文章图片
【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?】
文章图片
文章图片
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
推荐阅读
- 当一个人以光速返回地球时,还能见到自己的家人吗?结果令人害怕
- 人造最高温度已达10万亿度,但为何达不到-273度的绝对零度
- 宇宙的外面会有什么?若是知道了答案,可能会让我们感到害怕
- 曲率引擎可以让飞船实现数十倍光速移动,为什么没有打破相对论?
- 速度的极限“光速”没有办法超越吗?物质永远达不到光速运动?
- 光速是宇宙速度极限,但人类想晋级为宇宙文明必须实现“超光速”
- 宇宙还存在一个除光速以外的速度限制,这才是人类真正的障碍?
- 瞬息全宇宙 每个宇宙他们都意难平
- 达到光速会看到什么?爱因斯坦:在光速状态下,时间将不存在