量子纠缠鬼魅般的存在,连爱因斯坦都无法理解

朝宗惊鸣 2024-04-03 19:01:42

当我们不看月亮时,月亮还存在吗?世界上真的有超越时空的心灵感应吗?时间真的存在吗?现实只是一场幻觉吗?如果你思考过以上任何一个问题,那你一定骨骼惊奇,天赋异禀,适合量子力学。人类与生俱来的探知欲,促使着一代又一代的科学家想要弄清楚我们所身处的这个宇宙究竟是怎么一回事。从宇宙到底有多大,到万物究竟是否无限可分,我们一直在探索。从未停歇 ,在宏观尺度上,我们已经能够完美解释日常生活中几乎所有的自然现象。精确计算和预测每个物体、天体、星系,甚至是整个宇宙的运行规律。

然而,当我们将目光投向微观世界时,一切都变得令人匪夷所思起来。就在我们最熟悉的身边,在这些微小的世界里,时时刻刻都在发生着无数令人惊心动魄的变化。而量子力学的主场正是这些神秘的微观世界。

我们要讲的就是量子力学中最鬼魅、最颠覆三观的一个现象:量子纠缠。我们虽然在智力上可能比爱因斯坦差那么一点点,但庆幸的是,在我们所生活的这个时代,已经有无数的英雄为我们披荆斩棘,开疆拓土。我们都站在巨人的肩膀上,你不必学会如何通过公式一步步推导,但你有必要知道这个世界背后的真相到底是什么。而理解量子纠缠能让你与这个终极的答案离得更近一点。

我们先从一个简单的例子说起,这是一个很多科普文章都喜欢引用的例子,用来直观地解释量子纠缠:假设有一对手套,我们将其分别随机地放进两个盒子里,此后无论将这两个盒子分开多远,只要我们打开其中一个盒子发现是左手手套,那我们瞬间也就知道,在另外一个盒子被打开时看到的必然是右手手套。我们获得另外一个手套信息的这个过程是瞬间发生的,不需要任何时间差。是不是很简单?这是小学生都能听懂的逻辑判断。

但事实上,真正的量子纠缠并非如此。这里面隐藏着一个巨大的差异。对于前面这个现象,我们其实可以有以下两种解释:第一种解释是,在你打开盒子查看之前,哪个手套在哪个盒子里的这个结果早就已经确定了。你之所以后来看到盒子里装的是左手套,只不过是因为盒子里装的本来就是左手套。这个结果跟你看的这个动作没有任何关系,也就是说,这个盒子里装的是左手套的这个事实本身就是客观存在的,只是你不知道而已。这就是我们的经典世界观。

而第二种解释是,在两个盒子打开之前,盒子里装的是左手套还是右手套都是不确定的。注意这种不确定不只是你不知道这么简单,而是它本身就是不确定的,它是处于一种左手套与右手套这两种可能性的模糊的叠加态。是你在打开盒子查看的一瞬间,里面才瞬间决定变成左手套还是右手套。同时,它瞬间发了个通知给另外一个手套,告诉他说,你不能再保持叠加态了,快变成右手套。于是在另外一个盒子被打开时,里面装的一定就是右手套。这就是所谓的量子世界观。你体会一下,不观测就不展示,就好像这个世界的地图是因为被观察了才渲染出来的一样。

与经典世界观相比,量子世界观给人带来一种强烈的虚拟感。它存在以下两点怪异之处:第一,手套是左手还是右手的这个属性,是因为你的观测才被临时确定的。在你打开盒子查看之前,不仅仅是你不知道它的右手属性,而是它根本就没有这个属性。按量子力学的说法,就是它处于一种该属性的所有可能性的叠加态。这就是所谓的量子叠加态。

第二,在你打开第一个盒子的一刹那,似乎是给另外一个盒子传递了一个消息。而这个传递消息的速度,即使是身处宇宙的两端也是瞬时送达。他不受光速的限制。这可能吗?事实上,对于手套这种宏观物体来说,的确不太可能,因为它太大了。对于盒子里装的是哪只手套这个问题,就算你不知道,但总有一个人、或者机器、或者其他的一个什么物体,知道它在被装进盒子前是什么样子。但是微观世界里的东西,比如光子和电子等,构成世界最基本的粒子,他们实在是太小,以至于如果我们不主动去观测,宇宙中就再也没有任何人或者物体知道它具体是什么样子。因此,你有理由去怀疑他被观测前的状态,所以他在被观测前,到底是处于一个确定的状态,还是处于一种模糊的叠加态呢。

其实,这就是上世纪爱因斯坦和玻尔之间争论了长达几十年的问题。而这两种世界观的直接碰撞就是1935年爱因斯坦携手他的助手联名提出的著名的“EPR佯谬”,其中E就是爱因斯坦,P和R就是两个不知名的小伙伴。在介绍EPR佯谬之前,我们先要达成一个基本共识。量子的世界虽然非常地颠覆三观,但有些东西无论发生了什么,他们都依然还是对的,比如数学以及实验本身以及物理学的各种守恒定律,包括能量守恒、动量守恒、角动量守恒等等。除此之外,剩下的你都可以放心大胆地去质疑。

“EPR佯谬 ”原本讲的是一个测量一对粒子动量和坐标的思想实验。后来有人将其简化为测量 粒子的自旋。整个思想实验很简单:考虑一个自旋为零的例子,因为某些原因,衰变成了两个更小的粒子。现在我们将这两个粒子分开,一个往左走,一个往右走。当他们距离已经很远的时候,你测量一下左边这个粒子的自旋,得到了一个结果,比如自旋向上。由于整个测量过程并没有给粒子施加任何力学作用,那么根据角动量守恒,右边粒子的自旋一定就是向下的。这就跟我们前面说的手套的例子是一样的。

对于这个事情,同样也有两种解释。量子力学的解释是,两个粒子本来都没有自旋,是你非要去测量它某一个方向上的自旋时,才逼得它随机地给你展现出了一个向上的自旋。于是,右边的粒子便瞬间获得了一个确定向下的自旋。但爱因斯坦认为,这绝对不可能。既然你说两个例粒子本来都没有自旋,而两个粒子又隔得这么远,怎么可能左边变了,右边立马就变了呢?一个东西怎么可能瞬间就能影响到千里之外,甚至是无穷远之外的另一个东西呢?这不就成了鬼魅般的超级作用了吗?

所以爱因斯坦认为,两个粒子在分开的那一刻,自旋就已经是确定好的。你之所以测出来的结果看起来是随机的,是因为这里面存在着某种隐藏变量,使得有时候左边上旋,右边下旋;有时候右边上旋,而左边下旋。隐变量使得他们本来就是一起变化,所以也就不需要引入什么超级作用了。你以为你是随机观测到了向上的结果,那只是因为你不了解这些隐藏变量而已。就像天气预报说明明天下雨的概率是70%一样,这并不是说明明天下雨这个事情就是完全随机的,而只不过是因为我们的信息搜集和技术手段不够全面。如果你能从上帝视角了解到整个大气循环、地形、水气等所有相关的因素,你完全可以百分百精确计算出明天是否会下雨。这就是所谓的隐藏变量观点。

这涉及到爱因斯坦的哲学信仰。爱因斯坦有句名言说:“你真的以为没人看的时候,月亮就不存在吗?”这一次,你可能会选择站在爱因斯坦这一边。毕竟这才是看起来相对正常一点的解释。但波尔又站起来,解释了与其说是超远距离的协调,不如说这两个例子本来就是一个整体。无论距离多远,他们都只能用同一个波函数来描述。你的测量是在跟这个整体打交道。所以不算超级作用,但是这番解释听起来更像是诡辩的话术,难以让人信服。难道作为整体的两个例粒子就不是一左一右的独立的两个粒子了吗?所以薛定恶后来略带嘲讽地说:“那这两个例子是纠缠在了一起吧。”于是后人们便将这种鬼魅般的现象称之为量子纠缠。

但问题是,我们要如何证明谁对谁错呢?观察也不行,不观察也不行。这看起来似乎就是一个无法证明的理论。鬼魅般的超级作用从此成为了量子力学的命门。然而,永远不要小瞧人类的智慧。就在将近30年后,1964年,一个来自爱尔兰的物理学家约翰·贝尔提出了一个惊为天人的证明方法。约翰·贝尔提出了一个贝尔不等式,将爱因斯坦的这个隐藏变量理论转化为了一个互为充分必要条件的数学公式。如果我们能通过实验测量来验证贝尔不等式成立,那么爱因斯坦就是对的。

接下来的事情大家应该都知道了,2022年的诺贝尔物理学奖颁给了这三位科学家,以表彰他们在纠缠光子实验、证明贝尔不等式不成立,以及开创量子信息科学中所做的贡献。简单来说就是颁给了量子纠缠。 量子纠缠真的存在,也就是说,上帝真的掷骰子。当你不去观测这些微观例子时,他们真的就只是一团模糊的概率。这也就是说,我们所看到的世界,有我们改变的成分在,我们并不只是客观现实的旁观者,我们都是这个世界的参与者。可惜的是,爱因斯坦当年没能亲眼看到这个结果。

1955年的春天,爱因斯坦孤独地逝去。虽然爱因斯坦一生都反对量子力学的主流解释,但这丝毫不影响他为量子力学所带来的贡献。正是因为他一个又一个严谨而又关键的质疑,才有了今天量子力学的成功。

那我们怎么理解这个量子纠缠呢?首先,我必须说明,鬼魅般的超级作用虽然是真的,但这并不违反爱因斯坦的相对论,因为你不能用这个方法传递信息。这是因为叠加态坍缩是完全随机的,你无法控制它是上旋还是下旋,也就是说,你没有办法用量子纠缠进行编码,然后发送一句你想说的话。

其次,观测导致叠加态坍缩。这里的观测并不是你用眼睛去看,就算你盯着手机屏幕看上一整天,你手机里电子的自旋也不会坍缩。所以与其说是观测,不如说是干扰。只有在外界的干扰下,电子不得不展示出它的某个属性时,它这个属性的叠加态才会坍缩。而量子力学和人的意识之间是否有关系呢?安全的答案是没有。感兴趣的小朋友可以去看看剑桥大学教授彭罗斯的相关理论。

但是,量子纠缠揭示了时空的本质,可能还存在着某些更深层次的含义。这使得一些哲学家开始怀疑,整个宇宙就是一个整体,看似分散在宇宙各个角落的事物之间其实都可能存在着联系。而我们所采取的任何一个行动,可能冥冥之中都在影响着其他的事物。最后发表下感慨:本届诺贝尔物理学奖终于算是干了一件正事,他终于为一项颠覆了人们基本认知的理论颁发了他应有的荣誉。可以预计,在诺奖的带动作用下,量子力学以及量子计算无论是概念还是研究都将迎来一个全新的高潮。

0 阅读:43

评论列表

信任自然可求真

信任自然可求真

10
2025-03-22 21:52

牛顿研究上帝神学,是敬畏信任自然,希望自然哲学与上帝协调一致。牛顿归纳万有引力是只能如此理解(公设),不知道为什么有引力而且未来不变?这种人类认知自然的极限困惑,成了悖论斯坦的搞骗技巧,还有人贬低嘲笑牛顿。……古希腊哲学“真理是不变的现象”。水流现象千变万化是真实/不是真理,有观测不确定。水往低处流,指南针,能量守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知道/确定性,是决定论。意识可以作用于人体(物质),对自然决定论有扰动,但修水坝不能改变水往低处流自然法则。🍎信任自然/唯物主义,观测确定树上苹果数量,唯心主义/假说猜测没有确定性。观测归纳得到不变现象/真理,然后才有确定性因果演绎预测//修水坝,从来如此,只能如此。……自然规律都是过去现象的观测归纳,为什么未来不变?不可能知道原因(科学尽头),不知为不知!❌过度好奇心与不诚实滋生欺骗!!信任自然/唯物主义信念(观测归纳)是认知的根本,假说诠释自然是骗是祸害!!将绝对诚实的自然想象成上帝或神,只是一种敬畏自然的信仰。

信任自然可求真

信任自然可求真

10
2025-03-22 21:53

❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,变化现象当本质(不变现象)是思维错乱丧心病狂。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。——有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗?……有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光?木星大气的氦和氢会不会是裂变反应释放的?满足聚变条件的太阳燃料喜欢缓慢燃烧吗?

信任自然可求真

信任自然可求真

8
2025-03-22 21:52

电磁波理论是数学当物理,且隐藏了电磁以太假说,是不靠谱的经验公式。搞出两朵乌云,不能解释光电效应,都是对电磁理论的有效证伪,必须抛弃它(任何理论都是预测未来的全称命题,一个反例就足够证伪了)。依靠电磁理论,紫外灾难和其它更多荒唐结果,都是必然。………黑体辐射是轨道光子受激释放/激光,各个原子光谱线与各自“温度”对应,黑体辐射曲线峰值对应原子数量最多,紫外谱段原子数量很少,正常的。悖论斯坦不能拯救电磁以太,也不接受有效证伪,瞎搞成荒唐无源场,粒子搞成虚幻量子鬼,搞成波穿越真空,搞成波直线传播,搞成波粒不分,,,只能有更多笑话。

信任自然可求真

信任自然可求真

7
2025-03-22 21:52

⭕️⭕️天不生牛顿万古如长夜………一个有缺点的人,牛顿,站在自然哲学的巅峰,伟大的辩证归纳法。其后的哲学家都在山脚下爬,很多爬行的方向都是错的。莱布尼兹说,人类数学的一半工作是牛顿完成的。而且,牛顿让数学插上了翅膀得以进入物理现象演绎的新天地。牛顿建立了自然科学的大厦,其它人只是搞搞门窗,还有不少假说/证明的坏人总是趾高气扬地挖科学大厦的墙脚。

信任自然可求真

信任自然可求真

4
2025-03-22 21:53

❌以太的小胆太小了???以太是波动学派的(根基)托辞遮羞布,悖论斯坦干脆厚脸皮直接骗,让波搞独立单干/和物质质量说拜拜,来个二象性指鹿为马,无源场也用上!再诠释诠释,高速低速搞区别对待,宏观微观弄成不同,质量尺寸时间都弄成可以变,能量搞成数学能量,,,还不行?绝对时空也不要了,相对运动搞成残废/让光绝对运动,相对时空更美妙可惜惯性系不同意。又不行了??什么能难住骗子呢?换个假说继续骗,搞广义的,把空间也搞弯,轨道电子不干就不管它了,物质相互力也弄点鬼,,,,用假说无中生有(🍎哈哈,我说有鬼谁能证无?)号称证明全称命题,脸厚怕啥?坚决把大胆假说革命进行彻底/1955/game over? ❌❌悖论斯坦,悖论潘多拉,终身搞骗祸害人类科学。一个终身肮脏的灵魂。

信任自然可求真

信任自然可求真

4
2025-03-22 21:51

悖论斯坦五大骗术V3: ——1.蔑视自然搞反公理假说。绝对速度,相对时空,无源场,,, ——2. 数学冒充物理,假说演绎方程,搞虚幻数学“物理”概念。数学相对时空、数学质量、数学能量。相对速度无穷多,有高低速之分吗?光是绝对速度钉子户?力与质量有宏观微观两套规则?数学冒充物理追不上芝诺乌龟,笑死人。 ——3. 以稀奇不确定性精度和认知进化攻击确定性万有引力绝对真理。不变现象1+1=2是自然本质绝对真理,需要修正吗?宏观电磁理论描述微观粒子电磁行为当然不行,两朵乌云和光电效应矛盾都证伪了电磁理论,骗子却借机祸害伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,搞二象性,以干涉衍射否定光是粒子,又去解释粒子/电子干涉衍射,祸害认知自然的确定性根基。 ——5. 无中生有的假说(鬼)解释稀奇谎称证明全称命题,且无耻于悖论,诱骗别人证明没有鬼,搞万能骗术!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称假说是欺骗。 (B).忽视了水星电磁力等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学思想与批判精神缺一不可,批判异常艰难也不应包容悖论欺骗!)

信任自然可求真

信任自然可求真

3
2025-03-22 21:54

古希腊哲学 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流,指南针,物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知道/确定性。真理来之不易,却都是简单的,也是不证自明的(不变现象)无法证明的(全称命题),可证伪/乐于辩证批判。号称人人不知的空间弯曲是真理,胡编人人可知的时间是虚幻!是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,❌鼓吹不确定(不知道)是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。❌号称“相对真理”是骗术。时间不变且空间不变的现象是绝对真理,比如,1+1=2,相对速度,万有引力定律等等。仰望星空敬畏自然的地心说进化了,地心说依据的不变现象变了吗?当然没有。绝对诚实/绝对真理是自然的本质,是人类生存的依靠。

信任自然可求真

信任自然可求真

3
2025-03-22 21:53

量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质本质是带电质量体,普遍有力的相互作用和相对运动,是永远不变的。⭕️邪门纠缠比找六亲不认邪门女朋友邪太多了!!!!❌独此一女六亲不认???独此一男六亲不认???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!物质是普遍相互作用的,有条件当然可观测。………号称有鬼只是你看不到,永远不可能露馅的鬼把戏,高明吗???

信任自然可求真

信任自然可求真

3
2025-03-22 21:54

❌跟屁虫名利科学院,培养大批孔乙己,看不起牛顿经验归纳/实践出真知/短衣帮,更爱假说诠释相对论之乎者也//长衫子,举人自居,趾高气扬骂“民科”,狗咬狗咬人(民科民粹不知为不知,与假说伪科学无关)。笑死个人!——假说“天鹅都是黑的”,找到一只黑天鹅,写论文发顶刊皆大欢喜,号称证明了!假说科学不算假/读书人偷书不算偷,都是伟大突破,物理革命!纠缠宇宙唯一女朋友,不确定当科学,祸害绝对真理,二象性,空间弯曲挤脑袋,测量速度不要参考系,宇宙时时处处可放羊,运动等效物质,波论场论数学冒充物理追不上芝诺乌龟,,,然后诠释应用,黑天鹅论对量子不确定和对称性有巨大贡献……前天有人打了一个很响的臭屁/黑天鹅,比蝴蝶效应还要猛。今天果然下雨获得了应用,臭屁的应用十分广泛。……为什么世界上只有三个人懂的相对论,获得了广泛应用呢?诠释一切诠释应用?答案只有孔乙己知道!——演绎卫星飞行控制,汽车轮子在最下面,半导体控制电子运动,,,只能用牛顿力学/弯曲空间木法搞,清清楚楚,需要写论文诠释吗?号称有鬼谁能证无?水往低处流不变现象是真理是确定性,假说后脑勺也能确定?假大空祸害子孙祸害国家沾沾自喜?

信任自然可求真

信任自然可求真

3
2025-03-22 21:54

⭕️到底是量子摇号机?? 还是量子计算机?? ——— 导体与绝缘体的差异带来了电子的空间运动操控性。三极管电子运动与电平高低,电路的“与或非”运算,是标准的牛顿力学,有确定性。 量子计算搞的是哪个量子?电子,质子,三体多体量子?还是花仙子? ………量子位置稳定吗?存储记忆能力可靠吗?如何定位找到特定量子,观测特定量子,操控特定量子?如何用量子表达数字?如何实现与运算,或运算,非运算?不变现象/真理/知识/确定性是一切应用的前提和基础,崇洋媚外跟屁虫假大空,木用! ———有人说,量子计算机主要是用来产生随机密码的,为了避免误导,理解计算速度提升千万亿倍??叫量子计算机?还是应该称为量子秘码机,或量子摇号机呢?

信任自然可求真

信任自然可求真

2
2025-03-22 21:53

❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象是真实。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年可解释一切稀奇的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?

无聊

无聊

1
2024-12-13 21:16

可以把“纠缠”看作规则,而谁在运转“规则”?先有能量,再有物质,那么“能量”从何而来?

信任自然可求真

信任自然可求真

1
2025-03-22 21:53

光速不变假说见证了高超的骗术!……光速可以测量,测量速度需要参考系,参考系移动改变了测量结果不变吗??笑死人了。 ———任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度(当然超越光速)也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是电磁经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???号称场的速度是光速,地球速度显然不同,难道地球场跑掉了??

朝宗惊鸣

朝宗惊鸣

热爱体育,探索未知宇宙