量子力學(xué)的確立極大地顛覆了對(duì)微觀世界的理解。 你可能會(huì)問,什么是微觀世界? 量子力學(xué)告訴我們:微觀世界就是原子、分子或離子等微觀物質(zhì);量子理論則給我們描繪出一幅宇宙圖景。那么,到底什么樣的粒子才算是微觀世界呢?1.原子團(tuán)子。 微觀世界是一個(gè)原子比原子還要小的領(lǐng)域。 一個(gè)多世紀(jì)以前,大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為原子是由原子核和電子組成的,電子繞著原子真實(shí)地旋轉(zhuǎn),就像行星繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一樣。 然而,量子力學(xué)的建立對(duì)微觀世界不是這樣的觀點(diǎn)說“不”!
我們開門見山吧。 如果你在原子級(jí)別上將一個(gè)粒子“切割”成兩個(gè)或更多的小粒子,甚至比原子還小粒子,那么“切割”出來的粒子就構(gòu)成了糾纏在一起的粒子系統(tǒng)。 這個(gè)系統(tǒng)中最基本的粒子就是那些由原子核和電子構(gòu)成的子系綜。而我們現(xiàn)在所看到的所有粒子都是由一些子系統(tǒng)所構(gòu)成。這其中包括:質(zhì)子、中子和光子等。 他們就像同一個(gè)母親的兒子,這些粒子本來是屬于同一個(gè)媽生的,但不知怎么卻被制成了兩個(gè)或更多的小粒子。 那么這些小粒子就有一個(gè)特點(diǎn)——“心電感應(yīng)”。
例如,將A粒子轟成兩個(gè)叫做A和B的較小粒子。 再把B粒子打回原來位置后再次發(fā)射出去……這樣反復(fù)多次才能達(dá)到目的。這個(gè)過程中,每個(gè)粒子之間不會(huì)發(fā)生任何碰撞,也不會(huì)出現(xiàn)什么化學(xué)反應(yīng)。所以,不存在“感應(yīng)”現(xiàn)象。 然后兩個(gè)粒子,A和B,就開始和結(jié)束,感覺到彼此無(wú)論相隔多遠(yuǎn),并立即這樣做。 例如,如果所有的A和甲乙粒子都在旋轉(zhuǎn),我們把他們放在不同的盒子里,如果我們打開甲粒子,看到甲粒子在順時(shí)針旋轉(zhuǎn),那么我們立刻知道乙粒子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 如果我們先打開乙粒子的盒子,發(fā)現(xiàn)乙粒子是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的,我們就會(huì)立刻知道甲粒子是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)!
你可能會(huì)驚呼:“該死!” 量子糾纏是如此簡(jiǎn)單。 這樣,兩個(gè)盒子里的蘋果和梨就會(huì)很早。 把盒子弄亂,一個(gè)搬到南極去,另一個(gè)搬到北極去。 如果我在南極打開盒子,發(fā)現(xiàn)粒子是一個(gè)蘋果,那么我也知道在北極的盒子是一個(gè)蘋果。 我想,這可能是因?yàn)閮蓚€(gè)盒子里都有粒子吧?這說明了什么呢?我們?yōu)槭裁磿?huì)產(chǎn)生糾纏呢?因?yàn)樗鼈冎g存在著某種聯(lián)系,這種聯(lián)系叫做量子糾纏。 原來這就是量子糾纏!
但我很遺憾地告訴你,如果你這么認(rèn)為,這仍然太簡(jiǎn)單了! 量子糾纏是不存在的,貝爾不等式涉及其中. 貝爾不等式表示:一個(gè)量子態(tài)與另外一個(gè)量子態(tài)之間存在著某種關(guān)系;如果一個(gè)量子態(tài)可以從另一個(gè)量子態(tài)轉(zhuǎn)移出去,那么這個(gè)量子態(tài)就是量子化后的量子態(tài);否則它沒有意義。 蘋果和梨子的例子很符合貝爾的不等式,但是量子糾纏就不一樣了。 這告訴我們,在量子力學(xué)中,在蓋子被打開之前,甲乙粒子甲粒子順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),乙粒子也是這樣做的!
這也是量子糾纏在我們生活中不同于常識(shí)的地方。 如果人們真的想知道為什么,他們不需要噴灑任何東西。 還得研究生,慢慢來! 不要說你不能理解,即使是像愛因斯坦這樣偉大的神也不能理解量子糾纏。 所以量子糾纏是一個(gè)非常神秘的東西,很多人都不了解它。有科學(xué)家說,在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)就可以得到結(jié)果,而且是絕對(duì)精確的結(jié)論。這個(gè)理論聽起來很讓人不可思議。 但是實(shí)驗(yàn)告訴我們量子糾纏就是這樣!
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