分类目录_网站目录提交收录-外链站分类目录

把一对纠缠粒子放在宇宙两端,相距930亿光年,还会相互影响吗?

在19世纪与20世纪之交,很多物理学家认为,物理学的大厦已经建成,后续只要对此进行修修补补就行。不过,两朵“乌云”笼罩在经典物理学上空,这让人们感到了一丝不安。

但谁也没想到的是,物理学界将会经历一场史无前例的变革。从黑体辐射问题这朵“乌云”中,诞生了量子力学。它与相对论共同打破了经典物理学的框架,掀开了现代物理学的大幕。

一系列的实验表明,量子世界超乎想象,与我们的宏观世界格格不入。举个例子,粒子的位置和速度(动量)无法被同时精确测量出来,一旦一个参数确定,另一个参数就会变得不确定,这就是不确定性原理。

这种现象在宏观世界中是不可想象的,因为我们完全可以同时精确测量出宏观物体的位置和速度。即便是宇宙中的天体运动也能被准确描述,我们能够精确预测何时会出现日食,何时会出现水星凌日。

除了不确定性原理之外,还有一种量子现象也是颠覆我们的常识,这就是被爱因斯坦称为“鬼魅般超距作用”的量子纠缠效应。这种量子效应似乎可以无视距离,实现超光速作用,这让爱因斯坦无法接受,因为相对论认为光速是速度的上限。

基于现代宇宙学的测量,以地球为中心,可观测宇宙的直径为930亿光年。那么,如果把两个纠缠粒子放在可观测宇宙边缘的两端,它们还能无视930亿光年的遥远距离,瞬间影响到对方吗?

根据量子力学的哥本哈根诠释,粒子的自旋、位置以及动量等物理性质在测量之前处于不确定的叠加态,只有经过测量才会坍缩成确切的状态。著名的“薛定谔猫”是哥本哈根诠释用于宏观世界的思想实验,在没有观测之前,猫处于生与死的叠加态。

根据量子纠缠效应,一旦两个粒子发生纠缠,它们的物理性质会出现关联。如果测量一个纠缠粒子的物理性质,例如,粒子的自旋性质为上旋,那么,另一个纠缠粒子的不确定性就会消失,它的自旋性质必然为下旋。无论两个纠缠粒子相隔多远,就算相距930亿光年,量子纠缠效应仍然生效。

那么,量子纠缠是否打破了相对论所说的光速不可超越呢?

事实上量子纠缠并没有从真正意义上打破光速,因为纠缠粒子之间没有传递有效信息。关于这种现象,可以通过一个例子加以说明。

假设有两个完全一样的不透明盒子,一个盒子中放了白猫,另一个盒子中放了黑猫,然后把两个盒子分别放在可观测宇宙边缘的两端。如果打开其中一只盒子,观测到其中猫的颜色为白色,那么,我们瞬间就能知道930亿光年外的另一只盒子中为黑猫。在此期间,有效信息并没有以超光速传递,所以与相对论不存在矛盾。

因此,量子纠缠的超距作用并不能用于即时通信。所谓的量子通信其实是用量子纠缠效应来对信息加密,而信息传播的载体仍然是电磁波,传播速度还是光速,而非无限快。

本文地址:http://www.wailianzhan.cn/xinwen/342.html

()