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量子隧穿會導致超光速嗎

發布時間:2025-10-27閱讀(4)

但是,即使這種現象無處不在,我們對隧穿事件本身所發生的事情也知之甚少。例如,粒子從勢壘的一邊轉移到另一邊是瞬時的還是需要一些時間?事實證明,要確定所謂的隧穿時間是非常困難的,因為在量子力學的模糊世界里,很難定義我們所說的時間。然而,有一件事是確定的:在許多對量子隧穿時間的定義中,超光速確實是可以發生的事情。

這種超光速并沒有違反愛因斯坦的相對論,因為這其中涉及到時間定義的問題:波函數的中心通過起點和終點所經歷的時間。但是,如果波函數在隧穿過程中發生變化,例如舊函數的波前變成了新函數的中心,我們就會看到超光速的發生。也就是說,雖然波函數的中心不能超光速傳播,但在測量時粒子也可能處于波函數前沿。事實上,這種定義方式即使在沒有屏障的情況下也可能出現超光速的情況。

所以我們可以看到隧穿時間有點混亂,我們需要定義一個更好的問題:在被障礙物隔開的兩點之間發送消息的速度是否可能比在沒有障礙物的情況下發送相同消息的速度更快?幸運的是,最近的一篇論文幫助我們從理論角度準確地回答了這個問題。

你試圖發送一條編碼在粒子集合中的信息給你的朋友,其中一條路徑有障礙物,另一條路徑沒有障礙物,那么哪條路徑信息傳遞的速度更快。理論證明,經過量子隧穿的信息確實更快,而且屏障越厚,兩者速度之間的差異越明顯。也就是說說,如果屏障足夠厚,它仍然存在著超光速的可能。但是這仍然無法違反相對論,因為大部分粒子都被勢壘反射掉,如果你一遍又一遍地發送信息,那么你的朋友很可能會在收到隧穿粒子之前的很長一段時間就受到了自由飛行的粒子。

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