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量子纠缠究竟是什么?宇宙两端能瞬间传达信息!

2017-4-20 22:02| 发布者: 伤我心太深| 查看: 525| 评论: 0

  匪夷所思的量子纠缠理论,处于宇宙两端的物体也能瞬间传递信息?

  想象一下,将一个球笔直地扔向空中,你能预测到球在离开你的手之后的运动轨迹吗?当然这很简单,球会一直上升直到最高点,然后会下落到你的手里,当然你会知道这个过程,因为你已经目睹过无数次这样的现象了,你在生活当中每天都可以见到这种物理现象。


  但如果我们探索原子物理问题,比如一个氢原子的原子核周围的电子的运动是什么样子,我们能根据日常的物理经验回到这个问题吗?当然不行,为什么?


  因为支配如此小的物体的物理规则与我们日常所见的物理规则大不相同。我们日常缩减到的物理行为都是遵循经典力学定律,但是原子规模的系统的行为遵循的是量子力学定律,量子世界是一个非常奇怪的地方,有一个例子可以证明,那就是薛定谔的猫。

  


  将一只猫和一个炸弹一起放在盒子里,这个炸弹在盒子关闭之后又50%的几率爆炸,但是知道我们重新打开盒子我们才 知道这个炸弹有没有爆炸,因此在这之前就没法知道猫是不是还活着。在量子物理当中,我们可以说在我们观察之前,这只猫处于一种叠加状态,它不是死的也不是活得,而是两者可能性的混合物,各自都有50%的几率。


  同样的事情也会发生在量子尺度的物理系统当中,比如一个围绕着氢原子核旋转的电子,这颗电子其实不是沿着轨道旋转,更像是在同一时间出现在空间里的每一个地方,只不过在某些地方出现的几率会高一些,只有在我们测量它的位置之后,才能确定它那一刻是在哪里,就像我们不知道猫是死是活知道我们打开盒子。


  这给我们带来了奇怪但是美丽的量子纠缠现象,假设我们不是在一个盒子里放一只猫,而是将两只猫放在不同的盒子里,如果我们用着两只猫重复薛定谔的实验,这个实验的结果有4种可能性,要么两只猫都是活得,要么都是死的,要么一只死了一只活了或者反过来这样一来,两只猫的实验又出现了叠加状态,结果就是每一种可能性都有25%的几率,而不是之前的50%的几率。


  但是更酷的是,量子力学告诉我们可以擦除掉两只猫都或者都死了的这两种结果,换句话说,就是两只猫的这个实验的结果永远是一只猫死一只猫活,这种现象的术语就是猫的状态纠缠了!


  但是量子纠缠也有一些真正令人震撼的地方,如果你将两只猫放在两个盒子里,然后将两个盒子分别移动向宇宙的两端,这个实验的结果仍然是一样的,那就是一只猫死一只猫活,尽管哪只猫死哪只猫活还是完全不确定的直到我们测量最后的结果。

  


  但是这怎么可能呢?在宇宙两端的两只猫的状态怎么会纠缠到一起呢?它们离得那么远,不可能相互产生联系,那么盒子里的两个炸弹怎么去串通决定一个爆炸一个不爆炸呢?

  你可能认为这是一个理论的东西,认为这种事情不会发生在现实世界里,但事实已经证明量子纠缠已经在现实世界的实验室里得到了证实,两个亚原子的叠加态,如果一个朝着一个方向旋转,那么另一个就会朝着相反的方向旋转,它们会遵循这样的规律,即使两者之间没有任何渠道去沟通怎么遵循量子纠缠定律,量子纠缠就是量子信息科学核心。


  现在研究如何在宏观世界里应用奇怪的量子世界规律的领域正在不断发展,比如量子密码学,这样间谍之间就可以相互发送安全的邮件或者量子计算用来破解密码。同时量子计算机也在飞速发展,其运算速度比目前传统的计算机要快上亿倍!


  同时对于这种匪夷所思的量子纠缠现象,不管相距多远的两个原子都会发生纠缠,有些物理学家引申出来这样的结论,那就是我们的世界或许真的存在“心灵感应”,我们的意识真的可以影响甚至改变周围的世界,如果真的是这样,那将彻底颠覆我们对现实世界的传统认知!


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