糾纏粒子分隔宇宙的兩端,是否還能繼續(xù)互相關(guān)聯(lián)?答案是:當(dāng)然可以!
原因很簡(jiǎn)單,題目中的“糾纏粒子”里的“糾纏”二字已經(jīng)決定了這種互相關(guān)聯(lián)的關(guān)系。我們下面來慢慢細(xì)說。量子世界鬧鬼?量子糾纏——鬼魅般的超距作用
在量子力學(xué)發(fā)展之初,以愛因斯坦為首的舊量子論老古董科學(xué)家對(duì)玻爾為首的新量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派進(jìn)行了強(qiáng)烈批判和堅(jiān)決反對(duì),每一次在學(xué)術(shù)會(huì)議上碰面,愛因斯坦都會(huì)挖出一堆量子力學(xué)的BUG,但是愛因斯坦提出的在所有的批評(píng)意見都被睿智的玻爾一一化解。
到了1935年,這一年例行舉行的索爾維會(huì)議在二戰(zhàn)的陰霾下舉行,由于自己猶太人身份遠(yuǎn)避大洋彼岸的美國(guó)的愛因斯坦沒有參加,但他并沒有閑著,他和另外兩位科學(xué)家波多爾斯基和羅森在學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論》上聯(lián)名發(fā)表的名為《可以認(rèn)為量子力學(xué)對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的嗎?》的論文,對(duì)量子力學(xué)的完備性提出了強(qiáng)烈質(zhì)疑。
論文里面提出了一個(gè)被稱為EPR(三人名字的首字母)悖論的量子力學(xué)推論:用特殊方法制造一對(duì)光子,根據(jù)守恒定律兩者的量子態(tài)(微觀粒子的狀態(tài),記著,后面要用)將存在關(guān)聯(lián)(相同或相反),我們用光路把它們分開到相反方向,按照量子力學(xué),由于測(cè)量前兩個(gè)光子的狀態(tài)未知,在測(cè)量后才隨機(jī)坍縮到一個(gè)確定的狀態(tài)(玻爾他們是這么說的),因此當(dāng)兩個(gè)光子已經(jīng)分開到足夠遠(yuǎn)的時(shí)候,進(jìn)行測(cè)量,兩個(gè)光子會(huì)同時(shí)坍縮到一個(gè)隨機(jī)狀態(tài)。因?yàn)楫?dāng)我們測(cè)量A光子,A光子的狀態(tài)就確定了,同時(shí)因?yàn)锳、B光子的狀態(tài)關(guān)聯(lián),B光子的狀態(tài)也就同時(shí)確定了,這理論上是不需要時(shí)間的。
那么問題來了,這兩個(gè)光子已經(jīng)分開到足夠遠(yuǎn)的距離了,比如題目所說的宇宙的兩端,B粒子是如何獲得A粒子的狀態(tài)從而完成坍縮的?這不是超光速了嗎?嚴(yán)重違背了狹義相對(duì)論了。愛因斯坦稱這是“鬼魅般的超距作用”亦稱“遠(yuǎn)距離鬧鬼”。
玻爾的反擊——測(cè)量前不存在兩個(gè)光子
愛因斯坦提出的這個(gè)悖論直指量子力學(xué)的咽喉,但睿智的玻爾在看完EPR論文后很快就把愛因斯坦的殺招給破了。玻爾根據(jù)量子力學(xué)的原理指出,在測(cè)量前并不存在這兩個(gè)獨(dú)立的光子,并不存在兩個(gè)互相關(guān)聯(lián)的光量子態(tài),在測(cè)量前它是一個(gè)整體,只有一個(gè)波函數(shù)(微觀粒子的狀態(tài)函數(shù),可以理解為所有可能狀態(tài)的集合,記著,后面要用)。用人話說就是在測(cè)量前AB光子只有一個(gè)【AB】,而不是一個(gè)【A】加一個(gè)【B】。它是一個(gè)整體,共同擁有一個(gè)量子態(tài)。在測(cè)量A的那一刻,【AB】波函數(shù)才坍縮為【A】和【B】,也才有了兩個(gè)光子。
因此,【B】并不需要在【A】被測(cè)量時(shí)獲得【A】的狀態(tài),因?yàn)闇y(cè)量【A】光子時(shí)并不是【A】光子的波函數(shù)坍縮,而是【AB】整體的波函數(shù)坍縮,單個(gè)波函數(shù)坍縮理論上是不需要時(shí)間的。
上面的描述可能有點(diǎn)繞,但這種現(xiàn)象是量子力學(xué)特有的,實(shí)在無法給出一個(gè)恰當(dāng)?shù)娜粘;扔鳎钥床幻靼字荒芊磸?fù)再看一遍了……
至于為什么波函數(shù)坍縮不需要時(shí)間?不知道……此時(shí)你只能用量子力學(xué)大神費(fèi)曼的話:“沒有人真正懂量子力學(xué)”來安慰自己了,因?yàn)椤娴臎]有人知道……
總結(jié)
從上面的描述中可以看到,波函數(shù)坍縮是發(fā)生在測(cè)量以后的,在測(cè)量之前,糾纏的粒子處在同一個(gè)系統(tǒng)中,擁有同一個(gè)波函數(shù),因此,縱使分隔宇宙兩端,糾纏的粒子間依然存在關(guān)聯(lián),我們依然可以通過對(duì)糾纏光子A的測(cè)量來獲得糾纏粒子B的狀態(tài),直到測(cè)量發(fā)生,粒子坍縮到一個(gè)確定的狀態(tài),量子糾纏隨之失去,它們的關(guān)聯(lián)才會(huì)斷開,此后就再也無法通過測(cè)量粒子A來獲得粒子B的狀態(tài)了。
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