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有沒有專家知道量子糾纏是如何被超越時空瞬間誘發的?

所謂量子糾纏,其實就是高維空間的物體在三維空間的投影。在高維空間中,它們是連接在壹起的同壹個物體。

比如壹張桌子放在地上,假設地上的螞蟻是二維的,他看到的桌子是四只獨立的腳。它們是分開的,是四個不同的對象。

當三維空間中的人移動這張桌子時,螞蟻看到桌子的四只腳同時在移動。當然兩者沒有時差,比光還快。這時,壹只聰明的螞蟻說,妳看,這四只腳纏在壹起了。

量子糾纏的傳播之所以匪夷所思,主要是因為國內主流媒體為了配合宣傳政策,做了壹些模棱兩可的誇張報道,或者是因為業內媒體人根本不懂量子糾纏,跟風炒作。包括壹些主流媒體都在說的量子通信,沒有世界傳播那麽神奇,什麽超光速通信……這是後話,這裏就不提了。

其實量子糾纏的原理很簡單。例如,處於糾纏狀態的兩個粒子通過它們的自旋狀態實現相幹。因為他們想保持角動量守恒,他們必須是左撇子和右撇子,就像壹雙鞋子,或者壹副手套。它必須是壹個左方向和壹個右方向。觀察的過程就像我把壹雙鞋放在兩個盒子裏,分別帶到美國和英國。當我打開英國盒子看到右邊的鞋子時,我知道美國盒子裏裝的是左腳的鞋子。事實上,這個過程是不可能在美英之間傳遞任何有用的信息的。我只知道另壹只鞋的型號。當然,這個問題沒有我說的那麽簡單。比如還有微觀測不準原理,但是這個理解絕對沒有錯誤。

看吧,壹點都不難理解,只是媒體出於某種原因壹直在誤導公眾。

看了前面的回答,基本上沒有壹個是清晰的,有邏輯的。

量子糾纏來自愛因斯坦的EPR佯謬。

讓我們從宏對象開始:

靜止物體的動量為0。如果它自發分裂成質量相同的兩片,比如壹片向東,壹片向西,因為動量是壹個矢量,分裂兩片的動量之和仍然是0。這叫做動量守恒。

進壹步,如果向東的物體是左手的,向西的物體是右手的。動量仍然是守恒的。

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微觀世界,出了問題。

因為不確定性,量子的狀態在觀測之前是不確定的,也就是說,是左手還是右手,直到觀測之後才是不確定的。

如果壹個微觀粒子自發分裂成兩個,壹個東壹個西,是左旋還是右旋?這可能與動量是否守恒有關。

假設兩個粒子分開了壹光年,妳觀察到東方粒子是左撇子,那麽西方粒子也會像心靈感應壹樣瞬間右轉,從而與東方粒子保持動量守恒。

所以所謂的糾纏粒子就是壹對保持動量守恒的粒子。

有人會說,兩個粒子在分離的瞬間其實是左右旋轉的。我們只是看到壹個是左撇子,並立即“知道”另壹個是右撇子。沒什麽異常。這就是愛因斯坦的觀點,也就是EPR佯謬的由來。後來很多實驗證明愛因斯坦的觀點是錯誤的,這裏就不贅述了。我沒有說愛因斯坦全錯,只是說他在這方面錯了。

實驗證明愛因斯坦的觀點是錯誤的,也就是說,兩個粒子在分離的瞬間左右旋轉是不確定的,直到觀察的瞬間才分別確定是向左還是向右,而且無論相距多遠,都表現出壹種相關性,壹個是左,壹個必然是右,似乎有瞬間感應。這就是糾纏效應的由來。否則,動量守恒就不能成立。

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特別是根據相對論,光速是能量和信息傳遞的上限。所以量子力學的解釋是,兩個量子在被觀測到之前還是壹個整體,這種感應不傳遞任何信息,不違反光速最快的相對論原理。

(所以,對了,所謂的量子通信並不是利用量子糾纏效應直接傳輸信息。其實量子通信就是利用量子糾纏產生密鑰,加密明文,通過光纖、無線電等傳統手段發送出去。本質上還是壹種傳統的通信,因為還是使用光纖無線電等傳統手段,全稱是量子保密通信。量子糾纏只起到獲取密鑰的作用。所以有人說,我們可以通過量子糾纏效應與潛艇通信,我們無法監控和破解(即使是大國在量子對潛通信上也是領先的)。看完以上,妳應該知道這都是廢話。如果妳想利用量子糾纏效應在沒有介質的情況下比光更快地傳輸信息,先推翻量子力學。

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綜上所述,不是任何兩個量子都可以糾纏的,就像,不是任何兩個男女在大街上就是夫妻。

糾纏量子是壹對狀態不確定,但必須滿足同壹物理量守恒的量子,比如上面提到的角動量守恒。壹旦觀測到其中壹個,因為那個物理量,另壹個就瞬間確定,處於相反的狀態(比如保持角動量守恒)。

這就是為什麽兩個量子同時變化,無論相距多遠都有相反的狀態的根本原因。他們之間沒有什麽神秘的信息傳遞,完全是因為身體原因。它們是為了滿足同壹物理量的守恒而“糾纏”在壹起的。所以這個過程中沒有信息傳遞,既不違反相對論,也不能直接用於通信。

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想知道的話,其實可以把曹天元的《上帝擲骰子嗎——量子力學史》看幾遍,看不懂就看幾遍。

後來網友紛紛回復,比如什麽四維空間的三維投影出來了。

讓我評論壹下:

第壹,不要試圖用宏觀物體的行為去猜測和解釋量子力學。壹切都是基於實驗結果。物理學是壹門實驗科學。

第二,任何解釋都要基於已有的成熟理論,因為已有的理論是經過檢驗的,符合邏輯的,經得起檢驗的。如果想突破現有理論,也不是不可能。如果妳的新理論能做實驗,那是最好的,但是不能。至少應該是邏輯自洽的。否則乍壹看就是民間幻想,經不起推敲。

我知道,比如有人批評壹個不好的企業,壹個海軍在進攻,全世界的海軍都能感覺到,同寸可以發起反擊。

量子糾纏被稱為鬼魅般的超距作用,“超距”這個詞被大多數物理學家不喜歡,因為它超出了科學的範疇。起初牛頓發現了萬有引力定律,但唯壹的缺點是引力作用距離牛頓萬有引力定律有壹段距離,直到愛因斯坦提出廣義相對論,從本質上解釋了引力的作用,認為引力作用速度等於光速。

量子糾纏現象也是愛因斯坦提出的,是在與量子力學哥本哈根學派爭論的背景下提出的。量子力學和相對論被認為是二十世紀物理學的兩大支柱。愛因斯坦獨自提出了相對論,對量子力學做出了巨大貢獻。但是量子力學的發展路線越來越“歪”,尤其是哥本哈根學派的介入,讓老學派的物理學家難以接受。

尤其是量子力學的測不準原理,讓愛因斯坦開玩笑地稱之為“上帝還擲骰子嗎?”對於這個原理,薛定諤還提出了“薛定諤的貓”思維實驗來嘲諷量子力學的哈根測不準原理。隨著爭論趨於“白熱化”的發展,1935年5月,愛因斯坦與另外兩位物理學家波多爾斯基和羅森發表了壹篇題為《妳能認為量子力學對物理實在的描述是完整的嗎?這個思維實驗被命名為“ERP實驗”,有三個作者的首字母。

這個思維實驗就是量子糾纏,也就是說如果壹個基本粒子分離成壹個粒子和壹個粒子,並且這兩個粒子分離的足夠遠,如果A粒子是左手的,那麽B粒子壹定是右手的。根據測不準原理,粒子A和粒子B的自旋性質是不確定的,只有在觀測的瞬間才會知道。那麽就會出現粒子A被確定為左手的情況,那麽粒子B是如何“認識”右手的呢?如果這不是超距作用,那麽如果粒子A和粒子B的自旋是在分離瞬間確定的,測不準原理就被推翻了。

玻爾聽說這個思維實驗後,好幾天不想吃飯。最後他提出,兩個粒子雖然相距很遠,但本質上還是壹個粒子,處於糾纏狀態,這就是量子糾纏。本質上,沒有人能解釋這樣的機制。還有壹種說法是量子糾纏是高維空間在三維空間的投影,第四維空間可能就是因為這種幽靈般的距離效應在起作用。

如果有壹個二維的空間生物,它需要從A點到B點穿越很遠的距離,那麽如果它能從第三維度瞬間到達,擁有壹個額外的空間維度就像是壹個“奇跡”。量子糾纏的距離效應沒有那麽鬼魅。

大多數人認為量子糾纏超越了時間和空間的限制,瞬間感應非常神秘。眾所周知,量子糾纏其實是物質世界最本質的特征。

整個宇宙其實就是壹個量子世界,激發的量子構成了電磁波,塑造了物質;基態的量子填滿了整個宇宙真空,不斷上升下降,形成了狄拉克海。

所有的量子都處於復雜的糾纏態。單對量子之間的糾纏只是無數糾纏態中的特例。

那麽幽靈般的量子糾纏是如何突破時空限制,瞬間完成的呢?有科學家說,超時的量子糾纏只能來自高緯度。因為更高緯度的糾纏量子對是同壹個粒子,比如把壹張紙上的兩點比作三維空間中的壹對糾纏量子。如果把紙對折在兩點之間,兩點就會對折成壹點,三維空間可能就是高緯度所暗指的曲面。

然而,前沿量子場論和環量子引力理論發現,我們所處的真實結構“時空”正在無數的量子糾纏中浮現。這是由普林斯頓大學和斯坦福大學在2013的合作研究中首先提出的,主要基於黑洞糾纏中形成的蟲洞時空結構。

由於時空來源於量子糾纏,結果就是我們每天看到的世界和感受到的時間流逝可能只是壹種“量子幻覺”。因為“時空不是量子糾纏的場所,而是量子糾纏的產物”。

現代科學的基礎理論通常用壹種假設或模型來解釋我們現有宇宙中的各種現象和問題。當這個假說或模型存在很大缺陷,不能解決科學研究中發現的新問題時,就會被新的假說或模型所取代。現在,我將以假設的方式解釋量子糾纏是如何瞬間誘發超越空間和時間的。

現在有壹種說法,宇宙是壹個計算機系統,宇宙萬物都是計算機模擬的。自由派學者王東嶽將《道德經》中的道解釋為壹個程序。道生壹,生二,生三,生萬物是指宇宙萬物都是由程序進化而來。按照這種思路,我們可以嘗試解釋超越時空的量子糾纏問題。

如果宇宙是壹個計算機系統,那麽量子疊加態就是因為計算機系統的節能要求。畢竟,除了那些科學家,誰會關心壹個粒子的狀態呢?宇宙中有無限多的粒子,所以這類粒子的不需要隨時表明狀態的程序通常是休眠的,所以不是量子處於疊加態,而是系統不表示位置。

如果宇宙是壹個計算機系統,而不是計算機,每壹個物質或粒子都是壹個計算單元,那麽需要使用的計算單元或者需要參與宇宙變化的物質或粒子就會被激活,不需要的過程就會休眠。妳可以把這個過程理解為類似比特幣的同步記賬,那麽量子糾纏就可以超越時空,妳也可以理解為是為了系統的效率而特別設置的,因為宇宙對人類來說是無限的,指令和信息會以人類認為的最快光速在宇宙中傳遞。

其實如果宇宙是壹個計算機系統,也可以解釋很多問題,比如上帝是什麽?神其實就是壹個擁有壹些特殊權限的管理員,行使系統賦予的壹些管理權限,這也是很好理解的。沒有壹些特殊權限,誰來為妳服務?它不是選舉產生的。還有宇宙的大小。如果宇宙是計算機系統計算的結果,那麽宇宙就和內存壹樣大,宇宙是系統設定的。而BIGBANG只是系統的壹個初始化。

根據這個假設,每個人都是宇宙的參與者和創造者,宇宙是數字化的。再復雜的結構或過程,都可以看成壹個函數,只有參數變化。宇宙的演化過程就是這個系統的運行過程,時間和空間只是程序設定的參數。

當然,這只是壹個假設。至於真實的宇宙是什麽樣子,為什麽量子糾纏可以超越時空,可能有無數種解釋。那麽每個人都有不同的看法,智者也有不同的看法。歡迎討論。

我知道並能當場展示和示範。

量子糾纏,被愛因斯坦形象地稱為“超距鬼魅作用”,發生在愛因斯坦提出狹義相對論之後,狹義相對論要求所有物質,包括信息,都只能以最快的光速傳輸,超光速是不可能的。但是量子糾纏幽靈般的距離效應讓愛因斯坦很反感,於是他出版了壹本名為《量子力學能否完整描述物理現實?與羅森和波多爾斯基壹起。在論文中,他們詳細介紹了壹個思想實驗,即EPR佯謬,試圖反駁當時的量子力學。他們認為量子力學是不完整的。

正是這篇論文的發表,第壹次將量子糾纏直觀地呈現在大家面前。那麽什麽是量子糾纏呢?可以通俗的解釋壹下嗎?

例如,妳有壹副手套。註意,這不是經典手套,而是量子手套。為什麽說是量子手套?因為不確定每只手套是左撇子還是右撇子,有50%的幾率。這時兩只手套分開了,壹只在上海,壹只在南京。南京的朋友測量了放在這裏的量子手套,發現是左撇子,上海的朋友就不用測量了,因為當南京的朋友知道結果後,位於上海的量子手套就不再是左右各50%的疊加,而是立刻換成了南京的手套的反面,變成了右撇子手套。記住,它會瞬間改變,不需要時間。

如果不這麽形象地表達,就是這樣:現在我們準備壹對糾纏電子A和B,它們的總自旋為零。準備完後,我們分別把它們放在上海和南京。當南京的觀測者測量電子A時,發現電子A的自旋是向上的,那麽上海的電子B的自旋壹定是向下的,而南京的觀測者測量後,電子B立刻變成了向下自旋,而在此之前,電子B是向下的。

量子糾纏真的很神秘。玄機在於,這種糾結真的是超距離的。愛因斯坦很失望,結果並不像他希望的那樣。如果妳想問量子糾纏背後的物理機制是什麽,對不起,這個問題目前沒人能回答。如果有人能科學解釋,毫無疑問下壹個世界級的物理學家就是妳。

妳還在等什麽?

文/科學碼頭

目前科學界公認的“超光速”有兩種,壹種是空間的超光速膨脹速度,壹種是量子糾纏的超光速“反應”速度。

雖然這兩種超光速現象壹個是大得不能再大的宇宙,壹個是小得不能再小的量子,但它們有壹個共同點,就是不傳遞信息,所以不違反愛因斯坦的狹義相對論。然而,與宇宙的可理解性相比,量子糾纏對大多數人來說仍然是壹個謎。

為了推進科幻小說《三體》的情節,劉特意把量子糾纏變成了壹種可以傳輸信息的超光速通信方式,三體文明可以通過這種方式實時監控地球,幹擾地球上的加速器,但實際上還沒有看到量子糾纏通信的實現,量子糾纏在中國的應用也只是“量子糾纏加密”。

用壹個淺顯的比喻,量子糾纏過程中的兩個量子,就像是鞋廠做的壹雙正常的鞋子。如果有壹天我們找到了其中壹只左腳鞋,那麽我們就可以確定另壹只鞋壹定是右腳鞋,即使右腳鞋在仙女座星系254萬光年之外。

目前,壹些量子物理學家認為,雖然處於糾纏態的兩個粒子之間在表面上沒有聯系,但可能存在壹些未被發現的量子定律來維持它們的關系。更有甚者,他們甚至認為量子糾纏的“幽靈般”距離效應來自更高緯度的空間。

總的來說,量子力學還有很大的進步和發展空間,作為微觀粒子的統稱,人類還有很多東西要學。