鬼魅般的超距作用——量子纠缠 09

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统的讲述物理学本身，今天是第三季第10篇

今天我们谈谈量子力学中最诡异、最精彩的部分、这部分知识甚至颠覆你的认知。

有人说经典物理学知识是人类常识性知识，而量子力学却是反常识的知识。要学习量子力学，必须打破已有的知识储备，才能“欣赏”量子世界的美妙之处。

爱因斯坦有句名言曾说：你真的以为没人看的时候月亮就不存在吗？

也就是说我们认知的世界，看到或者不看到，它就在那里...

爱因斯坦非常相信一个独立于观察者的客观现实的存在是探讨科学的最基本的前提。他之所以要说出那句反驳那是因为“量子纠缠”的诡异之谜。

量子纠缠

我们先讲讲什么是量子纠缠，这鬼魅般的现象到底是个什么东西？

我们都知道，如果你找两枚一块钱硬币，一枚是 2019 年、另一枚是 2020 年制造的，它们除了身上写的年份不同，其他都完全相同。

你把两手虚握在一起，把两枚硬币放在手心里摇几下，然后分开，两手各握紧一枚硬币。

现在请你闭上眼睛想想，接下来发生的到底是什么。

你本来不知道哪个手拿的是哪枚硬币。你打开左手，发现左手中是 2019 年的硬币。于是你马上就知道，右手中的必定是 2020 年的硬币。

这件事很平常，但是它可以有两种解释。

第一种解释是当你的左右手分开之后，在你打开左手查看之前，哪个硬币在哪只手里这个结果就已经确定了。

你后来看到左手里是 2019 年的硬币，只不过是因为你左手里*本来*就是 2019 年的硬币 —— 这个结果跟你“看”这个动作没关系。

如果事情是这样的，我们就可以说，这个世界是个“客观实在”，这也就是我们的“经典”世界观。而这就是爱因斯坦的观点。

第二种解释则是量子世界观。也许当你的左右手分开之后，在你打开左手查看之前，哪个硬币在哪只手里是……尚未确定的。

是你打开左手的同时，左手的硬币才瞬间*变成*了 2019 年的硬币。然后它瞬间发通知给右手的硬币，说我这边已经变 2019 年了啊，你那边再亮相只能是 2020 年的！右手的硬币得知这一消息，表示遵从，所以当你再打开右手的时候，里面一定是 2020 年的硬币。

也就是说，你所见到的东西，都是在你看的时候才有，而不看的时候他虚无缥缈，注意，这只针对你本人。

量子力学认为，一个电子必须同时通过两个缝，自己跟自己发生干涉，才能在屏幕上产生干涉条纹。

这意味着在你测量之前，电子的位置是个“叠加态”：没被观测的电子根本就没有明确的“位置”，是你后来非要观测它的位置，给它观测出来一个位置。同样地，电子原本*没有*自旋，是你非得沿着某一个方向测量，才给电子测量出来了一个这个方向上的自旋。

所谓量子纠缠，简单说来是指，在多粒子的系统中，两个曾经相互作用过的粒子，在分开之后，不管相距多远，它们都不是独立事件，彼此神秘地联系在一起。

当你对一个量子进行测量的时候，另外一个相距很远的量子也可以被人知道它的状态。这是非常不可思议的客观现象。

中国科学院院士朱清时教授近年在介绍量子纠缠时提出：“意识是量子力学的基础，物质世界和意识不可分开。”他强调测不准原理必须要有人的意识参与，甚至意识本身就是量子物理现象。这应该是中国版本的量子纠缠“心灵感应”解读吧。

薛定谔的猫

薛定谔最早在1926年创立波动力学时就已经意识到，从薛定谔方程推论出的量子力学的一个重要特性是量子态叠加原理。

态叠加原理为量子力学带来了非常怪异的特征。大家熟知的量子力学思维实验“薛定谔的猫”就是薛定谔形象描述态叠加原理的。

“薛定谔的猫”最初是由薛定谔用来解释量子力学中态叠加而提出的一个假想的例子。

在量子力学中，一个粒子（猫）被关在盒子里处于或生或死的“叠加”状态，当对其进行观测时（打开盒子），处于量子态的该粒子（猫）会迅速坍缩到活着或者死亡的确切状态，并不再变化。这本是量子力学的特有现象（观测会对量子态产生影响，即坍缩），所以在这种意义上，生活中（宏观世界）几乎不可能见到宏观化的量子效应。

总结，

量子的诡秘之处在于反常识，但是我想请问，我们所认识的世界真的就是我们以为的吗？其实我们也太天真了，也许经典物理学的知识只是宇宙知识体系中的1%都不到，而在人类生活上足矣。

好了，今天先到这里，量子力学的知识不会给我们带来任何收益或财富，但是有的却是思想的深度，以及物理学解决问题的方式，这，会让我们开大脑洞。

感谢关注我的物理学知识，下一节我们仔细谈谈量子纠缠的发现过程。

声明：本文部门内容来自《万维钢精英日课》

往期推荐