解读诡异的量子纠缠,两个相距遥远的微观粒子是如何产生作用的?(诡异的解释) 99xcs.com

提到量子世界,“量子纠缠” 绝对是最让人觉得 “违背常识” 的现象 —— 两个看似毫无关联的微观粒子,哪怕相隔亿万光年,只要处于纠缠状态,一个粒子的状态发生改变,另一个粒子会瞬间 “感知” 并做出相应变化。

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这种 “超光速” 的远程作用,曾让爱因斯坦都直呼 “鬼魅般的远距作用”,它究竟是怎么回事?

首先要理解:量子纠缠不是 “粒子间的超光速通信”,而是它们从诞生起就共享着 “同一套量子状态”。就像把一双手套分别装进两个盒子,随机运往地球和火星 —— 在打开盒子前,我们不知道哪个盒子装的是左手套,哪个是右手套;但只要打开地球的盒子,发现是左手套,就能瞬间知道火星的盒子里一定是右手套。

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量子纠缠的粒子也是如此:比如一对处于纠缠状态的电子,它们的 “自旋方向”必然相反,但在测量前,每个电子的自旋状态都是 “不确定” 的,处于 “既向上又向下” 的叠加态;一旦测量其中一个电子,确定它的自旋方向,另一个电子的自旋方向会瞬间变为向下 —— 不是因为它们之间 “传了信号”,而是它们的状态从一开始就是 “绑定” 的,测量只是让 “不确定的叠加态” 变成了 “确定的状态”。

这种 “绑定” 的关键,在于粒子的 “量子叠加态”。在宏观世界里,一件事物的状态是确定的 —— 比如杯子要么在桌子上,要么在地上;但在量子世界,微观粒子可以同时处于多种状态的叠加,直到被测量才会 “坍缩” 到某一种确定状态。一对纠缠粒子,本质是一个 “不可分割的量子系统”,它们的状态不是各自独立的,而是共同构成一个整体。

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就像一个硬币的正反面,不能说 “正面是一个独立个体,反面是另一个独立个体”,它们本就是同一硬币的不同面 —— 量子纠缠的粒子,就是这样共享着同一个 “量子整体状态”,所以测量一个,另一个的状态自然随之确定。

有人会疑问:“如果两个粒子相隔亿万光年,测量一个时,另一个怎么能‘瞬间’知道?这不是超光速了吗?” 其实这里的 “瞬间”,并不违反相对论中的 “光速不可超越”。因为相对论禁止的是 “信息的超光速传递”,而量子纠缠中,我们无法通过改变一个粒子的状态,来 “主动传递” 信息给另一个粒子。

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比如你想通过改变地球电子的自旋方向,让火星的电子自旋方向跟着变化,以此传递 “1” 或 “0” 的信号 —— 但测量导致的状态变化是随机的,你无法控制测量结果,自然也就无法传递有效信息。所以量子纠缠没有打破相对论,只是量子世界的 “整体关联性” 超出了宏观世界的经验认知。

科学家早已通过实验证实了量子纠缠的存在。2015 年,物理学家在实验室中让两个纠缠光子相隔 1.3 公里,测量发现它们的状态变化依然是 “瞬间同步” 的;2017 年,中国科学家通过 “墨子号” 量子卫星,在 1200 公里的星地距离间实现了量子纠缠分发,进一步验证了这一现象的普遍性。

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这些实验都说明:量子纠缠不是理论猜想,而是微观世界真实存在的规律。