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量子力学虽然已经诞生一百多年了 , 但由于该理论太具颠覆性了 , 以至于直到目前为止很多人仍旧很难接受量子世界的很多诡异现象 。
但不可否认的是 , 量子力学早已深入到我们生活的每个角落里 , 现代很多高科技领域都有它的身影 , 比如说电子芯片 , 计算机技术 , 通讯技术等领域的发展 , 都得益于量子力学带来的重大变革 。
量子力学到底诡异在什么地方?
先来看看我们熟悉的牛顿经典力学 。 经典力学描述的是宏观世界的运动规律 , 在初中高中的物理课上我们主要学习的就是牛顿经典力学 。 牛顿经典力学很符合我们的日常生活认知 , 比如它告诉了我们为何能站在地球上 , 告诉我们火箭为何能上天 , 所以我们很容易接受牛顿经典力学 。
但量子力学就完全不同了 , 它描述的是微观世界 , 我们很难用肉眼直接看到 。 更可怕的是 , 量子力学的核心思想“不确定性”告诉我们 , 量子世界的一切都是不确定的 , 只能用概率(波函数)来描述 , 一切都是随机的 。 如果你身处量子世界 , 你可以同时出现在两个地方 , 也可以在任何地方出现 , 我不能确定你到底在什么地方 , 只能用概率去描述你的状态 。 是不是很诡异?
最诡异的莫过于量子纠缠现象 , 它完全颠覆了我们的传统认知 。 在我们的经典世界 , 爱因斯坦的狭义相对论告诉我们 , 宇宙万物的速度极限是光速 , 任何物体或者信息的速度都不能超过光速 。
但是对于两个处于纠缠状态下的量子来说 , 却可以轻松突破光速限制 , 甚至远超光速 。 即便是纠缠中的量子分别被放在相距极其遥远的两个地方 , 它们也能瞬间感应到彼此 , 就好像“心灵感应”一样 。 哪怕是相距一光年 , 一万光年 , 甚至更远 , 都是如此 。
当我们对其中一个纠缠中的量子进行测量时 , 另一个量子瞬间坍缩与之相反的状态 。
它们是怎样感应到彼此的存在的呢?
爱因斯坦对量子纠缠现象非常反感 , 称之为“鬼魅般的超距作用” 。 爱因斯坦连同其他两位物理学大佬波多尔斯基和罗森提出了著名的“EPR佯谬” , 主要思想就是宇宙的极限速度是光速 , 任何物体信息的传播速度不能超过光速 。
爱因斯坦认为所谓量子纠缠并不是真的“超光速感应彼此” , 而是作为一个整体粒子 , 在分裂成两个纠缠的粒子瞬间 , 其实它们的状态已经确定下来了 , 人们对它们的测量只是获取了它们本就存在的信息而已 。
不过 , 以波尔为首的“哥本哈根学派”提出了不同意见:不管是整体粒子在分裂前还是分离后都是一个整体 , 人们对它们的观测改变了纠缠状态下粒子的状态 。
爱因斯坦的质增公式表明 , 任何有静质量的物体速度都无法达到光速 , 因为速度越快 , 质量就会越大 , 当无限接近光速时 , 就需要无穷大的能量才可以 , 整个宇宙的能量都不行 , 这显然是不可能的 。
而量子力学认为 , 量子纠缠状态是一个整体属性 , 即使分裂之后处于纠缠中的粒子也会表现出整体属性 , 它们之间的“互动”并不会传递任何信息 , 如此一来就没有违反爱因斯坦的“光速限制” 。
【量子纠缠速度可达光速的上万倍,违反相对论的“光速限制”吗?】需要强调一点 , 如今我们所说的量子通讯技术 , 并不是利用“超光速”技术传递信息 , 而是利用量子纠缠现象进行加密的一种技术而已 , 所谓的“量子密钥加密” , 传递信息的速度仍然是电磁波的速度 , 也就是光速 。
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