文章图片
【量子纠缠的速度是光速的10000倍？这是否违反相对论呢？为什么？】
文章图片
文章图片
量子纠缠是爱因斯坦为了反驳哥本哈根学派的量子力学提出的一种量子力学现象 ， 在它刚提出时 ， 是以“悖论”的形式出现的 ， 史称EPR悖论 。 因为它是爱因斯坦（E）跟另外两位同事波多尔斯基（P）和罗森（R）共同提出的 ， 因此以三人名字的首字母命名为EPR悖论 。 所谓悖论 ， 就是说它在理论上是存在逻辑矛盾的——量子不确定性与狭义相对论里信息传递不能超过光速存在矛盾 。 不过随后哥本哈根学派的领军人物玻尔解决了这个矛盾 ， 因此 ， 现在一般称之为EPR佯谬而非悖论 ， 即假的逻辑矛盾 。 也就是说现在的量子纠缠跟相对论并没有矛盾 ， 它不违反相对论 ， 下面我们来详细了解一下 。
什么是量子纠缠？量子纠缠是爱因斯坦根据哥本哈根学派对微观粒子的不确定性原理的诠释 ， 提出这样一种思想实验：用特殊方式制造一对量子态存在关联性的粒子 ， 比如一对自旋方向相反的粒子 ， 基于守恒定律 ， 这对粒子具有相反的自旋 ， 其中一个是左旋 ， 另一个必定是右旋 。 按照哥本哈根学派对量子力学的诠释 ， 微观粒子在被准确到之前 ， 状态是不确定的 ， 它的状态只有在被测量到的那一刻才确定 。
那么问题来了 ， 假如我们通过实验装置把制造出来的一对关联粒子分开到相距遥远的相反的方向 ， 然后分别测量它们会怎么样？根据哥本哈根诠释 ， 这一对量子态互相纠缠的粒子是在被测量到时量子态才被确定 ， 然而当我们把两个粒子分开到足够远 ， 比如1光年 ， 当我们测量其中一个后 ， 它随机坍缩到一个确定的状态 ， 与此同时 ， 另一个也必然同时坍缩到相反的状态 ， 这是基于守恒定律的必然结果 。 但问题是 ， 这两个粒子是如何告知对方自己坍缩到什么状态以让对方坍缩到相反状态的？它们是超光速通信了？
爱因斯坦支持这是一种鬼魅般的超距作用 ， 明显违反了狭义相对论的信息传递光速极限 。 后来惠勒给它起了一个名字：量子纠缠 。
破局——玻尔的解释玻尔在爱因斯坦提出EPR悖论后不久 ， 就给出了解释：爱因斯坦犯了概念性错误 ， 在测量前并不存在一对纠缠粒子 ， 在没测量前你压根不知道是否制造成功一对纠缠粒子 ， 因此 ， 在这对纠缠粒子被分别测量到之前 ， “它们”实际上依然是一个整体 ， 只有一个波函数 ， 直到被测量到的那一刻 ， 这个波函数才坍缩成为一对状态关联的粒子 。
玻尔这个解释完美符合哥本哈根学派的量子力学诠释 ， 同时又不违反相对论 ， 因为波函数坍缩过程根本不需要信息传递 ， 也就没有了超光速传递信息的问题 。
量子纠缠的速度问题如果认真看了上面的介绍 ， 你可能已经看出来了 ， 这量子纠缠根本不需要时间啊 ， 那题目里的光速10000倍又是怎么回事？
这其实就是理论与实验的区别 。 根据理论 ， 量子纠缠是瞬时的 ， 没有速度这个概念 ， 如果硬要有 ， 那它的速度就是无限的 。 但这只是量子力学的一个理论假设 ， 任何科学理论的提出都是需要通过实验去验证的 。 目前对于量子纠缠“响应速度” ， 即纠缠粒子对坍缩的同时性最高精度的实验来自中科大的潘建伟团队利用墨子号做出的千公里级量子纠缠实验 ， 结果是量子纠缠的“响应速度”只是超过光速4个数量级 ， 也就是数字后面跟4个0 。 这是目前实验水平所能达到的测量精度 ， 而并不是说量子纠缠只是光速的10000倍 。
总结：量子纠缠与速度无关从上面的论述里 ， 大家应该已经明白 ， 量子纠缠压根不需要响应速度 ， 它理论上就是瞬时的 ， 但这个过程没有信息传递 ， 且理论上就无法用于传递信息 ， 因为坍缩是随机的 ， 任何一方的测量者都无法选择测量到的具体量子态 ， 自然也就无法控制另一方的测量结果 。 所以它并不违反狭义相对论的信息传递光速极限 。
我是星宇飘零 ， 关^_^注我 ， 和你分享更多有趣科学知识 。
（以上图片来源于网络 ， 如有侵权请联系删除）
推荐阅读
- “韦伯”拍到非凡的照片，爱因斯坦环，120亿光年外，咋形成的？
- 这种现象连爱因斯坦都无法理解，将彻底改变我们的世界！
- 宇宙大爆炸理论错了？韦伯新发现：早期星系并不符合大爆炸
- 特斯拉去世前烧毁了笔记，爱因斯坦也是，他们这么做是为什么？
- 为何一斤盐溶于一斤水，很难得到两斤总重？爱因斯坦：质量即能量
- 关于黑洞的终极奥秘，需要相对论与量子力学完美融合才能解答！
- 海水为什么又苦又咸不能喝？网友：长见识了！
- 爱因斯坦一生中犯的最大的错误！宇宙大爆炸破坏了时间平移不变性？
- 克隆技术为什么被各国明令禁止？经过科学家分析，背后令人后怕