什麼是量子糾纏,為何它的速度可以超光速,難道違反了相對論?
2024/04/03

說到‬量子力學‬,很多人‬就會‬想到‬量子‬糾纏‬這個‬詞語‬。量子糾纏是量子力學中一個非常神秘而詭異的現象,它被愛因斯坦稱為「鬼魅般的超距作用」。這一現象展示了量子世界與我們巨觀物理世界有著截然不同的行為方式,并挑戰了我們對傳統的理解

那麼什麼是量子糾纏呢?它到底有多詭異呢?

所謂量子糾纏指的是兩個或多個粒子以一種特殊的方式相互連接,使得一個粒子的量子狀態會立即影響另一個粒子的狀態,并且它們無論相隔有多麼遙遠,這種現象被稱為非定域性現象,也就是糾纏粒子之間的相互作用不受它們之間距離的影響。

我們知道在量子力學中,微觀粒子不在‬是‬以確定的狀態存在,而是以一種稱為「波函數」的數學對象描述,代表了各種可能狀態的疊加。

比如粒子具有波粒二象性,也就是同時擁有粒子性和波動性的疊加狀態,而且粒子的位置、動量、自旋也會處于疊加態狀態。只有當我們進行測量時,波函數才會「坍縮」到一個確定的狀態。

而當兩個粒子糾纏時,它們的波函數也是不可分割的成為一個整體。即便將兩個粒子分開,其疊加態也是糾纏在一起的。也就是說我們對兩個‬糾纏‬粒子‬的‬其中一個粒子進行測量,此時‬整個系統的波函數就會‬坍縮,將‬立即決定了另一個粒子的狀態

比如我們將兩個糾纏的粒子分開,一個放在地球,另一個放在遙遠的月球。在沒有測量之前我們無法知道粒子的自旋狀態,因為他是處于疊加態,即粒子的自旋方向可能是上,也可能是下。而一旦測量到地球的粒子自旋方向為上時,那麼遠在月球的粒子就必然會為下,并且這兩個粒子無論相距多遠都是‬瞬時‬感應到‬,其速度甚至超過了光速。

這就是鬼魅般的超遠距作用。可以說它挑戰了我們對時間和空間的傳統理解

說到這里很多人可能會有所疑問,既然量子糾纏速度具有鬼魅般的超遠距作用,甚至這種瞬時速度遠超光速。那麼這不是違反了現在的物理學認知嗎?因為我們都知道光速是速度的極限,任何物體都無法達到光速。

其實量子糾纏速度常常被人們誤解為是信息以超過光速的速度傳播,事實上量子糾纏速度并沒有攜帶任何信息。他是微觀世界一種特有的現象,這種速度不受相對論的光速極限原理限制,我們常說的光速不可被超越,只是建立在有靜止質量的物體。比如電磁波它可以攜帶信息,所以最快只能達到光速。

因此量子糾纏和‬相對論‬并不‬違背‬,它‬不過‬是‬‬‬量子力學中一個奇異而迷人的現象。

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