發布時間:2025-10-26閱讀(3)
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薛定諤的貓一定不少人都聽過,這可以說是物理學最詭異的實驗了。
假如我們把一只貓放進一個密閉的箱子里,箱子里有一個原子核和一個毒氣設施,為何量子力學能夠打破它?
量子力學著名實驗雙縫干涉為什么能讓物理學家的世界觀受到震撼,我們在兩條平行的狹縫前面放置一個光源發射器,讓光子通過兩個狹縫,狹縫后再放置一個背景板。
假如光是粒子,光打在背景上板的將是與狹縫對應的兩條條紋,假如是波,最終就會呈現像水波一樣明暗相間的條紋。 起初科學家發現單個光子也會出現干涉條紋,這證明了光是一種波,于是就想知道單個電子是如何通過狹縫的,就在后面放了探測器,檢測電子從哪條縫通過。
但詭異的事發生了,當科學家具體去觀測光子時,光又變成了粒子,在背景板形成兩條條紋,往后的實驗都是如此,彷佛光子知道你在觀察它,就會給你具體的路徑。
以玻爾,海森堡為代表的哥本哈根學派試圖解釋這種現象,并起名為疊加態,即粒子的波動性和粒子性會疊加在一起,沒有具體的顏色,它可以既處于運動狀態又處于靜止狀態,等等還有諸多性質都共同存在。
但我們一旦觀察測量它,它就有了具體的顏色具體的運動狀態。 在這個基礎之上,再假想一下,假如兩個粒子組合在一起,有了某種關系,那么這兩者粒子的疊加態是互不干擾彼此獨立的還是會相互纏繞產生影響呢?
答案是相互纏繞的 那么假如一個粒子分裂成了兩個,這兩個粒子的疊加態會纏繞嗎? 答案是肯定的 即使兩個粒子一旦一開始就有某種共同的關系,那么即使以后它們分開了很遠很遠,它們的疊加態也依然是纏繞的,量子糾纏即是疊加態纏繞的具體表現,假如兩個粒子隔了300萬光年,其中一個粒子對另一個粒子產生影響,另一個粒子不會300萬年以后才會發生改變,而是會同時改變。 說它超光速,用立刻,瞬間,幾乎都不太準確,因為兩個粒子的互相粒子是同時發生的,不存在時間和速度的概念。
那么這種跨越時間的同時又是如何發生的呢? 愛因斯坦認為,兩個粒子要想互相發生作用,一定離不開中間傳播的介質,如果兩者呈現對應的線性關系,那么就存在隱變量,愛因斯坦就是對的,反之亦然。
科學家在半個世紀內做了大量的貝爾實驗,結果證明量子糾纏并不存在所謂的隱變量,雖然愛因斯坦的理論沒有成立,不過這也反方向證明了粒子作用不通過介質傳播,也就是說沒有超光速的介質,量子糾纏依然不違反相對論。
要真正理解量子糾纏的原理,或許我們不能套用傳統的物理概念,因為在量子世界里,一切都是模糊的,只有概率的存在,量子糾纏也是一種模糊疊加態,其實在量子力學看來,具有相同疊加態的粒子其實是同一個粒子。
比如我們理所當然地認為原子是一個整體,但無限放大后,原子里會有很大的空隙,原子核就如同一個劇院里的一顆核桃,假如兩個糾纏粒子的距離是0.00001納米,我們理所當然的認為它們所以一個整體。
但假如到了幾光年幾百光年距離,我們就不太能接受兩個粒子之間的互相作用了,因為我們認為它不是一個整體。
在傳統的理論框架中,通常只有基本粒子才能認為是不可分離的整體,兩個粒子如此大的縫隙怎能認為是一個整體?
于是就有科學家認為,或許這兩個粒子其實是高維空間內同一個粒子的體現,目前來看,多維的量子化空間是有可能存在,所以高維空間也許是解釋量子糾纏的一個可靠的理論。 |
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