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纠缠是可怕的,但不是远距离的作用

发表时间:2019-06-27

作者:易智编译

浏览次数:1698

        就在去年万圣节的前几周,荷兰的物理学家们用爱因斯坦所说的“鬼魅般的远距离行为”的实验证据来对待物理世界。
        这并不是第一次有实验证明量子纠缠这一令人毛骨悚然的现象。但是这个特殊的实验堵住了一些怀疑者所引用的漏洞,他们希望纠缠不会变得如此可怕。结果出来了,幽灵赢了。测量一个纠缠粒子的特性可以告诉你测量另一个纠缠粒子会揭示什么。不管另一个粒子有多远。
        爱因斯坦不喜欢它。但他反对的本质和这个实验真正显示的东西都被广泛地误传了。如果你在流行媒体上读到过这个结果(比如报纸和含        有“Times”或“Time”字样的新闻杂志),你可能会想要考虑让这些穿着黑色记忆橡皮擦的男人中的一个。你被误导了。
        例如,一家新闻杂志的报道的标题是“爱因斯坦关于光速的错误之处”。一家主流报纸报道称,这项新实验证明,“相隔很远的物体可以瞬间影响彼此的行为。”事实上,爱因斯坦对光速并没有错,纠缠的物体不会立即相互影响。正如一位著名的量子专家,IBM的查尔斯·班尼特所说,爱因斯坦所犯的错误是把纠缠描述为一种诡异的远距离行为。“这令人毛骨悚然,”贝内特说,“但这不是远距离的行动。”
        有时也会有错误的报道说爱因斯坦不相信纠缠,或者他认为量子理论一定是因此而错的。实际上,爱因斯坦并不认为纠缠不可能发生。他相信对自然的量子描述是准确的,相对于所能观察到的而言。他只是认为纠缠暗示了隐藏的“现实元素”的存在,而量子数学并没有解释这些元素的存在。因此,尽管爱因斯坦并不认为量子力学是错误的,但他确实主张量子力学是不完整的,它没有讲述整个故事。
        但最新的量子纠缠实验却显示了相反的结果。不仅荷兰的实验,还有另外两个最近报道的实验证实,量子力学告诉你自然界本身所知道的关于纠缠粒子的一切。
        当然,这里仍然有一个谜。几十年来,物理学家一直在争论纠缠;他们提供了各种不同的观点,解释和论证关于它的意义以及它对理解物理现实本质的影响。然而,很多关于这个主题的文章都是混乱的。专业的量子物理学家确实很好地掌握了它是如何工作的,即使对于它为什么会以这种方式工作存在一些争论。但是让我们面对它,纠缠是复杂的——毕竟它是量子物理——所以解释它需要比大多数描述通常能够提供的更多的背景。让我们从什么是纠缠开始,为什么爱因斯坦不喜欢它。
        纠缠粒子共享一个数学描述,称为量子波函数。这种数学方法对于预测这两种粒子的某些测量结果没有任何帮助。但是一旦其中一个粒子被测量出来,你就会确定同样的测量结果对于另一个粒子会是什么,即使是在很远很远的实验室里。
当粒子相互作用或从一个共同的源发出时,它们会纠缠在一起。假设两个光子(光的粒子)从一个角动量为零的粒子(比如介子)发射出来。这两个粒子的自旋之和必须为零。因此,如果物理学家A(叫她爱丽丝)捕捉其中一个光子,并测量其自旋为+1,她立刻知道,如果物理学家B(叫鲍勃)测量另一个光子,其自旋将为- 1。
        到目前为止,爱因斯坦没有任何问题。这个实验看起来并不比把两副手套分开寄给爱丽丝和鲍勃更神秘——如果爱丽丝得到一只右手手套,她知道鲍勃的手套将是左手的。但纠缠没那么简单。两个粒子在被测量之前都没有确定的自旋;这种“手套”在走向受赠者的过程中没有利手习惯。这更像是送出两只手套,当爱丽丝试着戴上她的右手时,它就变成了一只右手手套。如果鲍勃把手套戴在左手上,它就会变成左手手套。如果他把它戴在右手上,它会一直戴着手套。
        爱因斯坦坚持认为手套的旋向必须事先由物理定律决定。他很困惑,爱丽丝选择的手可能与鲍勃的手套是否适合他的手指有关。
但这


关键词:

纠缠 量子理论 远距离 爱因斯坦

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