你好啊，歡迎來聽王木頭講相對(duì)。
這一集還是講超光速，超光速已經(jīng)連續(xù)講3集了。先是講了中微子，本來以為發(fā)生超光速現(xiàn)象，違反了相對(duì)論呢，結(jié)果是實(shí)驗(yàn)沒做好，是誤會(huì)。然后，又講了宇宙膨脹，膨脹的速度的確是超光速了，但是沒有違反相對(duì)論，順便還解釋了一下，蟲洞能跨越時(shí)空，但并不是超光速。
你也感覺到了，我們講的這個(gè)順序好像有個(gè)規(guī)律，是朝著越來越顛覆相對(duì)論的方向發(fā)展的。沒錯(cuò)啊，今天講的這個(gè)這個(gè)現(xiàn)象，還真的是在某些方法顛覆了相對(duì)論。這就是大名鼎鼎的量子糾纏了。
不過，我要強(qiáng)調(diào)一下啊。很多人都認(rèn)為量子糾纏現(xiàn)象是顛覆的是不能超光速的這個(gè)規(guī)則。其實(shí)量子糾纏并沒有顛覆這件事，它顛覆的是其他的。到底是什么呢，那就聽我慢慢講了。我們還是先來看看什么是量子糾纏的現(xiàn)象吧。
量子糾纏，既然叫這個(gè)名字，可以知道它一定是和量子有關(guān)的。量子可不是電子啊、光子啊一樣表示一個(gè)具體的東西。簡(jiǎn)單地說啊，它是對(duì)所有基本粒子的一個(gè)統(tǒng)稱。就像是我們把蘋果啊、橘子啊統(tǒng)稱為是水果一樣。電子和光子都可以被理解為是量子，它們是最基本的單元。原子和分子就不是了，它們還可以由更小的粒子組成。所以啊，我們所說的量子糾纏啊，它不是只某種具體的粒子，而是所有基本的最微小的粒子，它們都有這樣的情況。
量子世界，也就是這些微小的粒子，它們的規(guī)律和我們平時(shí)看到的世界非常不同。如果你喜歡科學(xué)的話，一定是多多少少聽過的。我們這一次肯定是沒辦法詳細(xì)講了，有機(jī)會(huì)我們專門開一個(gè)系列來給你解釋量子世界。
我們今天就先只看量子糾纏是什么情況。形象點(diǎn)說呢，量子糾纏就是兩個(gè)基本粒子的心靈感應(yīng)。就比如電子吧，電子有個(gè)屬性叫做自旋，你可以簡(jiǎn)單地把自旋理解為像陀螺一樣的旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)電子在特定的情況下，是可以形成一種特殊的關(guān)系的。就是它們就好像會(huì)心靈感應(yīng)一樣，如果你是左自旋，那我一定是右自旋，如果你是右自旋那我就一定是左自旋。這種關(guān)系就是糾纏狀態(tài)。
講到這里，好像還沒有感覺有什么神奇的，對(duì)吧。那接下來就是重點(diǎn)了。如果有兩個(gè)電子在一起的時(shí)候，形成糾纏狀態(tài)。然后，它們就分開了，分別朝著相反的方向走。當(dāng)它們走了很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)之后，多遠(yuǎn)呢？可以是從宇宙的這一邊到宇宙的那一邊那么遠(yuǎn)，也就是跨越整個(gè)宇宙。這個(gè)時(shí)候，你去看其中一個(gè)電子，假如你發(fā)現(xiàn)了它是左自旋的，那么另一個(gè)馬上就會(huì)變成右自旋。
到這里你體會(huì)到神奇了嗎？這其實(shí)就是說啊，兩個(gè)電子會(huì)跨越整個(gè)宇宙發(fā)生聯(lián)系，在你看其中一個(gè)電子的瞬間，另一個(gè)電子就知道你在看，而且還知道你看到的是什么。還沒有完，還會(huì)瞬間就變成和你看到的相反。你看到是左自旋，那我就變成右自旋，你看到的是右自旋，那我就變成左自旋。這種心靈感應(yīng)，幾百億光年的距離，一瞬間就可以跨越。是不是很神奇。
為什么會(huì)這樣，為什么兩個(gè)電子會(huì)發(fā)生這樣的糾纏，為什么不論多遠(yuǎn)一瞬間就可以知道對(duì)方的狀態(tài)。科學(xué)家們到現(xiàn)在也不知道原因，只是知道這個(gè)現(xiàn)象確實(shí)存在，但是就是無法解釋。
那這個(gè)總應(yīng)該超過光速了吧，總應(yīng)該違反了相對(duì)論了吧。
別著急，我先來看看當(dāng)時(shí)愛因斯坦自己知道這件事后的反應(yīng)。他覺得，沒錯(cuò)，這種現(xiàn)象的確存在，這一點(diǎn)我不否認(rèn)，也沒辦法否認(rèn)，這是實(shí)驗(yàn)室里真實(shí)做出來的。但是，你怎么能說這個(gè)電子是你看到另一個(gè)電子的瞬間發(fā)生了變化呢？為什么就不能是這樣一種情況呢？
然后就給你舉個(gè)例子。兩個(gè)電子糾纏的過程，就相當(dāng)于是你蒙著眼睛，把一副手套分別放進(jìn)了兩個(gè)盒子。
量子糾纏是說什么，不就是兩個(gè)電子一定一個(gè)是左自旋另一個(gè)是右自旋嗎？你想想看一副手套，是不是一個(gè)是左手套，一個(gè)是右手套。和量子糾纏這個(gè)過程一樣對(duì)吧。
然后這個(gè)實(shí)驗(yàn)還干嘛了？是不是把兩個(gè)粒子分別發(fā)向兩個(gè)很遠(yuǎn)的地方，并且在此之前你不知道哪個(gè)是左自旋，那個(gè)是右自旋。你看看，你蒙著眼睛把手套分別放到兩個(gè)盒子里是不是也不知道哪個(gè)是左，哪個(gè)是右。這一點(diǎn)也非常符合？
最后的關(guān)鍵了，就是分別把盒子一個(gè)運(yùn)到北極一個(gè)運(yùn)到南極，它們相距非常非常遠(yuǎn)了對(duì)吧。然后你打開其中一個(gè)盒子，誒，這個(gè)是左手手套。你知道了這個(gè)手套的，也就相當(dāng)于知道了電子的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候，你想想看，是不是另一個(gè)手套是什么，你一下子也就知道了呢？所以，愛因斯坦就認(rèn)為，所謂的量子糾纏根本就不是什么超光速現(xiàn)象，而根本就是它們?cè)诜珠_之前就已經(jīng)確定了，只是你沒有看，你不知道哪個(gè)是哪個(gè)而已。根本不神奇。
講到這里，你是不是也覺得愛因斯坦說的很有道理，或許這又是一個(gè)假象。甚至心里還會(huì)想，前面幾講總是說有超光速，總說有超光速，最后又說這是假超光速，這次會(huì)不會(huì)是故技重施，講來講去又是一個(gè)假超光速呢？
別急嘛。這個(gè)量子糾纏還沒有講完。雖然，愛因斯坦這個(gè)解釋聽起來也有道理，但是最后還是有實(shí)驗(yàn)證明了真實(shí)情況和他想得不一樣，量子之間真的是有超距離的心靈感應(yīng)。不過這個(gè)實(shí)驗(yàn)是怎么做的啊，是特別特別復(fù)雜的，等以后咱們講量子力學(xué)系列的時(shí)候再來詳細(xì)講講。而且我們這一集，這也不是重點(diǎn)。
重點(diǎn)是，即便是這樣，發(fā)生糾纏的量子之間有心靈感應(yīng)，它們最后也沒有違反相對(duì)論規(guī)定的最快速度是光速這一點(diǎn)。這還沒有？就連宇宙兩邊這么遠(yuǎn)的距離，都可以忽然感應(yīng)到對(duì)方的改變，這還不是超光速啊。
誒，你要說這個(gè)反應(yīng)速度呢，的確是超光速了的。關(guān)鍵問題是，相對(duì)論說的，是任何能量和信息都不能以超過光速的方式進(jìn)行傳遞。量子糾纏這事，它的關(guān)鍵問題是沒辦法傳遞能量和信息。
你想想看啊，傳遞信息需要怎么做。假如，你和我在宇宙的兩邊，距離很遠(yuǎn)，手上有一對(duì)互相糾纏在一起的電子。我想告訴你，這次我考試考得怎么樣，所以需要先約好了，如果你看到的是左自旋的電子，那么我就是考得好，如果是右自旋的電子，那就是我考得不好。
可是呢，在量子糾纏的情況下，我手邊的是那個(gè)電子你在沒有看之前是不確定的，也就是說我沒有辦法按照我想的那樣去操縱電子，我只能是被動(dòng)的觀察。所以，本來我成績(jī)很好的，結(jié)果打開電子看的時(shí)候，它可能是左自旋也可能是右自旋。如果是右自旋那是我蒙對(duì)了，如果是左自旋呢，你那里看到的就一定是右自旋，就會(huì)誤以為我成績(jī)很差。所以，量子糾纏在傳遞信息上一點(diǎn)辦法也沒有。信息的傳遞需要能量作為載體，能傳能量就能傳信息，不能傳信息當(dāng)然也就不能傳能量了。所以這里也可以確定，量子糾纏最后還是沒有突破光速這一條界限。
不過啊，我這里需要給你點(diǎn)信心了，量子糾纏雖然沒有違反光速是最高速度這件事，但是它仍然打破了一條相對(duì)論設(shè)置的禁忌，它還是在某種程度上挑戰(zhàn)了相對(duì)論的。這次不是假的了啊，那它到底是什么呢，我們下集再講吧。
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