比如一對(duì)光量子糾纏,它們的糾纏能量來(lái)自最初的光子,這是尊守能量守恒定律的。其中光子A和光子B的自旋,是一個(gè)向左那么另一個(gè)就必定向右,最重要的就是,這兩個(gè)光量子我們未觀測(cè)它們時(shí),它們的自旋是處于疊加態(tài)的。
疊加態(tài)就是,在我們未對(duì)其中一個(gè)量子進(jìn)行測(cè)量時(shí),那么這個(gè)量子就處于疊加態(tài)中,既它左旋同時(shí)右旋,另一個(gè)糾纏量子也進(jìn)行著一樣的行為,左旋同時(shí)右旋。處于這樣狀態(tài)的兩個(gè)量子,稱為糾纏態(tài)量子。似乎難以理解,但量子世界就是這樣,非常著名的比喻就是薛定諤的貓,在生與死的疊加態(tài),而不是我們認(rèn)為的非死既活。當(dāng)然啦,這種狀態(tài)在量子尺度才有,不會(huì)存在于宏觀世界。因?yàn)楹暧^物體由非常多的物質(zhì)組成,這些物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不一樣。
真正令人恐怖的就是,當(dāng)我們對(duì)這兩個(gè)糾纏量子其中的一個(gè)光量子A進(jìn)行測(cè)量,看看它到底處于左旋還是右旋時(shí),它就會(huì)立即坍縮成一個(gè)狀態(tài),既要么左旋要么右旋,就不會(huì)再處于左右同旋的疊加態(tài)中,由兩種狀態(tài)坍縮成其中一個(gè)確定的狀態(tài)。
科學(xué)家對(duì)這種現(xiàn)象百思不得其解,到現(xiàn)在也沒(méi)有弄明白,是儀器的影響?還是有什么力場(chǎng)的影響?科學(xué)家反復(fù)研究得出,量子是否處于疊加態(tài),取決于我們是否在觀測(cè)它。這種現(xiàn)象最開始發(fā)現(xiàn)于雙縫實(shí)驗(yàn),就是科學(xué)家發(fā)射單個(gè)電子,通過(guò)一個(gè)雙縫,電子通過(guò)雙縫后在后面屏幕上形成一個(gè)點(diǎn)。發(fā)射幾百次后會(huì)形成一個(gè)干涉圖像。
這個(gè)干涉圖像和電子一起發(fā)射形成的圖像一樣,但是科學(xué)家一直認(rèn)為干涉,是因?yàn)楸话l(fā)射粒子彼此間的作用。由于波粒二象性我們可以說(shuō),干涉是因?yàn)橐粋€(gè)波和另一個(gè)波相互疊加的形成的,疊加處亮,沒(méi)疊加除暗,形成一個(gè)明暗相間的圖像。
可是現(xiàn)在科學(xué)家發(fā)射單個(gè)電子,若干次的發(fā)射也會(huì)形成一個(gè)干涉圖像,那一個(gè)電子是怎么發(fā)生干涉呢,答案就是它同時(shí)通過(guò)雙縫和自己發(fā)生干涉。當(dāng)這個(gè)電子同時(shí)通過(guò)左縫和右縫時(shí)它就處于疊加態(tài),當(dāng)科學(xué)家想搞清楚它到底是通過(guò)哪個(gè)縫時(shí),這個(gè)電子就坍縮到一個(gè)狀態(tài),既上面所說(shuō)的要么左要么右一個(gè)確定的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候就不會(huì)形成干涉圖像,我們不觀測(cè)時(shí),它又會(huì)出現(xiàn)干涉圖案。
量子糾纏中還有一個(gè)超距作用,比如當(dāng)我們觀測(cè)光量子A時(shí),它坍縮到一個(gè)右旋狀態(tài),那么這個(gè)時(shí)候另一個(gè)光量子B就立刻會(huì)坍縮成左旋狀態(tài)。它之間并沒(méi)有發(fā)生相互作用,問(wèn)題的關(guān)鍵在于A量子在坍縮成右旋時(shí),B量子是怎么同時(shí)知道的,并從左旋右旋的疊加態(tài)中的一種選擇一種,知道A右旋,B就選擇左旋,這過(guò)程中是沒(méi)有相互作用的,沒(méi)有能量傳遞。就好像兩個(gè)一公一母的貓,相距無(wú)限遠(yuǎn)它們處于糾纏中,處于又生又死的疊加態(tài),當(dāng)我們打開門知道公貓是死的時(shí)候,我們也瞬間知道另一只母貓是活的了。
神奇的是,那只母貓也瞬間知道了公貓是死的,自己就立馬選擇相反的狀態(tài),活貓。沒(méi)有疊加態(tài),那這兩只貓也就不在處于糾纏狀態(tài)了,這就是神奇的量子糾纏。
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