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时间:2025-03-22 03:56:57 点击:55 次
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作念了这样多的科普,触及最多的即是相对论和量子力学。在量子力学当中,量子纠缠又是很进犯的一个主张重庆时时彩在线,之前也有作念过对量子纠缠的科普,但看到集中上对量子纠缠的扭曲仍旧很深,今天再次尽量以粗俗的风景来讲明量子纠缠。

在了解量子纠缠之前,领先需要昭彰量子力学中的两个主张:波粒二象性和重叠态。

波粒二象性,许多东说念主都应该据说过,讲的是微不雅粒子同期具有两种特点,波和粒子的特点,有时刻弘扬出波的特点,有时刻会弘扬出粒子的特点。

而波动性与粒子性重叠在全部的情景,即是所谓的“重叠态”。但就具体弘扬来讲,重叠态并不单是指波粒二象性的重叠,还包括位置,偏振,动量,自旋等各式物理特点的重叠态。

浅薄贯穿即是,在微不雅粒子被测量之前,它就一直处于各式重叠态。

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弄懂了这点,再来看量子纠缠就更好贯穿了。由于每个粒子都有重叠态,那么要是两个微不雅粒子通过某种风景联贯在全部,这两个微不雅粒子原先具有的重叠态是孤立的,照旧相互纠缠在全部的呢?

谜底是:相互纠缠在全部的。

相暗自,要是某个微不雅粒子衰变成两个更小的粒子,那么这两个粒子的重叠态是孤立的照旧相互纠缠在全部的呢?

谜底仍旧是相互纠缠在全部。

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也即是说,两个具有重叠态的粒子一朝通过某种风景联贯在全部,领有某种共同的关系,即使两者被分开,致使分开得很远,它们的重叠态仍旧是纠缠在全部的,而这其实即是所谓的量子纠缠。

2024年欧洲杯决赛中,意大利队对阵英格兰队,进行下半场补时阶段,英格兰队一次中取得领先,意大利队急忙发起猛攻,终于最后一刻凭借闪电进球扳平比分,随后大战中4-3战胜英格兰队,夺得。

而物理学上对量子纠缠的界说其实亦然这样的,当几个粒子在相互相互作用后,各个粒子所领有的特点已轮廓成为举座性质,无法单独神气单个粒子的性质,只可神气举座系统的性质,则称这神气为“量子纠缠”。

举个例子,要是一个自旋为零的微不雅粒子发生了衰变,衰变成两个更小的粒子,由于这两个粒子都是由褪色个微不雅粒子衰变来的,于是两者一开动就拓荒起了某种联系。是以,不管这两个粒子改日相距多远,它们之间都会存在某种联系,其实也即是一直处在量子纠缠情景当中。

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量子纠缠不受空间和时分的落拓,粗俗贯穿即是,两个纠缠中的粒子能无视空间和时分的存在,不管相距多远都能蓦然感应相互。

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是不是违背爱因斯坦相对论中的光速落拓了呢?并莫得,因为量子纠缠的历程并莫得传递任何信息,说白了量子纠缠看似两个粒子之间的关系,其实本体来讲是一个系统的属性,两个粒子属于褪色个系统。粗俗贯穿即是:两个粒子相称于是一个东西!

拿自旋来例如子,在莫得测量之前,纠缠中粒子的自旋标的一直处于重叠态,咱们无法永别,每个粒子的自旋标的不错同期是“进取”和“朝下”的,而不是“进取或者朝下”。

而任何测量行径都会让粒子的自旋标的从“进取和朝下”的重叠态,坍缩为“要么进取要么朝下”的详情情景。何况,要是测量到某个粒子的自旋风景为进取,那么另一个粒子的自旋标的坐窝就会坍缩为朝下,根柢无须再次测量。

而测量行径导致粒子从重叠态坍缩为详情情景,即是物理学术语讲的“不雅测行径导致波函数坍缩”。

概略看出,量子纠缠的历程根柢不存在速率的主张,纠缠中粒子的情景转变是同期发生的。而要是存在速率的话,不管速率有多快,一定会存在时分差,这个时分差其实与量子纠缠的主张是不符的。

是以,严格来讲,用“蓦然和坐窝”等词语来神气量子纠缠历程,其实都是不严谨的。不外,粗俗贯穿的情况下,咱们不错这样用,咱们心里昭彰如何回事就行了。

但以上只是表面上的界说和分析,科学是严谨的,光有表面是不行的,还需要实验来考证,否则很难有劝服力。

但窘态的所在就在这里重庆时时彩在线,现实中咱们根柢无法通过实验来考证量子纠缠的历程是同期发生的。这到底是为什么呢?

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浅薄讲,因为咱们测量到的时分精度不管如何都是有限的。比如说,把两个纠缠中的粒子放到相距30万公里的两个所在,时分精度不错精确到0.1秒,咱们会发当今这个时分精度下,量子纠缠照实是同期的。

但其实这并不是证据量子纠缠即是同期的,最多只可证据量子纠缠的速率大于10倍光速,毕竟咱们的时分精度只须0.1秒。

要是咱们将时分精度提高到0.01秒,在这个精度下,不错合计量子纠缠亦然同期的。然则还会有东说念主提倡质疑,合计量子纠缠的速率只是高于100倍光速汉典,并不可证据是同期的。

说白了,在现实天下里,咱们不可能完全证明量子纠缠确实是同期的,只可测试量子纠缠的速率下限,并把这个下限箝制普及。

而物理学界大佬爱因斯坦坚定反对量子纠缠这种诡异神气,并称量子纠缠为“鬼怪般的超距作用”。也因此出现了爱因斯坦和玻尔两位物理学界大佬长达数十年的争论,直到贝尔不等式的出现,两东说念主的争论才冉冉平息。

对于贝尔不等式,这里就不想胪陈了,之后我会单独写一篇对于贝尔不等式的科普。浅薄讲即是,贝尔不等式不成就,玻尔就对了。而贝尔不等式成就的话,爱因斯坦就对了。而实验不雅察服从标明,贝尔不等式不成就,是以玻尔对了,爱因斯坦错了。

而在东说念主们对违背贝尔不等式的实验进行遥远不雅察之后,得出这样的论断:量子纠缠的速率下限能达到光速的四个量级。

这意味着什么?意味着光量子纠缠的速率至少能达到光速的一万倍!而考虑到实验历程中的时分精度一定是有限的,是以,量子纠缠的“速率”皆备会比光速的一万倍更高。

跟着东说念主类科技水平箝制普及,测量仪器的精度箝制调高,不错预料的是,改日测量到的量子纠缠的速率一定会更高,能达到光速的一亿倍致使更高。

既然这样,这种测量量子纠缠速率的风景还有酷爱酷爱吗?

其实酷爱酷爱并不大,因为不管改日的东说念主类科技何等发达,也不管电脑的算力有多高,最终得到的量子纠缠的速率下限都是光速的若干倍,因此汉典。也即是说,有些表面很难通过实验去最终考证。

那么,就让咱们把这个问题暂时扬弃,来探讨另一个问题:科学家早已明确量子纠缠的历程是超光速的,那么这个超光速的历程到底是如何罢了的呢?

在目下的科学体系下,任何两个物体的作用都需要某种介质身手罢了。而在粒子轨范模子中,光子,胶子,范例玻色子还有假象中的引力子都是物体相互作用的介质。而这些介质传播的速率上限即是光速。

也即是说,量子纠缠的历程,不可能触及任何介质的传播,否则就不可能超光速了。

如斯一来,咱们只可暂时从逻辑上来判断了。总体来讲不错通过两种模式来贯穿量子纠缠。

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第一,所谓的“寡妇模子”。具体是这样的,男性A和女性B相爱了,几年只须相爱的两东说念主准备结婚,结婚之后两东说念主就具有了浑家关系,相称于两东说念主纠缠在全部,领有微不雅粒子的那种“重叠态”,两东说念主也分享这种“重叠态”。

然后,苦楚的是出现了,某一天A或然出车祸物化了,这样的结局照实让东说念主戚然,让东说念主悯恻。但就事实而言,A和B的浑家关系在A因车祸物化的同期,B也就变成了一个寡妇。

也即是说,A和B就相称于纠缠中的“粒子”,A出车祸物化就相称于咱们测量了A的情景,而在咱们测量的同期,也会影响到B的情景!

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第二,所谓的“手套模子”,这个模子本体上与“寡妇模子”大同小异,只是更粗俗更容易贯穿,具体来讲是这样的。

把一副手套分别装在两个紧闭的盒子里,不管这两个盒子相距多远重庆时时彩在线,只须掀开其中一个盒子,发现是左手套,那么另一个盒子里的手套即是右手套,相称于咱们能同期取得两个手套的情景,表面上不会有任何时分差。

以上两种对量子纠缠逻辑上的解释,能让许多东说念主得志地摄取,毕竟两种解释照实弥散粗俗,很容易贯穿。

但事实上,以上两种解释并不严谨,科学即是这样,想要粗俗时时就意味着不严谨,而想要严谨时时意味着有复杂的晦涩难解的词汇和高妙的数学公式,当然就欠亨俗了。而科普要作念的即是粗俗的基础上尽量作念到严谨,不外照旧以粗俗为主,毕竟科普的指标是让各人昭彰。

为什么说上头两种解释不严谨呢?

还拿“手套模子”来证据。在咱们掀开其中一个盒子发现是左手套时,盖上盒子再掀开,坚信照旧左手套。

但这只是咱们的宏不雅泛泛生涯教养,现实上在量子纠缠限度并不是这样的,要是手套是一个微不雅粒子,在咱们盖上盒子再掀开,并不一定照旧左手套,可能会变成右手套了。

这即是量子纠缠的真实情景,两个粒子的情景都是不祥情的重叠态,说白了,任何一个盒子里的手套都是同期处于“左手套和右手套”的两种情景,只须在掀开盒子的那刹那间,手套的情景才会从“既是左手套又是右手套”的重叠态,坍缩为“要么是左手套,要么是右手套”的详情情景。

量子天下和量子纠缠即是这样奇特,每次测量服从可能都不一样。

而爱因斯坦对量子纠缠这种歪邪神气感到匪夷所想,因为爱因斯坦一直是“决定论”的撑抓者,也即是经典物理,合计不管如何两个粒子之间的作用,一定要通过某种介质,是以任何粒子的相互作用速率都无法超光速。

爱因斯坦抒发的想想其实即是“局域的确论”,说白了即是天地中存在光速落拓。

在爱因斯坦看来,之是以量子纠缠会出现看起来超光速的神气,是因为其中一定还有某种隐变量莫得被发现。正因为隐变量的存在,是以爱因斯坦合计量子力学坚信是不熟识不完善的。

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这就激励了对于量子力学完备性的争论,而争论的焦点就在所谓的“隐变量”上头。其实亦然刚才所讲的爱因斯坦和玻尔争论的焦点。

以玻尔为首的哥本哈根家数合计,只可用概率神气量子天下里微不雅粒子的行径和情景,也即是所谓的不祥情味。

要是说爱因斯坦还拼集能摄取哥本哈根家数的这种不祥情味讲明的话,那么不管如何他都不可摄取量子纠缠这种超光速的行径。毕竟其时对于量子天下的诡异行径,除了哥本哈根讲明,也莫得别的更好的解释。

但量子纠缠的超光速神气径直动摇了相对论的根基,致使动摇了最基本的因果律,这是爱因斯坦不管如何都不可摄取的。

于是,1935年,爱因斯坦就连结波多尔斯基和罗森,三东说念主全部提倡了驰名的“EPR佯谬”,发表了《论量子力学对物理现实的神气是否是完备的?》论文,质疑哥本哈根讲明的完备性。

问题是提倡来了,但如何责罚问题成了一个贫瘠,直到物理学家约翰贝尔的出现,他提倡的贝尔不等式,给出了用来考证EPR佯谬的可行性实验。实验历程就未几说了,之前也提到过,会用寥落的一章科普种植贝尔不等式。

照旧那句话,要是存在隐变量,贝尔不等式就成就,爱因斯坦即是对的。否则,要是不存在隐变量,爱因斯坦即是错的,玻尔即是对的。

而多半的实验服从都指向了一个服从:贝尔不等式并不成就,也就意味着并不存在爱因斯坦提倡的隐变量。

爱因斯坦错了,是不是因为光速确实被突出了?难说念光速落拓错了吗?

刚才也讲了,量子纠缠的历程看起来照实远超光速,但量子纠缠那并不依靠任何传播子,也即是介质,这意味着量子纠缠的历程并不会承载任何信息和能量,当然也不违背相对论中的光速落拓。

在这样的情况下,空调维修似乎就显得格外冷清了,对于住户们来说,反正自己家里的空调也已经老化了,就不需要维修了,直接重新买一个,毕竟一千多元对于自己来说,也不是什么大钱。于是,家电维修行业也开始走下坡路。

其实,咱们之是以合计量子力学太诡异了,不适应咱们的传统领略,即是因为咱们会下意志地用经典物理去斟酌量子天下的行径。而要是咱们一开动就生涯在量子天下里,诚然就不会合计量子力学很诡异,反而会合计宏不雅天下的行径会很诡异。

也即是说,咱们不可用经典物理的表面套用量子天下。在量子天下里,一切都是无极的,并莫得详情的行径情景。而不雅测就会导致不祥情味发生坍缩,让咱们看到详情的天下。

比如说,原子核外电子的情景分散,即是不祥情的,电子赶紧出当今原子核周围,咱们只可磋议出电子在某个位置出现的概率是若干,而不可详情电子一定会在某个所在出现。

这与东说念主类的不雅测水平高下和精确度无关,因为量子天下本来即是那样的,电子的行径本来即是不祥情的,只可用无极的概率云去神气,弘扬出来的即是电子云。

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而量子纠缠即是一种无极的重叠情景,这种情景与距离的遐迩莫得任何谈论。从量子力学的角度来讲,两个纠缠中的粒子其实也曾交融为一个粒子了。

之是以许多东说念主不管如何都很难摄取量子纠缠神气,即是因为一直试图把纠缠中的粒子作为念两个孤立的粒子来想考问题,莫得真确把两个粒子作为念一个举座。

就像一个原子,咱们诚然会合计原子即是一个举座。然则要是咱们把原子箝制放大,会看到原子里面简直都是空的,要是原子有一个解析场那么大,那么原子核只须绿豆的大小,而电子比一粒尘埃还要小。

那么,放大后的原子还算是一个举座吗?

坚信是一个举座,但对于如斯空旷的原子,咱们会不自愿地合计不应该算是一个举座了,这即是咱们领略上的误区和局限性。事实上,不管把原子放大若干倍进行不雅看,原子仍旧是一个举座。

用雷同的风景贯穿纠缠中的粒子,就很容易摄取了。两个纠缠中的粒子其实即是褪色个粒子,只不外两者相距很远遣散,就相称于两个纠缠粒子之间的时弊相称空旷遣散。

对于这小数,照实有些回击咱们对基本粒子的知识领略。按照现存的科学体系,基本粒子才具有不可分离的举座属性。而不可分离意味着不可能有任何时弊存在。

这亦然为什么会有科学家提倡“高维空间”的主张来解释量子纠缠,这种主张合计,所谓纠缠中的粒子只不外是某个粒子在不同维度空间的弘扬汉典。

举个粗俗的例子来贯穿高维空间的解释。比如说,二维平面上有一个粒子,要是把二维平面卷起来就造成了三维空间。然则在二维空间来看,会看到两个粒子,会合计二维平面的粒子多出了一个分身,这个分身在咱们三维空间来看很容易贯穿,但二维空间就不好贯穿了。

在二维空间看来,粒子自己与其分身不管相距多远,都能同期发生相互作用,这太难贯穿了。殊不知粒子自己与分身本来即是褪色个粒子,诚然会同期发生作用了。

那么,咱们在三维空间里不雅察到的量子纠缠神气,是不是不错用高维空间的想想去解释呢?对于高维度的主张,目下科学界并莫得定论,还莫得通过实验来证明,更多的只是停留在数学主张里。

也许改日某天,科学家们确实发现了高维度存在的左证,咱们对于量子纠缠神气会顿开茅塞:困扰咱们这样久的量子纠缠神气,蓝本这样浅薄啊!

完!

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