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到底什么是“量子纠缠”

爱因斯坦说,走着瞧吧。URy拜客生活常识网

玻尔急忙召集本派的队友,再次一起吃饭,一起琢磨。憋了一晚,大腿一拍,“有了!你测重需要弹簧伸缩吧,根据你的广义相对论,弹簧一上一下,意味着高度不确定,也就是质量不确定,进而时间不确定。不确定性原理,还是对的!”玻尔这招叫做“以彼之道,还施彼身。” 爱因斯坦再输一回。URy拜客生活常识网

03第三次交锋:鬼魅般的超距作用1935年,爱因斯坦等人提出了一个“EPR佯谬”说法。 打个比方,假定爱因斯坦和玻尔两人形成了“量子纠缠”状态,情绪是相反的,玻尔开心,爱因斯坦肯定难受;玻尔难受,爱因斯坦肯定很爽。但是他们相距千里,一个在美国,一个在丹麦,如果你问了其中一人,就能瞬间断定另一人的心情好坏,有点像人们常说的“心灵感应”。爱因斯坦说,“这不可能,因为违反了我的相对论,任何物体(信息)都不能超光速,除非世间有‘鬼魅般的超距作用’。”这次,玻尔大腿拍肿了都招架不住,唯一能做的就是承认量子世界是一种超越空间的存在。直到他去世前,还画着与爱因斯坦的论战实验图。爱因斯坦暂且“赢”了。 因为几十年后,多国科学家(包括中国)用精巧的实验,反复证明了“鬼魅般的超距作用”的确存在!真是见鬼了。随机性和超距作用,是量子力学让人不得不接受的两个硬事实。 爱因斯坦有着严格的经典世界观,坚持探究世界的本源,认为“上帝不掷骰子”;而玻尔反击,“老爱,你不要告诉上帝该怎么做。”后者是一种“不要问我从哪里来”的世界观。如果请尼采来给两人当裁判,尼采也会宣布:“上帝死了。”爱因斯坦,死不瞑目! 冥冥之中,宇宙似乎是一个整体,任何一个行动都会立即影响到其他所有的事物,背后这个超越时间、空间感知的东西,叫做:“波函数”。有意思的是,写出量子运行波函数的是一位“撸猫”大师,现在,科学上最著名的“萌宠”要隆重登场了。URy拜客生活常识网

03薛定谔的猫URy拜客生活常识网

薛定谔是谁? 他是奥地利人,参加过一战,研究物理,还开创了现代生物化学。他的感情生活和猫一样神秘,沾花惹草,绯闻不断。 不可思议的是,他在1925—1926年的一段长达5个月的婚外情中,创立了“薛定谔波动方程”。这个方程有多牛呢?在量子力学中,地位相当于牛顿定律在经典力学中的地位,人称“情欲的大爆发”。URy拜客生活常识网

图:薛定谔创立波动方程之处——赫维格别墅,来源:《上帝掷骰子吗?》 有一天,薛定谔在家“撸猫”,竟然撸出了科学史中最好玩的思想实验: 假设把一只猫和一个量子装置关在盒子里。装置里有一个放射性原子和一个毒药瓶。如果原子衰变,就会把毒药瓶打破,把猫毒死;如果它不衰变,毒药瓶就不会破,猫就继续喵喵叫。URy拜客生活常识网

图:薛定谔和猫,来源:《宇宙探索未解之迷》科普片 打开盒子之前,由于原子处于衰变和没有衰变的叠加态,猫也处于死猫和活猫的叠加态。要注意的是,“既死、又活”只是一种状态,不是两种状态。 这怎么可能?没错,薛定谔也觉得不可能,他原本是用猫来反对前面玻尔一派的,即把微观世界的量子效应给放大到了宏观世界,矛盾自现,因为宏观中的猫怎么可能“既死、又活”呢?爱因斯坦看到这个实验后,非常高兴,写信给薛定谔说:“猫……以最优雅的方式驳斥了哥本哈根解释。”这一次,让玻尔够扎心的。 “悲剧”的是,几十年后的科学实验证明量子世界中,像“薛定谔的猫”这样的东西是存在的!于是,哥根本哈根学派还是主流。 爱因斯坦,又一次“死不瞑目”。 猫到底是死是活呢?打开盒子“测量”才知道。当你打开盒子的一刹那,“既死、又活”的状态就消失了,变成了或者死、或者活,一切回归正常,这个过程叫“波函数坍缩”。这个观念是不是有点熟?没错,中国先哲王阳明早就说过:“你未看此花时,此花与汝心同归于寂。你来看此花时,则此花颜色一时明白起来”,看来,我们老王也摸到了量子力学啊。

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