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【量子纠缠】的背后不是出轨文青,而是理科男的信仰

2018-03-06 智子小姐资源库 三体社区

最近吃瓜的时候,冷不丁吃到了一个科普瓜——量子纠缠。原文如下:

那一刹那,心情如下:

量子纠缠,即指粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开。当我们测定其中一个粒子的状态,就能知道另一个粒子的状态了。

举个栗子,一对异地母女,当住在深圳的女儿生了宝宝后,住在上海的妈妈就自动成了外婆。但如果妈妈没有和女儿通信的时候,是不知道自己已经成为外婆的了。在此之前,妈妈的状态是,即是外婆又不是外婆。

了解之后这个之后,震惊地发现这位小姐抓住了“量子纠缠”中的精髓!特别是这句话:

我们聊起小时候,似乎你在做什么,我的状态也会随着你在变化,我在做什么时,你的状态也会随着我的在变化。

因为量子纠缠中,重点就是纠缠。就算在证明“量子纠缠”是否存在,科学家们也要用一个方法让两个实验电子“纠缠”在一起,才能继续实验下去。上面的例子中,母女关系就是一种纠缠。

科学上,这个方法叫做“偏振纠缠”,在这位小姐的文章中,这个方法叫做“转世”。

用一个盛产钢铁直男的物理领域的名词,来形容一个玄之又玄的爱情,看似不靠谱又不严肃。实际上,这个【量子纠缠】简单的四个字的背后,隐藏了量子理论中一场无硝烟的学派战争——波爱之争!其中的两位主角,就是我们熟知的爱因斯坦以及波尔(以及他背后的哥本哈根学派)

玻尔和爱因斯坦到底在争什么?发起战争的是爱因斯坦,他攻击哥本哈根学派的论点为:哥本哈根学派的量子力学不完备。因为他坚持一个完备的物理学理论应该具有确定性,实在性和局域性。而哥本哈根学派认为“微观粒子的速度,质量等物理量,不可能同时有确定的数值”。

这场世纪大战,诞生了爱因斯坦出了那句著名的话:上帝不会掷骰子。以及下面这张,大学每次考试前都被转出来让大家膜拜的,让人又恨又恨的著名合影:

倔强boy波尔一脸的不爽:不要去指挥上帝该干什么!

这场论战中,最精彩的有才交锋,分别在1927年、1930年以及1933年。其中【量子纠缠】就是1933年的交锋中产生的。

1927年以及1930年的论战,皆以哥本哈根学派胜利而告终。于是,在1933的索维尔会议上,爱因斯坦对波尔提出一个说法:一个大粒子衰变成两个互相纠缠的小粒子,当两个小粒子向相反的方向飞去,假设该粒子有两种可能的自旋,即往右和往左,那么粒子A的自旋为“左”的话,粒子B的自旋一定为“右”,以保持总体守恒。

结合我们现在所知的【量子纠缠】的说法“粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象,虽然粒子在空间上可能分开”似乎并无什么差别。以波尔为首的哥本哈根学派对此也几乎要赞同了。

不过,等一等!事情似乎并没有辣么简单!

实际上,老谋深算的爱因斯坦,为波尔他们挖了一个大坑。

让我们再好好捋一捋,想象一下,两个纠缠在一起的量子纠缠分别飞了出去。当我知道A是左旋的,如果它们不互相通信,那么B怎么能去右旋呢?除非他们在分开的时候,就已经能确定了那时的状态!

这个建立在经典物理学之上“总是认为有一个离开观测手段而存在的世界”的观点,与哥本哈根派的观点是“观测手段影响结果”观点,完全背道而驰!因为他们认为,在观测之前,并不存在两个独立客观的粒子。就如波尔所说的:任何一种基本量子现象,只有其被记录后才是一种现象。意思就是,这两个粒子在被观测到之前,是不存在的。也就是说,无论多远的距离,在被观测的那一刻,A粒子的状态才会影响B粒子的状态,实现了一种信息的传输。

也正因这样“无论多远的距离”能互相知道其他方面的状态,【量子纠缠】总是与心灵传输、心有灵犀这种玄之又玄的说法联系在一起。看到这里,你也应该知道了,那位以“你信佛吗”为搭讪语的她,为何会知道【量子纠缠】这个物理性领域的词。在她眼里,这也是佛学名词的一种。

言归正传,其后,两派的支持者,不断去论证自己支持的那一方的观点。神奇的是,许多支持爱因斯坦那一派的观点的论证,最终都为敌对的哥本哈根学派的观点做出了贡献。

1964年约翰贝尔提出了贝尔不等式,其所发表的论文表明,假若测量两个粒子分别沿着不同轴向的自旋,量子力学得到的统计关联性结果比爱因斯坦主张的定域性隐变量理论要很多。同时,也给未来的物理学者们指了一条明路:【量子纠缠】的到底如何,可以用实验侦测出来。然而,贝尔,其实是爱因斯坦一派的支持者。

因为有了前驱者,1972年,约翰.克劳泽与史达特.弗里曼完成了这种实验;1982年,阿兰.阿斯佩博士论文中的实验结果也符合波尔的量子力学的预测,不符合爱因斯坦一派的预测。

2017年,量子科学实验卫星墨子号首先成功实现,两个量子纠缠光子分别发到相距超过1200公里的距离后,仍然继续保持量子纠缠的状态。

还记得爱因斯坦那句“上帝不会掷骰子”这句话吗? 经过一系列的实验,霍金曾说过一句:上帝不但掷骰子,他还把骰子掷到我们看不见的地方去!但到底上帝是不是真的掷骰子,这个问题至今仍然悬而未决。

爱情的确就是一种叠加态,爱与不爱的状态同时存在。即使在童话故事中,王子与公主结婚了,谁又能斩钉截铁地说他们最终的结局就是永远在一起了呢?不过情话归情话,物理归物理,大家如果没有这个勇气还是在公众场合谨慎发言吧。


【智子小姐提问时间】你觉得量子纠缠玄乎吗?心灵感应呢?


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