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为什么会存在量子纠缠?爱因斯坦对赌玻尔!实验马上揭晓答案

2017-12-07
科技达人
上个世纪是量子力学蓬勃发展的绝佳时机,这其中重要的原因就在于物理大神都聚集在那个年代。量子力学把20世纪的人们带进了一个全新未知的微观世界,人们的三观随之发生了质的改变。最让人难以置信的就是微观世界的各种“诡异”现象。比如量子叠加,这种现象的宏观描述也就是薛定谔的猫,还有就是量子纠缠现象。

1935年,有科学家才笃定了量子纠缠是自然界客观存在的现象。科学家认为,在微观世界里,两个纠缠的粒子可以超越空间进行瞬时作用。也就是说,一个纠缠粒子在地球上,另一个纠缠粒子在月球上,只要对地球上的粒子进行测量,发现它的自旋为下,那么远在月球上的另一个纠缠粒子的自旋必然为上。


但是科学家们对量子纠缠这样的诡异现象却有着不同的解释,典型代表是爱因斯坦和玻尔的争论。爱因斯坦认为,量子纠缠怎么可以让两个粒子超越空间的进行瞬时作用呢?这不就是突破了光速极限了吗?

爱因斯坦为了反驳量子纠缠那魔鬼般的超距作用,就举了这样一个例子。把一双手套分别放入两个外观完全相同的两个盒子里,打乱之后,随机挑选一个放在家里,而把另一个放到南极洲。倘若我打开家里的盒子发现为左手套,那么我就同时知道,远在南极的那个盒子里的手套必为右手套。爱因斯坦相信,量子纠缠是一个粒子被分割成两个粒子后形成的纠缠现象,所以它们各自的状态在被分离开的那一瞬间就被决定好了!这样一来,量子纠缠就不能超越光速了。


但作为量子力学哥本哈根学派创始人的玻尔却批评了爱因斯坦的这种认知。实验结果证明,量子纠缠并不是爱因斯坦说的那么简单,对一个纠缠粒子在不同方向多次测量,会改变远在天边的另一个纠缠粒子的自旋方向。那么如果按照爱因斯坦所说的那样,只要第一次测量得纠缠粒子自旋为下,那么远在天边的另一个纠缠粒子自旋就为上,那么第二次,第三次,第无数次测量都应该是这个结果。但是实验表明并不是这样的。

中国科学家曾经计算出量子纠缠的速度至少有个下限,也就是说量子纠缠的速度至少不低于光速的四个数量级,也就至少是光速的10000倍。至于量子纠缠的速度上限,科学家还无从得知。事实上,实验早已表明:量子纠缠并不违背爱因斯坦的光速极限原理,因为两个彼此纠缠的粒子之间没有任何介质或者像光子那样的传播子,所以量子纠缠并不能传递信息,也就不违背相对论!


事实上,关于量子纠缠的诠释还有很多,科学家曾经提出了一个名为“贝尔不等式”的定理。简单一点说,贝尔不等式就是说,量子纠缠背后到底有没有一个未知的新世界或者新现象干预着粒子之间相互作用,进而导致自然世界出现了像量子纠缠这种神奇的“表象”。如果该不等式成立,那么爱因斯坦获胜,如果该不等式不成立,则玻尔获胜!截止目前,科学家依旧进行着贝尔不等式的最后验证工作。值得肯定的是,中国科学家也参与其中,不过部分实验已经表明爱因斯坦可能真的错了,但是科学界并没有下终极结论。有量子物理学家预计,贝尔不等式的终极结果不会超过十年。也就是说,十年内,就到了真正盖棺定论的时候了。

我们这代人将在十年之内亲身经历20世纪物理学大神之间对赌的结果!

(科学认识论)
科技达人
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