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神奇的量子纠缠现象  

2017-11-26 23:05:01|  分类: 科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自邓老师《神奇的量子纠缠现象》

神奇的量子纠缠现象Quantum Entanglement

1982年,法国物理学家阿斯沛(Alain Aspect)和他的小组成功地完成了一项实验,证实了微观粒子之间存在著一种叫作『量子纠缠』(quantum entanglement)的关系。在量子力学中,有共同来源的两个微观粒子之间存在著某种纠缠关系,不管它们被分开多远,都一直保持著纠缠的关系,对一个粒子扰动,另一个粒子(不管相距多远)立即有反应。

『量子纠缠』现象是说,一个粒子衰变成两个粒子,朝相反的两个方向飞去,同时会发生向左或向右的自旋。如果其中一个粒子发生『左旋』,则另一个必定发生『右旋』。两者保持总体守恒。也就是说,两个处於『纠缠态』的粒子,无论相隔多远,同时测量时都会『感知』对方的状态。那么,这两个粒子如何实现瞬间的沟通,这种感知是否是超光速的,这是否违背了相对论呢?

在现实世界中,人与人之间,就算是双胞胎,也无法建立某种感应,不经联系就能感觉对方发生的变化。但瞬间感应可以发生在量子世界中。量子纠缠超越了我们生活的四维时空,不受四维时空的约束,是非局域的(nonlocal),也就是说宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。量子纠缠证实了爱因斯坦不喜欢的「超距作用」是存在的。由于相对论无法解释这个现象,爱因斯坦将『量子纠缠』称为『遥远的鬼怪行为』(spooky action in a distance)。

量子非局域性表明物体具有整体性。简单地说,量子非局域性是指,属於一个系统中的两个物体(在物理模型中称为「粒子」),如果你把它们分开了,有一个粒子甲在这里,另一个粒子乙在非常非常遥远(比如说相距几千、几万光年)的地方。如果你对任何一个粒子扰动(假设粒子甲),那么瞬间粒子乙就有相应的反应。这种反应是瞬时的,超越了我们的四维时空,不需要等到信号传递到那边。这边一动,那边不管有多遥远,立即就感知了,即一个地方发生的事情立即影响到很远的地方。这说明看起来互不相干的、相距遥远的粒子甲和乙在冥冥之中存在著联系。

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世纪下半叶至今的各类实验中,不断有人证实各种超光速现象的出现。1982年,巴黎大学的物理学家证实,亚原子粒子在向相反方向发射后,在运动时依然可以彼此互通信息。2008年,日内瓦大学的物理学家再次进行类似实验。这次,两个相互感应的粒子距离超过17千米。奥地利科学家蔡林格 (Anton Zeilinger) 甚至在两个相距144千米的岛屿之间观测到光子的量子纠缠现象。

 

量子纠缠已经被世界上许多实验室证实,许多科学家认为量子纠缠的实验证实是近几十年来科学最重要的发现之一。量子纠缠的非局域性表明物体之间存在现代科学还认识不到的内在联系,所显示的整体性大於组成整体的个体之和。虽然人们对其确切的含义目前还不太清楚,但是对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击,也对哲学界、科学界和宗教界产生了深远的影响。


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