家们详细观察光子时,光又变成了粒子,在背景板上形成了两条条纹。以后的实验就是这样,就好像光子知道你在观察它,会给你一个特定的路径。
以玻尔和海森堡为。。的哥本哈根学派试图解释这一现象,并将其命名为叠加态,即粒子的涨落和粒子性会叠加在一起,此外还有自旋、极化、位置等其他物理性质。只要你不去测量,它就会一直处于各种叠加状态。
每个粒子都有一个叠加态。
为了更容易理解,我们以一个高尔夫球为例。没人看的时候,高尔夫球可以是黑的、白的、彩色的,没有特定的颜色。它既可以是运动的,也可以是静止的,等等,多种性质并存。
但是一旦我们观察和测量它,它就有了特定的颜色和特定的运动状态。在此基础上,想象一下,如果两个粒子结合在一起,有一定的关系,那么两个粒子的叠加态是互不干涉,相互独立还是会交织在一起产生影响?
答案交织在一起。那么如果一个粒子分裂成两个,两个粒子的叠加态会纠缠吗?答案是肯定的,即使两个粒子从一开始就有某种共同的关系,即使将来相距很远,它们的叠加态仍然是纠缠的。
量子纠缠是叠加态纠缠的具体表现,可以跨越空间和时间。
另一个粒子在300万年后不会改变,但会同时改变。说它比光快,用马上和瞬间,几乎是不准确的,因为两个粒子的相互粒子是同时发生的,没有时间和速度的概念。
那么这种跨越时间的同时又是如何发生的呢?爱因斯坦认为,两个粒子要想互相发生作用,一定离不开中间传播的介质,但事实上任何介质的速度都不能超过光速,即任何。。都不能以超光速的形式影响另一区域的。。,
这就是著名的区域实在论。
为了捍卫他的理论,爱因斯坦又提出或许两个粒子之间存在一个人类尚未发现的作用机制,他称为隐变量,1935年,爱因斯坦联合波多尔斯基和罗森共同发表了《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗》 ,
三个作者的首字母分别为E,R,P,于是这一论文又被称为ERP佯谬。
1694年,约翰.贝尔设计了验证ERP佯谬的实验,他可以通过非均匀磁场角度的改变,测量纠缠粒子的自旋状态分布概率,如果两者呈现对应的线性关系,那么就存在隐变量,爱因斯坦就是对的,反之亦然。
科学家在半个世纪内做了大量的贝尔实验,结果证明量子纠缠并不存在所谓的隐变量,虽然爱因斯坦的理论没有成立,不过这也反方向证明了粒子作用不通过介质传播,也就是说没有超光速的介质,量子纠缠依然不违反相对论。
要真正理解量子纠缠的原理,或许我们不能套用传统的物理概念,因为在量子世界里,一切都是模糊的,只有概率的存在,量子纠缠也是一种模糊叠加态,其实在量子力学看来,具有相同叠加态的粒子其实是同一个粒子。
比如我们理所当然地认为原子是一个整体,但无限放大后,原子里会有很大的空隙,原子核就如同一个剧院里的一颗核桃,只不过这种距离对于人类来说太小了,所以会认为它们是一个整体。
同样,缝隙也可大可小,对人类来说很小的缝隙对原子来说可以很大,那么对于纠缠粒子来说,它们之间遥远的距离也可以很小,假如两个纠缠粒子的距离是0.00001纳米,我们理所当然的认为它们所以一个整体。
但假如到了几光年几百光年距离,我们就不太能接受两个粒子之间的互相作用了,因为我们认为它不是一个整体。
在传统的理论框架中,通常只有基本粒子才能认为是不可分离的整体,两个粒子如此大的缝隙怎能认为是一个整体?
于是就有科学家认为,或许这两个粒子其实是高维空间内同一个粒子的体现,目前来看,多维的量子化空间是有可能存在,所以高维空间也许是解释量子纠缠的一个可靠的理论。
标题:量子纠缠快于光速(量子纠缠速度超越光速)
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