量子力学自从产生以来就饱受争议,包括最为著名的科学家爱因斯坦都不相信量子力学。量子力学从磕磕绊绊中生长,体现了顽强的生命力。在量子力学进一步发展的时候,遇到了一个难以琢磨的科学现象,那便是量子纠缠。下面尽量使用通俗的语言来描述这个“最接近神学”的科学。

量子纠缠与科学的关系(量子纠缠是一种最接近)(1)

量子纠缠

什么是量子

自然界中,我们所看到的物体,大多数在宏观上表现为“连续性”,比如绳子从一头到另一头是连续的,人的身体是一个完整的有机整体,地球是致密的物质集合体等。如果将物体放大,就会看到物体是由大量的原子或分子组成,这就表现为“离散性”。现代科学认为,即便是最为致密的物质,也是由离散的基本粒子组成的。

1900年,德国著名科学家普朗克(Planck)在研究黑体辐射时发现,如果将能量看成一份一份的(E=hv),即离散的,则推导的黑体辐射公式与实验有完美的吻合,他将这种一份一份的能量称作量子。虽然普朗克的“量子假说”完美的解释了黑体辐射,但是普朗克本人并不相信能量会是离散的,一直到死他也不相信,他只是认为这样处理可以解释实验而已。

量子纠缠与科学的关系(量子纠缠是一种最接近)(2)

量子论的提出者普朗克

不过,1905年,爱因斯坦引入了普朗克的量子论,提出了光量子假说,完美地解释了光电效应。同样,爱因斯坦也只是认为,光量子只是暂时的可以解释现象的处理方法而已,真实的物理世界也许不是离散的。爱因斯坦后半生一直在找量子力学的毛病,却在找毛病中推动了量子力学的发展。

经过一百年的发展,量子的概念也从最初能量的离散基本单位,扩展到任何物理量。如果一个物理量存在最小的不可分割的基本单位,那么这个物理量就是量子化的,最小的基本单位就称作量子。比如角动量、自旋、电荷等都是量子化的。

什么是量子纠缠

粒子物理学是科学向微观发展的学科,它主要研究各种基本粒子及其规律的科学。由量子的概念可知,组成自然界物质的最小基本粒子,都可以称作量子。由粒子物理学,我们中学物理中所学的原子和分子,并不是最基本的组成单位,它们也是由更小的单位组成,比如夸克、轻子、传播子等。轻子和夸克的尺寸,还不到质子、中子的万分之一。

那么什么是量子纠缠?在量子力学中,当两个或两个以上的粒子彼此相互作用,某些特性量已经综合成一个整体,无法单独描述每一个粒子的特性量,只能描述它们的整体特性量,这种现象就称作量子纠缠。它就像这些粒子相互纠缠在一起,你中有我,我中有你,组成无法分割的整体。当你试图测量其中一个粒子的特性量时,必然会干扰其它粒子的特性量。

量子纠缠与科学的关系(量子纠缠是一种最接近)(3)

双量子纠缠

举一个例子,如上图中,两个基本粒子发生了量子纠缠,它们表现的总自旋角动量为0。如果你测量其中的一个粒子的自旋角动量为1/2,则另一个粒子的自旋角动量一定是-1/2。这似乎没有什么特别的地方,而诡异的是,它们的纠缠是超距的。同样是上面两个纠缠的粒子,如果一个放置在太阳上,一个放置在银河系的中心,它们的距离为26000光年。如果你测量太阳上的粒子自旋角动量为1/2,则银河系中心的粒子的自旋角动量一定是-1/2。不仅如此,如果你改变太阳上的粒子自旋角动量为-1/2,则银河系中心的粒子自旋角动量会瞬间跳到1/2,保持总自旋角动量为0。这是不可思议的,因为爱因斯坦的相对论已经给出,自然界最快的速度是光速,它的速度为30万公里/秒,即便是你改变了太阳上的自旋角动量,它要作用于银河系中心的那个粒子,也要26000光年后吧?况且作用距离那么远,作用力还足够强吗?是,作用是瞬间发生的!天呢!!![强]这就像,你在太阳上动动手指头,银河系中心就会有感应!诡异不!

量子纠缠与科学的关系(量子纠缠是一种最接近)(4)

太阳距离银河系中心26000光年

为什么说量子纠缠是最接近神学的

神学中的各路神仙,比如希腊诸神、诸位佛陀、道家仙神等,都具有一个鲜明的特点,他们都具有超距作用,这正是他们厉害的地方。各位有没有想到,现代科学的量子技术,如果掌握了超距作用,那么神仙的技能估计也不在话下,而量子纠缠就指出了一条光明大道。

量子纠缠与科学的关系(量子纠缠是一种最接近)(5)

玉虚宫十二金仙

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