所谓的量子纠缠,其实就是高维空间中的物体在三维空间上的投影,在高维空间中,他们是连在一起的同一个物体。 打个比方说,一张桌子放在地上,假设地上的蚂蚁是二维的,他看到的这张桌子就是4个独立的脚,他们是分开的,是4个不同的物体。 当三维中的人移动这张桌子时,蚂蚁看到的是桌子的4个脚在同时移动,他们之间当然是没有时间差的,是超光速的。这时,一个聪明的蚂蚁说:瞧,这4个脚是纠缠的。 量子纠缠被传的神乎其神,主要是国内主流媒体为了配合宣传政策,做出的一些模棱两可的夸张报道,或者是从业的媒体人根本就不了解量子纠缠,人云亦云。包括某些主流媒体都在说的量子通信,根本不是世面上流传的那样神奇,什么超光速通信之类的…这都是后话,在这也不提了。 实际上量子纠缠道理很简单,处于纠缠态的两个粒子,比如他们通过自旋状态实现相干性,它们因为要维持角动量守恒,所以必然是一个左旋,一个右旋。这就好比是一双鞋,或者一副手套,肯定是一个左向一个右向。观测的过程就好比我把一双鞋分开装在两个箱子里,分别带到了美国和英国。在我打开英国的箱子,看到里面是右边的鞋子的同时,我就知道了美国那个箱子里面是左脚的鞋子。而这个过程其实根本不可能给美国和英国之间传递任何有用的信息,我除了知道了另外一个鞋子的种类,其他的什么都没有。当然,这个问题也没有我说的这么简单,比如这还存在一个微观下的测不准原理,但是这样理解绝对没有大方向的错误。 发现没,这根本不难理解,只是媒体不知出于什么想法,一直在误导大众。 看了前面的回答,基本没有哪个讲得清、讲得合乎逻辑。 量子纠缠,来源于爱因斯坦的EPR佯谬。 先从宏观物体说起: 一个静止物体动量是0,如果自发分裂成质量相同的两块,如一个向东,另一个必然向西,因为动量是矢量,分裂的两块动量和仍是0。这就叫动量守恒。 进一步,如果向东物体带着左旋,则向西物体就带右旋。动量仍然守恒。 —————— 到了微观世界,就出问题了。 量子由于不确定性,其在观测之前状态是不定的,也就是说它是左旋还是右旋是不确定的,直到观测后才确定。 如果一个微观粒子自发分裂成两个,一个向东一个向西,到底是左旋还是右旋?这可关系到动量是否守恒。 假设两粒子已经分开了一光年,你观测了东粒子是左旋,则西粒子也会像心灵感应一样,瞬间变右旋,从而与东粒子保持动量守恒。 所以,所谓纠缠粒子,就是一对保持动量守恒的粒子。 肯定有人会说,两个粒子其实在分开那一刻就已确定左右旋了,我们只不过看到一个是左旋,瞬间“知道”另一个是右旋啊,没什么稀奇的。这正是爱因斯坦的观点,即EPR佯谬的由来。后来很多实验都证明爱因斯坦这个观点是错的,这里不详述。(我可没说爱因斯坦都是错的,只说这个方面错)。 既实验证明然爱因斯坦这个观点是错的,那也就是说,两个粒子在分开那一刻左右旋是不确定的,直到被观测那一刻,才各自确定左旋或右旋,并且无论相隔多远,它们都呈现相关关系,一个是左则另一个必然是右,似乎有瞬间感应。这就是纠缠效应的由来。如果不这样,动量守恒就不成立了。 ———— 这里要特别说的是,根据相对论,光速是能量和信息传递的上限。所以量子力学对此的解释是两个量子在被观测前仍然是一个整体,这种感应并没有任何信息传递,并不违反相对论的光速最快的原理。 (所以,顺带说一下,所谓量子通信,并不是利用量子纠缠效应直接传递信息,量子通信实际上是用量子纠缠产生密钥,对明文进行加密,通过传统手段如光纤、无线电等发送出去,本质仍然是传统通信的一种,因为仍然用到了光纤无线电等传统方式,其全称是量子保密通信,量子纠缠只起到获取密钥作用。所以有些人说可以通过量子纠缠效应,跨越海水障碍通和潜艇通信、且无法监听破解(甚至还说某大国在量子对潜艇通信这方面领先),看完了上面这些,你应该知道这根本都是瞎扯谈。想用量子纠缠效应超光速无介质传递信息,先推翻量子力学再说)。 ———— 总结一下,不是任意两个量子就可以纠缠,就好比,大街上不是任意两个男女就是夫妻。 纠缠量子,就是一对状态不确定,但又必须满足同一个物理量守恒的两个量子,比如上面所说的角动量守恒。一旦它们之一被观测,就因为那个物理量的原因,另一个也瞬间确定并且状态相反(比如为了保持角动量守恒)。 这也就是两个量子无论分隔多远,为什么要同时发生变化、状态正好相反的根本原因,它们之间并没有神秘信息传递,完全是因为物理学上的原因。它们是为了满足同一个物理量守恒而“纠缠”在一起。所以这个过程并没有信息传递,既不违反相对论,也不可能直接用于通信。 ———— 如果想了解,其实可以多读几次曹天元写的《上帝掷骰子吗——量子力学史话》,一遍不懂多读几遍。 后面陆续有网友回复,比如什么三维在四维空间投影都出来了。 我点评一下: 一是不要试图用宏观物体的行为去猜测、解释量子力学。一切以实验结果为依据。物理学是实验的科学。 二是,任何解释,最好基于现有成熟理论,因为现有理论是经过实验、合逻辑、经得起考验的。如果要突破现有理论也不是不可以,你的新理论如果能做实验最好,不能实验,起码要在逻辑上能自洽。否则一看就像是民科式的臆想,经不起推敲。 我知道,比如若有人评论某企业不好,一个海军在攻击,在全世界各地的海军同吋感应得到,同吋可以发起反攻击。 量子纠缠现象被称为鬼魅般的超距作用,“超距”两个字可是大多数物理学家都不喜欢的,因为这跳脱了科学的范畴。最开始牛顿发现万有引力定律,唯一一个缺点就是从牛顿万有引力定律出发推出引力是超距作用的,直到爱因斯坦提出广义相对论,从本质上解释了引力作用,认为引力的作用是有速度的等于光速。而量子纠缠现象也是爱因斯坦提出的,这是在与量子力学哥本哈根派论战的背景下提出的。量子力学和相对论被认为是二十世纪物理学的两大支柱,爱因斯坦独自提出相对论,同时对于量子力学也有很大的贡献。但是量子力学的发展路线越走越“歪”,尤其是哥本哈根派的介入,让老一派的物理学家难以接受。尤其是量子力学的不确定性原理,让爱因斯坦戏称为“上帝还掷骰子吗?”,而薛定谔针对这个原理也提出了“薛定谔的猫”思维实验,来嘲讽量子力学根本哈根派的不确定性原理。而随着发展论战趋于“炽热化”,在1935年5月爱因斯坦和另外两位物理学家波多尔斯基和罗森,发表了一篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文,这个思维实验以三位作者名字首字母共同命名为“ERP实验”。这个思维实验就是量子纠缠,指的就是如果有一个基本粒子分开成A粒子和B粒子,并且这两个粒子分开到足够远的位置,如果对A粒子进行观测它是左旋,那么B粒子就必须是右旋的。按照不确定性原理,A粒子和B粒子的自旋性质是不确定的,只要在观测那一刻才会知道。那么就会出现一种情况,A粒子确定为左旋,那么B粒子是如何“知道”该右旋的哪?这不就是超距作用,那么如果这个A粒子和B粒子的自旋在分开那一刻就确定了,不确定性原理就被推翻了。在波尔听说这个思维实验后茶不思饭不想好几天,最后就提出了这两个粒子虽然天各一方,但本质上还是一个粒子它们处于纠缠状态,这就是量子纠缠。如果再从本质上来说没有人能够解释这样的机制。还有一种说法认为量子纠缠是高维空间在三维空间的投影,之所以表现出这种鬼魅般的超距作用,可能有第四个空间维度在起作用。假如存在二维空间生物,从A点到B点它需要长途跋涉,那么如果从第三个维度它可以瞬间就到达,这就是多出一个空间维度犹如“神迹”。量子纠缠的超距作用也就不在那么鬼魅了。 大多数人觉得量子纠缠超越了时间和空间的限制,即时感应,很是神秘。殊不知,量子纠缠其实是物质世界最本质的特征。 整个宇宙实际是一个量子的世界,激发态的量子构成电磁波和有型物质;基态的量子布满整个宇宙真空,不停地涨起和落下,形成"狄拉克″之海。 而所有量子都处在错综复杂的纠缠态之中。单独一对量子间的纠缠只是无数纠缠态中的一个特例。 那么鬼魅般的量子纠缠是怎么突破时空的局限,瞬时完成的呢?有科学家称:超时距的量子纠缠只能来自高纬。因为在更高纬度中纠缠着的量子对本身就是同一个粒子,就比如把一张纸上相距的两个点比作三维空间纠缠的一对量子,如果把纸按两点中间对折,那么两个点就合拢变成一个点,而三维空间则可能是高纬影射的一个面。 然而前沿的量子场论和环量子引力理论却在研究中发现,我们生活其中的现实结构"时空″,就是在纷繁的量子纠缠中涌现。这是普林斯顿大学和斯坦福大学在2013的合作研究中最先提出的,主要依据是黑洞纠缠中形成虫洞的时空结构。 时空既然来自于量子纠缠,带来的结果是我们每天看到的世界以及感觉到的时间流逝可能只是一种"量子幻觉″。因为"时空并不是量子纠缠的场所,而是量子纠缠的产物″。 现代科学的基础理论通常是用一种假说或模型来解释我们现有宇宙的各种现象和问题,当这种假说或模型存在很大的缺陷,不足以解决科学研究中发现的新问题是,就会被新的假说或模型取代。现在我就用假说的方式来解释一下量子纠缠是怎样超越空间和时间达到瞬间感应的。 现在有一种说法是宇宙是个计算机系统,人和宇宙中的万事万物都是被计算机模拟出来的,自由学者王东岳对《道德经》中道的解释就是程序。道生一,一生二,二生三,三生万物就是指宇宙中的一切都是由程序演化而来。按照这种思路,我们可以尝试解释量子纠缠超越空间和时间的问题的。 如果宇宙是个计算机系统,那么量子叠加态,是因为计算机系统的节能要求,毕竟除了那些科学家,谁还没事关心一个粒子处于什么状态,宇宙中的粒子又是无穷多,所以这种不需要随时表明状态的粒子通常程序都处于休眠状态,所以不是量子处于叠加态,而是系统不表态。 如果宇宙是个计算机系统,而不是一台计算机,每一种物质或每一个粒子都是计算单元,需要用到的的计算单元或需要参与宇宙变化的物质或粒子就激活,不需要的就休眠,你可以把这个过程理解为类似比特币的同步记账,那么量子纠缠可以超越时间和空间你就可以理解为为了系统的效率而特意设定的,因为宇宙对人类来说算得上无穷大的,按照人类认为最快的光速在宇宙中传播指令和信息动辄几十几百亿年无疑效率太低。 其实,如果宇宙是个计算机系统,还能解释很多问题,比如什么是神,神其实就是个有某些特殊权限的管理员,行使系统的赋予的部分管理权限,这也很好理解,没有一些特殊权限,谁还服你管,又不是选出来的。还有宇宙的大小,如果宇宙是计算机系统计算的结果,那么内存有多大,宇宙就有多大,宇宙是被系统所设定的。还有宇宙大爆炸不过是系统的一次初始化。 按照这种假说,每个人都是宇宙的参与者,也是宇宙的创造者,宇宙是数字的,再复杂的构架或过程,都可以看成一个函数,变化的只是参数。宇宙的演化过程,就是这个系统运算的过程,时间只和空间不过是个程序设定的参数。 当然,这只是一种假说,至于真实的宇宙究竟是什么样子,量子纠缠为什么能超越时间和空间,可能还有无数种解释。那么大家就仁者见仁,智者见智。欢迎大家讨论。 我知道并可以现场示法和演示。 量子纠缠,爱因斯坦形象地将其称之为“幽灵般的超距作用”,这事情发生在爱因斯坦提出狭义相对论之后,狭义相对论要求,一切物质包括信息,其传递速度最快只能是光速,超光速是不可能的。但是,量子纠缠这鬼魅般的超距作用让爱因斯坦很反感,于是联合罗森、波多尔斯基发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文,在论文中,他们详细地介绍了一个思想实验,即EPR佯谬,试图反驳当时的量子力学,他们认为量子力学是不完备的。正是这一论文的发表,第一次直观地将量子纠缠展现在大家的面前。那什么是量子纠缠呢?能否通俗地说明一下呢? 打个比方,你有一副手套,注意,这里可不是经典的手套,而是量子手套,为什么说它是量子手套呢,因为它每一只手套到底是左手还是右手是不确定的,都有50%的几率。此时将这两只手套分开,一只放在上海,一只放在南京,南京的朋友测量了放在他们这里的量子手套,发现是左手的,那么上海的朋友就不需要测量了,因为当南京的朋友测量知道了结果以后,位于上海的那只量子手套不再是50%几率是左是右的叠加态了,而是立刻变化为南京那只手套的对立面,变成了右手手套。记住了哦,这是瞬间变化的,不需要时间。如果不这么形象地表述的话,就是这样了:现在我们制备一对处在纠缠态的电子A与B,它们的总自旋为0,在制备完成之后,将它们分别放在上海与南京,当南京的观测者测量电子A时,发现A的自旋向上,那么位于上海的电子B自旋一定是向下的,而且是在南京的观测者测量之后,电子B立即变化成自旋向下的,而在此之前呢,电子B处于向上或向下的叠加态。量子纠缠确实非常神秘,神秘之处在于这种纠缠确实是超距的,爱因斯坦失望了,结果并没能如他所愿。如果你要问量子纠缠背后的物理机制是怎样的,抱歉,这个问题目前没有人能够解答,如果有人可以科学解释的话,毫无疑问,下一位世界级物理大师就是你了。 好吧,你还在等什么呢? 文/科学船坞目前科学界公认的“超光速”有两个,一是宇宙空间膨胀速度超光速,二是量子纠缠的“反应”速度超光速这两个超光速现象虽然一个是大到不能再大的宇宙,一个是小到不能再小的量子,但它们有一个共同点就是都不传递信息,因而也就不违反爱因斯坦狭义相对论,但相比宇宙的可理解性,量子纠缠现象对大部分人来说还是一个想不通的迷。 刘慈欣为了将科幻小说《三体》剧情推动下去,专门将“量子纠缠”变成了可以传递信息的超光速通讯手段,利用这个手段三体文明得以实时监控地球并干扰地球上的加速器,但实际上现实中“量子纠缠通讯”还没看到实现的可能,我国的量子纠缠应用也只是“量子纠缠加密”罢了。用一个粗浅的比喻,量子纠缠过程中的两个量子就像是鞋厂做出的一双正常鞋,如果我们某天发现了其中的一只左脚鞋,那么我们就可以确定另一只鞋一定是右脚鞋,那怕那只右脚鞋远在254万光年外的仙女座星系。 目前有量子物理学家认为,处于纠缠状态却天各一方的两个粒子表面上虽然没有联系,但可能有某些尚未发现的量子规律在维持着它们之间的关系,更有甚者甚至认为量子纠缠“鬼魅般”的超距作用来源于更高纬度的空间。 总得来说量子力学还有很大的进步空间和发展空间,对于“量子”这种微观粒子的统称而言人类需要学习的还有很多。
随着科学技术的发展,人们对世界的了解越来越深刻,当然通过天神的观察再来惩罚一些恶人,这种说法并不可靠。但在一些微观世界里面,这些微观粒子好像就是拥有灵性一样,会懂得识别观察者的观测,这就不得不说双缝干涉延迟实验了。
早在牛顿提出光的粒子性之前,就已经有人提出了光的波动性,他就是惠更斯。那时候惠更斯已经提出了光的一套综合理论,对于光的传播、反射定律和折射定律,都能解释一些相应的自然现象。
但这个理论在一些其他的自然现象的解释当中就遇到了困难。同一时期,另外的一位伟大科学家牛顿,就提出了光的粒子性,它认为光是有很多不同颜色的粒子混合在一起,并且可以通过三棱镜折射出不同的颜色,牛顿也通过光的粒子性来建立起光的颜色理论。
由于当时牛顿在科学界上的地位已经非常高,现在常常所讨论的万有引力定律就是由牛顿证明的,而且他还是英国皇家科学院院长,加上他的这个身份,人们认为牛顿所提出来的光的粒子性更拥有权威性,所以在之后的很长一段时间内,光的粒子性都占有了非常大的位置。
到了1807年,有一个医生改行研究物理学的,他就是托马斯·杨,他设计出了光的双缝干涉实验,以此来证明光的波动性。但牛顿在英国科学界的地位非常牢固,这种新的实验带来的证明,并没有在英国得到很好的传播,但这个实验一传到了法国之后,就得到了法国科学家的确认,并且使他们对光的波动性的确认。
不过这并无法否定光的粒子性学说,基本上科学界对于光的性质又分成了两派,其中一派支持光的波动性,另一派是支持光的粒子性。这又引起了人们的争论,人们纷纷通过实验来证明自己支持的学说,但在很长的时间里,谁也无法说服谁,总的来说还是光的波动性占据了上风。
随着光电效应被人们所发现,紧接着爱因斯坦也提出了光量子学说,可以很好的解释了光电效应,又使得人们对光的粒子性得到重新的认识。爱因斯坦也因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
由于这些新的发现,和任何一派的学说都无法说服对方,所以物理学者不得不承认,光除了波动性之外,还拥有粒子性,这也就是波粒二象性。
1924年,在光的波粒二象性启发下,法国的物理学家德布罗意认为,不仅仅是只有光才会拥波粒二象性,他认为一切的微观粒子,包括电子、质子和中子,都应该拥有波粒二象性。
德布罗意按照这一思路,并且应用了狭义相对论,计算出了这些波长与速度之间的关系,并且还弄成了一篇博士毕业论文,但当时他的导师无法作出决定,就将这篇论文发给了爱因斯坦,请爱因斯坦对论文进行评价。
此时的爱因斯坦在科学界已经拥有了很大的权威,他的评论自然会在科学界上受到很大的重视,而爱因斯坦所给出的评价,大概也就是这篇论文里面拥有的一些狠心很有趣的思想等等。
有了爱因斯坦的回信,对论文进行评审的评审委员会成员也就不敢随意地下定论了,在论文的答辩过程中,他们就问德布罗意应该如何才可以通过实验验证他的这个假设。
按照这个假设,德布罗意认为可以通过电子加速之后投射到一些晶体上,这样就可以给电子进行衍射实验,以此来证实电子拥有波动性。其实当时已经有一些科学家利用电子来进行衍射实验,但他们并没有获得成功,在德布罗意的假设指导下,他们给电子加大了能量,最终使实验获得了成功,也证实了电子拥有波动性,德布罗意也因此获得了1929年的诺贝尔物理学奖。
值得一说的是,德布罗意原来只是读 历史 的,后来才转行去读物理,但却获得了如此巨大的发现,所以说转行的人也有可能从中获得很大的成就。
也正是因为发现了电子的波动性,所以人们就利用电子去做一些以前的波动性实验,像双缝干涉实验也就是其中的一种。
但电子是可以一个一个地发射的,当只发射一个电子的时候,难道电子还可以进行自我干涉?人们通过实验发现,还真的发现了电子自我干涉的现象,当电子进入到其中一个缝的时候,它就会一分为二,这样就可以自我干涉,并且产生干涉条纹。
这个现象让人们百思不得其解,就像是踢一个足球,且可以同时的将它踢进两个球门,这种现象对于人们来说是匪夷所思的。
然后科学家为了想了解电子穿过双缝之后到底做了什么?所以在后面加了一个监控器,以此来对电子进行行为监测,但令人想象不到的是,加了这个监测器之后,人们完全无法监测得到后面的干涉条纹。
这种现象就更加诡异了,当加了监测器之后,电子之间的自我干涉就消失了,试验可以得到的结果就是双缝,但当人们关闭监测器进行实验的时候,干涉条纹又出现了。
这就是它们的诡异之处,但在实验中加入了一个监测室之后,可以得到完全不同的两种结果,就好像人们想要观察电子的时候,电子就好像会通灵一样,完全就表现出了另外一种姿态,还故意不让人们观察它的另外一种姿态,科学家也无法解释这种现象。
其实这一现象已经指向,这些微观粒子并不是一种物质而已,而是拥有一种意识,当人们想要对它进行观察的时候,它却有意识的改变了这种姿态。也正是因为这种现象,才令科学家感到恐惧。
综上所述 ,科学家对于双缝干涉延迟实验的恐惧,并不是对于这个实验的恐惧,而是对于这些微观粒子的表现的恐惧,因为从实验的结果来看,这些微观粒子就好像拥有了意识一样,可以自主的进行改变姿态,并不是一种单纯的物质,这当然会令科学家感到恐惧了。
如果说宇宙不是完美的,它有BUG(漏洞),你信么?双缝干涉实验似乎一步步地发现了这个宇宙“漏洞"
当我们在水中丢下一块石头,那么水面就会产生波纹,如果同时丢下两块石头,两个水波之间就能够出现交叉的干涉条纹。这就是波能够互相干涉的特征。
双缝干涉实验既在一个光源前放置一个开了两条缝隙的不透明挡板,挡板后面再放置一个能够观测到的背景。当我们打开光源,会看到背景上出现明暗相间的条纹,这就是简单的双缝干涉实验。 这个实验证明了光是一种波! 因为光在穿过两条缝隙后产生只有波特有的干涉,相反的波被抵消,相向的波被增强,导致背景上明暗相间的条纹。(日常生活中主动降噪耳机就是利用了这个原理,用相反的声波抵消了噪音)
下面我们把实验升级一下,光源变得非常小,背景换成高灵敏高分辨的底片。打开光源后,一开始我们看到了无数随机分布的小点,随后这些小点越来越多最终形成明暗相间的条纹!实验升级后证明光是一种粒子并且还具备波的特征 , 也就是光的 波粒二象性 !
虽然双缝干涉实验已经让人赞不绝口,不过科学家们还是在这个实验上再次升级。将光源变成一次发射一粒的电子!电子要通过这块挡板只能随机通过两条缝隙。
我们知道,要干涉就必须有对象,没有对象怎么被干涉?然而这一次实验结果出事了,即便单个电子在随机穿过两条缝隙后依然在最后形成了干涉条纹。
这个结果震惊了科学界!为什么单个电子能够自我干涉?难道他还有一个分身?更诡异的是当我们观察电子是通过哪一条缝隙时,干涉条纹消失了。当取消观察时,干涉条纹又神奇的出现了!冥冥中仿佛有一双眼睛窥视着我们,只能让我们看到电子穿越缝隙的路径(粒子特征)或者电子的干涉条纹(波特征)其中之一!
看到这里,你也许认为上面的实验会有很多未知的漏洞,我们观察电子时已经打扰了电子的正常运动导致电子属性改变,只是我们没有办法找出这个因素。接下来科学家用更加复杂精密的方法来做双缝实验。将一个光子分离成一对纠缠的光子A和B(纠缠的量子能够无视距离影响对方)
AB分别做双缝干涉实验(互不影响的环境),而B距离感应屏比A远,这样 A会比B要先到达感应屏 。当我们在B实验中放置相机观测到B通过双缝的路径时,A实验的干涉图像消失,显然,纠缠的两个光子是互相影响了,B得不到的波属性A也得不到。接下来,我们通过技术手段把B获得的路径信息擦除,然后A和B都出现了干涉条纹。这里就出现了两个个非常诡异的现象。 测量到光子的路径信息只是"泄露”,没有主管观意识去查看,干涉条纹会消失!把这个路径信息擦除掉,干涉条纹又会出现!
更诡异的是,实验中我们设定从B获得路径信息时,A早就已经到达了感应屏形成了图像!这时候擦除B的路径信息,A感应屏已经"拍好照"的图像会鬼魅般地变成干涉条纹!
很多人一开始认为,观察光子路径就是人类意识干预了实验。不过我们从最后一个实验得知,在延迟选择实验中,测量到的路径信息,你看与不看,宇宙程序它已经认定了你泄露了天机!光子波动属性就被隐藏了!我们得不到干涉图像。如果我们把这个泄露的天机抹除掉,宇宙程序马上修复了光子的波动性,让我们得到了干涉图像。没想到的是,我们人类在实验室上利用量子纠缠钻了个空子,让图像形成之后再得到路径信息。接着我们再去选择是泄露还是擦除,宇宙程序任然按照原来的指令执行了。让已经形成的图像变了回去(曾经不干涉的光子,在曾经又干涉了。这话很绕)?这是不是意味着我们找到了一个宇宙程序的BUG,用现在的决定,改变了过去!还是另有其他原因?我们生存的宇宙,这个看不到边无比真实的世界,难道是一个设定好的“程序”?或者说宇宙这个看似无比完美运行的世界其实还有一些漏洞。如果人类将来利用这些漏洞未来的世界会发展成什么样子?
很多人听过双缝干涉实验后会认为“玄之又玄”,于是有了“遇事不决量子力学”。实际上,量子力学是人类了解宇宙底层逻辑的敲门砖,而双缝干涉实验则是量子力学核心的显现,下面我聊聊双缝干涉实验到底多“诡异”,它揭示了宇宙哪些核心?
由于量子太过抽象,因此我们把量子现象过渡薛定谔的猫,再回到双缝干涉实验就容易理解了。这是薛定谔给我们理解量子力学的好例子。
话说啊,有个封闭的盒子里面装一只猫,然后一个量子装置连着毒药瓶,猫的生死取决于量子性质,如果量子发生衰变猫死,反之则没事。换句话说,猫的生死间接表现了量子的性质。实验的问题是猫最后是死的,还是活的?
各路大佬都说出了自己的看法,主流看法有三个:
哥本哈根学派,波尔:这是只 量子猫,它在盒子里的概率是100%的可能性是活的,同时100%可能性是死的,两种状态同时存在,叠加在一起,当你打开盒子一瞬间,猫的生死才会表现出来,生死的结果是随机的。
爱因斯坦、薛定谔:猫50%是死的,50%是活的,我们打开盒子之前它就已经死了,或者还活着,我们打开盒子看到的是结果,而不是诱发结果。
爱因斯坦:波尔,按你的意思是打开盒子时,上帝发现有人要来看结果了,赶紧摇号决定了猫的生死?
波尔:你别管上帝能干什么!
休·埃弗雷特:安静安静,我还没说呢!首先波尔的叠加态我是认同的,但是100%+100%=200%,打开盒子前与打开盒子后应该守恒才对,因此我认为如果打开盒子时猫死了,那么活着的猫应该存在于另外一个世界中——平行宇宙。
爱因斯坦、薛定谔、波尔:你厉害, 我们竟然不知道如何证明你说的是错的!
故事先到这里,看得懂看不懂没关系,先说结果:波尔是对的!而平行宇宙证明不了,最多算假说。在这个故事中有几点很重要:
1. 猫即死又活的状态——叠加态
2.打开盒子意味着观测, 观测会让叠加态随机坍缩为单一状态 。(上帝摇号!)
3.前两点, 打开前与打开后,还隐含了波粒二象性。 (下面再说)
接下来我们看双缝干涉,这事要先从牛顿说起,源于一个看似简单,然而谁都答不上来的问题——光是什么东西?
图:牛顿三棱镜实验
牛顿作为当代学霸,为光学做出了不少贡献,比如阳光是由多种光混合而成的三棱镜实验就是他搞出来的。他认为光又能反射,还折射,运动轨迹会改变,就像乒乓球扔墙上会反弹回来,因此它最小的单位应该是粒子。
十九世纪,托马斯·杨反击牛顿,他只干了一件事,让一束光通过了两条小缝,后面有块感应屏。“按照牛顿的说法”这个实验的结果应该是两条条纹,如下面:
实际上却出现了下面的结果:
于是老杨说光就像下面的水波一样,其实波:
通过缝隙的光波变成了两个波,两个波接触干涉,出现和水一样的现象,于是在屏幕上显示出干涉条纹。
这就是双缝干涉实验,但是诡异的事情是量子力学的双缝干涉实验。
好景不长,随着黑体辐射实验,普朗克发现光能量是一份一份不连续的,爱因斯坦发现光电效应,即光与原子作用时是以粒子的形式交换能量的。于是大家重新审视双缝实验,对它进行升级。
既然光是一粒一粒的,那么我们把光子一粒粒通过双缝会发生什么?(实际实验用的是电子,道理是一样的)
大佬们很快地照着两条缝像机关枪一样发射一梭子电子,显示屏上随机出现大量的粒子,但站远点看这些粒子同样组成了干涉条纹。既然是粒子,为何会发生干涉?
于是有人认为一大堆电子在一起挤来挤去的所以发生了干涉,有点像儿童乐园里的海洋球,当你跳进去,海洋球虽然是一粒一粒的,但是会像波一样往向外扩散,于是就有了虽然是粒子但同样会发生干涉。但真的只是这样吗?
图:实验结果
科学家再次做了实验,改成了“手枪式”发射,“啪”打一发电子,电子到达了感应屏,再打下一发,杜绝了两个电子在运动时发生干涉。然而科学家懵了,快点打和慢点打,结果是一样的,屏幕还是出现了波动性,才会出现的干涉条纹,而不是两条条纹!也就是说单个电子发生了干涉,那么它和谁干涉呢?就两个缝,它只能选一个穿过,另一个缝没有电子出来,上哪干涉去?
为了解决了问题,大佬们就在实验中安上了光电探测器“去看它”,看看电子是如何完成干涉的!结果发现电子老老实实的在感应屏上形成了两条条纹。大家:上帝,告诉我发生了什么!
先按不靠谱的平行宇宙理论来解释:你不看时,电子即从A缝过去,又从B缝过去,然后发生了干涉,你可以理解为量子出现了一个分身。如果你去看它,宇宙就分裂了,如果电子从A缝进入,那么平行宇宙中的电子就从B进入,是我们去探测引起了宇宙的分裂,导致处于两个宇宙中的电子(分身)无法形成干涉。
波尔的解释:前半段和平行宇宙一样,电子处于叠加态,这是一个波的状态,但当你去看它,就随机坍缩成了粒子态。
爱因斯坦:无法解释!肯定有什么我们还没弄清楚的,反正上帝是不会摇号的。
图:我们印象中电子在原子中是这样的
图:实际上它是这样的,因此也叫电子云,具有概率性、波动性。
到目前的科学研究成果来看,波尔是对的。量子具有波粒二象性,这是量子力学的核心。一个电子同时具有波与粒子的性质。
当它没有坍缩成粒子时,虽然也是以单个粒子发射,但波的性质也在发挥着作用,当你发单个电子就类似于发射出水波,你发射了一堆电子,其实就是在发射一堆波,这些波都会按着干涉后的结果显示在感应屏上。当你探测电子,它坍缩成单独的粒子性质,所以一堆电子打出去,没有发生干涉,只出现两条条纹。
如果不理解量子的性质就会觉得,我不看出现干涉条纹,我看了却不干涉了,似乎有点“恐怖”,理解了就理所当然了,量子力学是目前人类发现的宇宙最底层的逻辑,它可以解释宇宙起源,大到宇宙的构成,小到组成宇宙最小结构的粒子的形成。
没有空间,就没有时间。
两个纠缠的量子实际上没有空间,无论相隔多远,它们之间都没有空间,所以他们之间怎么会有时间?肯定是瞬间到达。
任何物质、粒子都是由两部分组成,包括:一、内部信息,二、外部信息。
你的肉眼看见的只是物质外部表皮的显现,你看不见物质内部信息、外部信息!内部信息在物质里面,通过仪器可以测量。外部信息扩散在茫茫宇宙,目前科学家测不到。
但是我们知道外部信息一定会有。逻辑上,因为我们能知道物质、粒子的存在,就一点知道物质、粒子的信息已经泄露了!
内部信息和外部信息是高度一致的。
有什么样的内部信息,就有什么样的外部信息,有什么样的外部信息就有什么样的内部信息!
这两者必须高度统一,因为他们是一、不是二。
——以上的论点很重要!我们后面还会用到!
一个粒子的外部信息可以传播多远?
可以无限远!和银河系一样远,因为他们都是物质,所有物质的外部信息都可以传播无限远。
量子纠缠的两个粒子都有自己的外部信息,这两个粒子的外部信息都可以传播到万里、十万里、十万光年、亿万光年。
所以,这两个量子无论相隔多远,他们的外部信息都是相连的!
关键点来了——
这两个量子无论相隔多远,他们的外部信息不但是相连的,而且是一样的!
纠缠的量子外部信息是一样的——这就是问题的关键。
外部信息一样的意味着什么?
意味着这两个纠缠粒子的外部信息是一不是二。
说到这里,你可能会说,不对,他们明明是二,相隔那么远,明明是二!
你不能这么理解,你的肉眼看见的只是物质、粒子外部的显现、科学家最多能测出内部信息,但是你看不见物质、粒子外部信息在宇宙的显现!
你的肉眼看见的只是物质内部信息的显现,看不见物质外部信息的显现!
所以你看见的是两个是粒子,他们各有各的内部信息的显现!
但是两个粒子在外部信息上是相同的,是公用的一个信息!
你看不见他们外部信息的显现,实际上,他们在外部信息上是共有的一个外部信息!
两个粒子有两个内部信息,但是只有一个外部信息!这是关键!
我说过,内部信息和外部信息要统一的,所以,两个纠缠的粒子实际是统一体!
一个纠缠量子动了,就会扰动外部信息。
外部信息动了,另外一个纠缠粒子就会被扰动!
因为内部信息和外部信息必须统一!
这就是所谓“心灵感应”
这两个纠缠的粒子,是一体的、是没有距离的,两者是没有空间的怎么理解?
在球场上只有一个球,你看到了这个球,你眼中的球和真实的球有区分么?请问这两个球是一个球么?当然是。
球的外部信息和内部信息永远是没有距离的,是一体的,是没有距离的!
两个纠缠的粒子,公用的一个外部信息,而外部信息和内部信息是一体的,外部信息和内部信息永远是没有距离的,所以这两个球是没有距离的!是彼此不分的!
同学们,懂了么?
关于瞬间传送粒子的事情,原因是这样的。
两个纠缠的粒子信息是一样的,但是来了一个新粒子,硬要横刀夺爱,怎么办?
新粒子来横刀夺爱,就必须和其中的一个发生纠缠,怎么纠缠?就是要两个粒子的信息要同化、要一样!
但是,问题来了,纠缠了、同化了、一样了,多余的信息怎么办?自身特有的信息就自然给那个落单的粒子了。
原来那个第三者插足的粒子就取代了原有的粒子,自己的身子(自身特有的信息)也换给了个落单的粒子,貌似瞬间传送粒子,实际上是外部信息的改变,使得粒子内部信息也发生了改变!
为什么外部信息的改变,会使得粒子内部信息改变?
因为我们说过,内部信息和外部信息必须统一,是一不是二!
量子纠缠没有那么神秘,只是一个内外信息的问题,不挑战光速。但是显然,由于量子传递信息可以瞬间到达,那么假设我们在月球上和火星上各安装一个量子基站,就可以提前利用时光倒流提前预报核武器,并摧毁核武器,但是时光倒流不可轻易使用,会引发不可思议的重大后果。
小粒子可以纠缠,大粒子也可以纠缠。细胞的分裂和量子纠缠基本一回事,不过是更加复杂而已,分为好几种细胞,各自纠缠。宏观上所有的细胞都是纠缠态的。
双胞胎有时候会心灵感应,实际就是细胞的纠缠,和量子纠缠一回事。
没有什么心灵感应,就是公用的一个外部信息。
一个人所有的细胞都是纠缠态的,都公用了一个信息,这个信息就是心!(不是心脏哦)
人实际上也没有什么灵魂,就是一个心,这个心能够控制所有的细胞都纠缠!
所以人的体格好好的,也会被气死、累死,实际上就是心死了!
量子纠缠告诉我们。时间和空间是可以消失的,所以才有时空扭曲。
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