量子纠缠浅浅说
作者:日拾一粟
如果你问,当今发现的最诡异的物理现象是什么?“量子纠缠”应该会高居榜首。那么量子纠缠到底有多么匪夷所思呢?
量子纠缠作为一种物理现象,描述起来并不难。比如有一个大粒子衰变成两个小粒子A和B,分别向相反的两个方向飞出去。每个粒子都有两种可能的自旋,分别是上和下。对于其中任何一个粒子,自旋为上和自旋为下的概率都是50%。当两个粒子分开的距离很远的时候(目前最远的实验是1200公里,中国科技大学的潘建伟团队做的),对粒子A进行测量,确定粒子A的自旋方向,比如是上,此时测量百里或千里之外的粒子B,其自旋方向一定为下。这时我们就说两个粒子发生了“纠缠”。
现象就是现象,实验结果就是这样,没有人怀疑,也无法怀疑。分歧是对这种现象的解释出现了截然相反的两派。
一派以丹麦的玻尔(NielsBohr)为代表,认为:在测量之前,每一个粒子都处于某种“上”和“下”的“叠加态”,上和下的概率各为50%。所谓“叠加态”,是说它的状态不是确定的,处于“上”和“下”的双重状态。当粒子A被测量后,A的叠加态便在一瞬间“坍缩”了,定格为其中的一种确定的状态,比如“上”。因为A和B在测量之前还是处于同一个系统(虽然距离很远),即所谓是“纠缠在一起”的,所以一旦A因为测量出现了坍缩,定格为“上”,B就会在瞬间感受到A的变化,对应地发生坍缩,定格为“下”。这种感应到底有多快呢?很快,反正比光传播的速度还快,所以这种解释等于承认了A和B之间存在“超距作用”。这一派的观点被称为“测量决定论”。因为在当时量子力学已经有了长足的进展,人们对这些术语所谓“叠加态”、“坍缩”已经很熟悉了,所以接受测量决定论的物理学家大有人在。
反派的代表是爱因斯坦。尽管爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一,他获得了诺贝尔奖还是因为发现了光电效应现象,而光电效应正属于量子力学的范畴。但他的主要研究方向是相对论,而“光速是宇宙间速度的极限”刚好是相对论的理论基石,所以爱因斯坦对所谓的“叠加态”,特别是超过光速的所谓“超距作用”耿耿于怀。于是组织人马对测量决定伦进行反击。爱因斯坦派的基本看法为:玻尔对量子纠缠现象的解释有点扯,这个世界是确定的,不存在什么上和下的叠加状态,一个远离千里的粒子能够在比光速还短的“瞬间”感受到另一个粒子的变化更是无稽之谈。他们认为,量子纠缠现象看上去很“玄”,其实很简单:就是那两个粒子一个是上,一个是下,是在它们刚从母粒子分离出来的时候就已经确定了,只是我们在没有测量之前不知道而已。通过测量知道了其中一个是上,那另一个自然是下。就好比有一双鞋被两个小偷各偷走一只,其中警察逮住了一个小偷,发现他偷的是左脚的鞋,那另一个警察捉住另一个小偷,自然会发现他偷的是右脚的鞋,并不需要什么远距离沟通。这一派的观点被称为“出生决定论”。
爱因斯坦和玻尔的论战持续了二三十年,谁也不能说服谁,直到二人双双离世。(未完,见评论区)
作者:日拾一粟
如果你问,当今发现的最诡异的物理现象是什么?“量子纠缠”应该会高居榜首。那么量子纠缠到底有多么匪夷所思呢?
量子纠缠作为一种物理现象,描述起来并不难。比如有一个大粒子衰变成两个小粒子A和B,分别向相反的两个方向飞出去。每个粒子都有两种可能的自旋,分别是上和下。对于其中任何一个粒子,自旋为上和自旋为下的概率都是50%。当两个粒子分开的距离很远的时候(目前最远的实验是1200公里,中国科技大学的潘建伟团队做的),对粒子A进行测量,确定粒子A的自旋方向,比如是上,此时测量百里或千里之外的粒子B,其自旋方向一定为下。这时我们就说两个粒子发生了“纠缠”。
现象就是现象,实验结果就是这样,没有人怀疑,也无法怀疑。分歧是对这种现象的解释出现了截然相反的两派。
一派以丹麦的玻尔(NielsBohr)为代表,认为:在测量之前,每一个粒子都处于某种“上”和“下”的“叠加态”,上和下的概率各为50%。所谓“叠加态”,是说它的状态不是确定的,处于“上”和“下”的双重状态。当粒子A被测量后,A的叠加态便在一瞬间“坍缩”了,定格为其中的一种确定的状态,比如“上”。因为A和B在测量之前还是处于同一个系统(虽然距离很远),即所谓是“纠缠在一起”的,所以一旦A因为测量出现了坍缩,定格为“上”,B就会在瞬间感受到A的变化,对应地发生坍缩,定格为“下”。这种感应到底有多快呢?很快,反正比光传播的速度还快,所以这种解释等于承认了A和B之间存在“超距作用”。这一派的观点被称为“测量决定论”。因为在当时量子力学已经有了长足的进展,人们对这些术语所谓“叠加态”、“坍缩”已经很熟悉了,所以接受测量决定论的物理学家大有人在。
反派的代表是爱因斯坦。尽管爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一,他获得了诺贝尔奖还是因为发现了光电效应现象,而光电效应正属于量子力学的范畴。但他的主要研究方向是相对论,而“光速是宇宙间速度的极限”刚好是相对论的理论基石,所以爱因斯坦对所谓的“叠加态”,特别是超过光速的所谓“超距作用”耿耿于怀。于是组织人马对测量决定伦进行反击。爱因斯坦派的基本看法为:玻尔对量子纠缠现象的解释有点扯,这个世界是确定的,不存在什么上和下的叠加状态,一个远离千里的粒子能够在比光速还短的“瞬间”感受到另一个粒子的变化更是无稽之谈。他们认为,量子纠缠现象看上去很“玄”,其实很简单:就是那两个粒子一个是上,一个是下,是在它们刚从母粒子分离出来的时候就已经确定了,只是我们在没有测量之前不知道而已。通过测量知道了其中一个是上,那另一个自然是下。就好比有一双鞋被两个小偷各偷走一只,其中警察逮住了一个小偷,发现他偷的是左脚的鞋,那另一个警察捉住另一个小偷,自然会发现他偷的是右脚的鞋,并不需要什么远距离沟通。这一派的观点被称为“出生决定论”。
爱因斯坦和玻尔的论战持续了二三十年,谁也不能说服谁,直到二人双双离世。(未完,见评论区)