|
你好啊，欢迎来听王木头讲相对。 这一集还是讲超光速，超光速已经连续讲3集了。先是讲了中微子，本来以为发生超光速现象，违反了相对论呢，结果是实验没做好，是误会。然后，又讲了宇宙膨胀，膨胀的速度的确是超光速了，但是没有违反相对论，顺便还解释了一下，虫洞能跨越时空，但并不是超光速。 你也感觉到了，我们讲的这个顺序好像有个规律，是朝着越来越颠覆相对论的方向发展的。没错啊，今天讲的这个这个现象，还真的是在某些方法颠覆了相对论。这就是大名鼎鼎的量子纠缠了。 不过，我要强调一下啊。很多人都认为量子纠缠现象是颠覆的是不能超光速的这个规则。其实量子纠缠并没有颠覆这件事，它颠覆的是其他的。到底是什么呢，那就听我慢慢讲了。我们还是先来看看什么是量子纠缠的现象吧。 量子纠缠，既然叫这个名字，可以知道它一定是和量子有关的。量子可不是电子啊、光子啊一样表示一个具体的东西。简单地说啊，它是对所有基本粒子的一个统称。就像是我们把苹果啊、橘子啊统称为是水果一样。电子和光子都可以被理解为是量子，它们是最基本的单元。原子和分子就不是了，它们还可以由更小的粒子组成。所以啊，我们所说的量子纠缠啊，它不是只某种具体的粒子，而是所有基本的最微小的粒子，它们都有这样的情况。 量子世界，也就是这些微小的粒子，它们的规律和我们平时看到的世界非常不同。如果你喜欢科学的话，一定是多多少少听过的。我们这一次肯定是没办法详细讲了，有机会我们专门开一个系列来给你解释量子世界。 我们今天就先只看量子纠缠是什么情况。形象点说呢，量子纠缠就是两个基本粒子的心灵感应。就比如电子吧，电子有个属性叫做自旋，你可以简单地把自旋理解为像陀螺一样的旋转。两个电子在特定的情况下，是可以形成一种特殊的关系的。就是它们就好像会心灵感应一样，如果你是左自旋，那我一定是右自旋，如果你是右自旋那我就一定是左自旋。这种关系就是纠缠状态。 讲到这里，好像还没有感觉有什么神奇的，对吧。那接下来就是重点了。如果有两个电子在一起的时候，形成纠缠状态。然后，它们就分开了，分别朝着相反的方向走。当它们走了很远很远之后，多远呢？可以是从宇宙的这一边到宇宙的那一边那么远，也就是跨越整个宇宙。这个时候，你去看其中一个电子，假如你发现了它是左自旋的，那么另一个马上就会变成右自旋。 到这里你体会到神奇了吗？这其实就是说啊，两个电子会跨越整个宇宙发生联系，在你看其中一个电子的瞬间，另一个电子就知道你在看，而且还知道你看到的是什么。还没有完，还会瞬间就变成和你看到的相反。你看到是左自旋，那我就变成右自旋，你看到的是右自旋，那我就变成左自旋。这种心灵感应，几百亿光年的距离，一瞬间就可以跨越。是不是很神奇。 为什么会这样，为什么两个电子会发生这样的纠缠，为什么不论多远一瞬间就可以知道对方的状态。科学家们到现在也不知道原因，只是知道这个现象确实存在，但是就是无法解释。 那这个总应该超过光速了吧，总应该违反了相对论了吧。 别着急，我先来看看当时爱因斯坦自己知道这件事后的反应。他觉得，没错，这种现象的确存在，这一点我不否认，也没办法否认，这是实验室里真实做出来的。但是，你怎么能说这个电子是你看到另一个电子的瞬间发生了变化呢？为什么就不能是这样一种情况呢？ 然后就给你举个例子。两个电子纠缠的过程，就相当于是你蒙着眼睛，把一副手套分别放进了两个盒子。 量子纠缠是说什么，不就是两个电子一定一个是左自旋另一个是右自旋吗？你想想看一副手套，是不是一个是左手套，一个是右手套。和量子纠缠这个过程一样对吧。 然后这个实验还干嘛了？是不是把两个粒子分别发向两个很远的地方，并且在此之前你不知道哪个是左自旋，那个是右自旋。你看看，你蒙着眼睛把手套分别放到两个盒子里是不是也不知道哪个是左，哪个是右。这一点也非常符合？ 最后的关键了，就是分别把盒子一个运到北极一个运到南极，它们相距非常非常远了对吧。然后你打开其中一个盒子，诶，这个是左手手套。你知道了这个手套的，也就相当于知道了电子的状态。这个时候，你想想看，是不是另一个手套是什么，你一下子也就知道了呢？所以，爱因斯坦就认为，所谓的量子纠缠根本就不是什么超光速现象，而根本就是它们在分开之前就已经确定了，只是你没有看，你不知道哪个是哪个而已。根本不神奇。 讲到这里，你是不是也觉得爱因斯坦说的很有道理，或许这又是一个假象。甚至心里还会想，前面几讲总是说有超光速，总说有超光速，最后又说这是假超光速，这次会不会是故技重施，讲来讲去又是一个假超光速呢？ 别急嘛。这个量子纠缠还没有讲完。虽然，爱因斯坦这个解释听起来也有道理，但是最后还是有实验证明了真实情况和他想得不一样，量子之间真的是有超距离的心灵感应。不过这个实验是怎么做的啊，是特别特别复杂的，等以后咱们讲量子力学系列的时候再来详细讲讲。而且我们这一集，这也不是重点。 重点是，即便是这样，发生纠缠的量子之间有心灵感应，它们最后也没有违反相对论规定的最快速度是光速这一点。这还没有？就连宇宙两边这么远的距离，都可以忽然感应到对方的改变，这还不是超光速啊。 诶，你要说这个反应速度呢，的确是超光速了的。关键问题是，相对论说的，是任何能量和信息都不能以超过光速的方式进行传递。量子纠缠这事，它的关键问题是没办法传递能量和信息。 你想想看啊，传递信息需要怎么做。假如，你和我在宇宙的两边，距离很远，手上有一对互相纠缠在一起的电子。我想告诉你，这次我考试考得怎么样，所以需要先约好了，如果你看到的是左自旋的电子，那么我就是考得好，如果是右自旋的电子，那就是我考得不好。 可是呢，在量子纠缠的情况下，我手边的是那个电子你在没有看之前是不确定的，也就是说我没有办法按照我想的那样去操纵电子，我只能是被动的观察。所以，本来我成绩很好的，结果打开电子看的时候，它可能是左自旋也可能是右自旋。如果是右自旋那是我蒙对了，如果是左自旋呢，你那里看到的就一定是右自旋，就会误以为我成绩很差。所以，量子纠缠在传递信息上一点办法也没有。信息的传递需要能量作为载体，能传能量就能传信息，不能传信息当然也就不能传能量了。所以这里也可以确定，量子纠缠最后还是没有突破光速这一条界限。 不过啊，我这里需要给你点信心了，量子纠缠虽然没有违反光速是最高速度这件事，但是它仍然打破了一条相对论设置的禁忌，它还是在某种程度上挑战了相对论的。这次不是假的了啊，那它到底是什么呢，我们下集再讲吧。 |
|
|
