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讓愛因斯坦困惑的量子糾纏現象,看似荒誕,實則暗含玄機!

更新時間:2023-10-08 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

量子糾纏,是量子熱學里最奇特的東西,由于它能形成“鬼魅般的超距作用”。在未來世界里,人類其實能通過量子糾纏來實現“瞬間聯通”,將人體或物體從一處傳送到另一處。G5L物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦生前常說,量子熱學并非有誤,它只是到目前為止還不夠完備,還沒有找出這些可以確切預測出事物的關鍵要素。G5L物理好資源網(原物理ok網)

雖然愛因斯坦這么評價,波爾依然不為所動。雖然愛因斯坦說“上帝不擲色子”,波爾則答復道:“別再告訴我上帝該如何做了?!钡?935年,愛因斯坦覺得他總算找到了量子熱學的致命弱點。這風波怪異至極,它違背了宇宙中所有的邏輯,愛因斯坦覺得這是就能證明量子熱學不完備的關鍵——這就是“量子糾纏”。G5L物理好資源網(原物理ok網)

波爾與愛氏之爭G5L物理好資源網(原物理ok網)

史上最怪、最不合理、最瘋狂、最愚蠢的量子熱學預測便是“量子糾纏”。量子糾纏是一種理論性的預測,它是從量子熱學的方程式中得來的。假如兩個粒子的距離夠近,它們可以弄成糾纏狀態而使個別性質聯接。超乎預料的是,量子熱學表明,即使你將這兩個粒子分開,讓它們以反方向運動,它們仍然未能甩掉糾纏態。G5L物理好資源網(原物理ok網)

要了解量子糾纏有多么古怪,我們可以拿電子的“自旋”作事例。電子的載流子與陀螺不同,其狀態總是游移不定的,直至你觀測它的那一刻能夠決定。當你觀測它時,都會發覺它不是順秒針轉就是逆秒針轉。假定有兩個相互糾纏的電子對,當其中一個順秒針轉時,另一個就逆秒針轉,反之亦然。不過奇怪之處是它們并沒有真正聯接在一起。G5L物理好資源網(原物理ok網)

對量子理論深信不疑的波爾和他的朋友們相信,量子糾纏可以預測相隔甚遠的電子對的狀態量子物理糾纏什么意思,即使它們一個在月球,一個在地球,沒有傳輸線相連,假如你在某個時刻觀測到其中一個電子在順秒針旋轉,這么另一個在同一時刻必將是在逆秒針旋轉。換句話說,假如你對其中一個粒子進行觀測,這么你不止是影響了它,你的觀測也同時影響了它所糾纏的伙伴,但是這與兩個粒子間的距離無關。兩個粒子的這些奇特的遠距離聯接,愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”。G5L物理好資源網(原物理ok網)

糾纏量子物理意思是什么_量子物理糾纏什么意思_量子糾纏和糾纏態G5L物理好資源網(原物理ok網)

量子糾纏的神奇之處就在于,當你對其中一個粒子檢測時,也會影響到另一個粒子的狀態,雖然兩者之間沒有斥力、滑輪或電話線之類的東西相連,沒有任何方法可以彼此溝通。這真是奇特至極?。?span style="display:none">G5L物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦難以相信糾纏會這么運作,于是他勸說自己:出錯的是物理,而不是現實。他贊成糾纏態的粒子是存在的,但他覺得有更簡單的方法可以解釋為何它們彼此聯接,而毋須涉及神秘的超距作用。他深信一對糾纏態的粒子更像是一兩手套。想像把一兩手套分開放放在兩只袋子中,然后一只袋子交給你保管,另一只袋子則放置于北極洲,在你開箱曾經就曉得袋子里放著右手或左手的手套。之后你打開袋子,假如看到右手的手套,在這頓時,即使沒人看過北極洲的袋子,你也就能曉得哪里裝的是左手的手套。G5L物理好資源網(原物理ok網)

這一點也不神秘,你打開袋子,其實不會影響到另一只袋子里的手套。你身邊的這只袋子裝著右手的手套,而北極洲的那只袋子則裝著手指的手套,這是在當年分裝時就已決定了的。愛因斯坦相信,所謂的糾纏態只不過這么而已,電子的一切狀態在它們彼此分離的時侯就早已決定了。G5L物理好資源網(原物理ok網)

波爾和愛氏,究竟誰對誰錯呢?G5L物理好資源網(原物理ok網)

波爾所擁護的量子熱學方程式表明,互相糾纏的粒子雖然相距很遠,也可以相互聯接;而愛因斯坦則不相信有鬼魅般的聯接,而覺得在你觀察曾經,一切就早已決定了。愛因斯坦稱,粒子在被觀測前就早已決定了載流子狀態。你對愛因斯坦說“那你如何曉得呢”,他會說“你檢測它,才會發現那絕對的載流子態”。波爾則會說“但是那載流子的狀態是因為你的觀測所引起的”。當時,沒人知道如何去解決這個問題,于是這個問題被覺得是哲學問題,而不是科學問題。1955年,愛因斯坦去世前仍然相信量子熱學是個不完備的理論。G5L物理好資源網(原物理ok網)

克勞澤的驗證G5L物理好資源網(原物理ok網)

1967年,在德國波蘭學院,愛因斯坦挑戰量子熱學的任務由一位年青人承接出來了。當時,約翰·克勞澤(John)正在找尋天文數學學博士論文的課題。在讀了一篇鮮為人知、由美國化學學家約翰·貝爾(JohnBell)所寫的論文后,克勞澤覺得自己找到了驗證誰對誰錯的實驗方式。在這篇論文中,貝爾早已發覺怎么驗證糾纏態的粒子到底是用鬼魅般的作用來溝通,甚或是根本就沒有哪些鬼魅,粒子的狀態如同是成雙的手套那樣早就早已決定了的。貝爾甚至巧用物理運算,證明了假如這鬼魅般的作用不創立,這么量子熱學就正如愛因斯坦所想的那樣,是錯的。貝爾是個理論化學學家,他的論文表明只要你才能建造出一種儀器,才能大量制造并比較糾纏態的粒子,這個問題就可以被解決。G5L物理好資源網(原物理ok網)

根據貝爾在論文中的想像,克勞澤設計出了才能消弭這場爭辯的儀器。“那時侯我還只是個笨手笨腳的研究生,便很辛運地有了一個機會來發覺才能驚艷全世界的結果。”克勞澤的儀器可以檢測數以千計的糾纏粒子,之后比較它們的載流子狀態,但隨著結果漸漸出爐,克勞澤倍感震驚并因此不悅。“我不斷地問自己:我那里做錯了嗎?”克勞澤反復重復了自己的實驗。不久后德國化學學家阿蘭·阿斯佩(Alain)進行了更明晰的測試,得到了愈加確定的結果,清除了一切疑惑。G5L物理好資源網(原物理ok網)

克勞澤與阿斯佩的結果相當驚人,她們證明了量子熱學的多項式是正確的,糾纏是真實的,粒子可以跨越空間聯接——對其一進行檢測,確實可以頓時影響到它遠方的同伴,如同跨越了空間限制。愛因斯坦生前覺得不可能的“鬼魅般的超距作用”,確實存在?!拔以俣葹樽约簺]有推翻量子力學而倍感難受,由于無論是在當時還是現今,要我理解量子熱學都是很困難的?!笨藙跐烧f。G5L物理好資源網(原物理ok網)

頓時聯通技術G5L物理好資源網(原物理ok網)

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量子糾纏,是量子熱學里最奇特的東西。雖然我們沒法領會它,也不要問這是為何,我們只能說,世界其實就是這么運作的。如果我們能否接受世界本來就是這么奇特的事實,這么我們能夠借助這些“鬼魅般的超距作用”來做些有用的事情呢?好吧,夢想之一就是實現“瞬間聯通”,將人體或物體從一處傳送到另一處,而不須要經過中間的空間。G5L物理好資源網(原物理ok網)

日本懸疑劇《星際迷航》總是在用“瞬間聯通”方法,把人從一處送到另一處。不過這是懸疑,量子糾纏能使夢想成真嗎?事實上,頓時聯通的實驗早就在美洲加那利群島的海對岸進行了。“我們之所以選在加那利群島做實驗,是由于這兒有兩座天文臺,這樣的實驗環境很棒。”維也納大學的實驗化學學家安東·蔡林格(Anton)說。蔡林格的傳送對象不是他自己或其他人,他企圖借助量子糾纏來傳送單一微小的粒子,在此例中是光的粒子,即光子。G5L物理好資源網(原物理ok網)

他先在拉帕爾瑪的實驗室中制造出一對糾纏的光子,將其二留在拉帕爾瑪,另一個則用激光發送到140公里外的特內里費島上。蔡林格再追加第三顆要被傳送的光子,讓它與留在拉帕爾瑪的糾纏光子相互作用。研究團隊再將這兩個光子的量子狀態做出比較,神奇的事就發生了。因為鬼魅般的超距作用,團隊能否借助這項比較來將遠方島上的糾纏態光子轉變為與第三顆光子相同的東西,如同第三顆光子頓時趕超了海洋一樣。G5L物理好資源網(原物理ok網)

“這如同是取出了先前光子的信息,之后在遠方重建它。”使用這些技術,蔡林格早已成功傳送了幾十個光子。G5L物理好資源網(原物理ok網)

假如將這些技術繼續發展下去會怎樣呢?既然我們的身體也是由粒子所組成的,這項技術未來能夠拿來傳送人體呢?如果你人在廣州,卻想去倫敦吃頓晚餐,這么理論上,量子糾纏在未來可以使之實現。你只須要在北京把自己弄成一群粒子,并使它們與倫敦的另一群粒子糾纏。G5L物理好資源網(原物理ok網)

想像一下遙遠未來的某三天,在北京,你走入一個透明的圓筒狀掃描艙中,裝置便開始打碎你的身體,將其分解成為基本粒子,并掃描每一個粒子;與此同時,坐落倫敦的一個掃描艙也對其中的粒子進行掃描,列舉北京與倫敦兩組粒子的量子狀態對照表,接著加入了糾纏效應。此后,操作員將量子狀態對照表傳送到倫敦,在那兒用這張表來重建你身體粒子的準確量子狀態。G5L物理好資源網(原物理ok網)

因為鬼魅般的超距作用量子物理糾纏什么意思,另一個你就在倫敦成型了。這并非是你身體的粒子從北京聯通到了倫敦,而是量子糾纏容許你的量子狀態可以在廣州被描畫,于是你的復制品到了倫敦。在倫敦成型的這位的確是你,由于在北京檢測所有粒子的狀態時,就早已搗毀了原先的你。G5L物理好資源網(原物理ok網)

就目前的技術而言,我們離人體“瞬間聯通”還很遙遠,但這樣的展望依然會引起我們的深思。其實,坐落廣州與坐落倫敦兩處的你是毫無差別的,由于依據量子熱學,讓你成為你的不是數學粒子,而是那些化學粒子中所包含的信息,而構成你身體的幾百萬兆個粒子中的信息都可以被傳送。不過你也許依然會問:倫敦這邊的我真的是我嗎?G5L物理好資源網(原物理ok網)

蔡林格覺得:“這是一個深刻的哲學問題。抵達接收站的個體到底是不是原本的個體?我所說的‘本來’的個體,應當是富含起初個體的所有特點,倘若是這樣的話,這么就可以算是‘本來’”。G5L物理好資源網(原物理ok網)

不過,人的情感卻常常是非理智的??藙跐删驮f過:“我可不想踏入那機器里一步。”G5L物理好資源網(原物理ok網)

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