量子纠缠-“远距离幽灵般的行动”

2025-03-24 12:17世界奇闻

1935年，阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森发表了一篇概念论文，爱因斯坦称之为“远距离的幽灵般的行动”。这就是最神秘的自然现象之一“量子纠缠”。当时爱因斯坦不相信两个粒子可以在很远的距离上保持相互连接。因为这样做将要求他们以比光速更快的速度进行通信，这被证明的不可能的。

用最简单的描述来说，“量子纠缠”就是处于纠缠状态的一对粒子，其中一个粒子的状态取决于另一个粒子的状态，无论它们相距多远或它们之间有什么，这些粒子可以是电子或光子。

这听起有点太理论化了。举个直观、易懂的例子-著名的“吉姆双胞胎”在 1940 年代出生后不久就分开了，尽管他们在完全不同的家庭中长大，但似乎过着平行的生活。当他们在 39 岁时重聚时，他们发现他们的生活故事之间有许多相似之处，包括他们的儿子、妻子和童年宠物的名字，以及他们对雪佛兰汽车、木工等的偏好。他们俩就像是一对处于纠缠的粒子，虽然他俩相隔万里，但他们的生活经历却极其相似，其中一人的经历，也在影响着另外一位。

今天，实验工作毫无疑问地表明“量子纠缠”是真实的。量子纠缠的奇怪之处在于，当你测量纠缠对中一个粒子的某些东西时，你会立即知道另一个粒子的一些信息，即使它们相距数百万光年。这两个粒子之间的这种奇怪的联系是瞬间的，似乎打破了宇宙的基本定律。

要真正理解量子纠缠的诡异性，我们还要了解“量子叠加”。根据量子力学，粒子在被观察到之前会同时处于两种或多种状态。著名的“薛定谔的猫”生动、形象地向我们展现了这一现象-即一只同时死去和活着的猫。说的是一只装在盒子里的猫，在盒子没有打开前，猫具有生和死两种叠加的状态。只有打开盒子时，才知道猫具有生和死哪种状态。

量子叠加是粒子同时以多种状态存在，只有当进行测量时，粒子就选择了叠加态中的一种状态。例如，许多粒子都具有自旋的属性，“向上”或“向下”。在你测量一个粒子的自旋之前，它同时存在于自旋上升和自旋下降的叠加中。每个状态都有一个概率。只有当测量发生时，自旋的量子态才会“坍缩”为向上或向下——瞬间另一个粒子将会坍缩成相反的自旋。这似乎表明粒子通过某种比光速更快的方式相互交流。但根据物理定律，这是不可能得，因为没有什么能比光速更快。

大量的实验表明，量子力学的神秘现象就是宇宙的运作方式。纠缠将空间维系在一起。就像是胶水使不同的空间相互连接在一起。目前物理学家正在继续研究量子纠缠并开发其潜在的实际应用。尽管量子力学可以以令人难以置信的精度预测测量的概率，但许多研究人员仍然怀疑它是否能提供对现实的完整描述。不过，有一件事是肯定的。关于量子力学的神秘世界，我们仍然有很多路要走。