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量子为什么会纠缠,本质原因是什么?

2019-08-05  昵称tfKn5

量子纠缠是微观粒子间的一种特殊物理现象,已经被实验观测所证实。

很多人不能接受量子纠缠,其实有以下几个原因:

一、量子纠缠这个名字起得不好

这个名字不能真正表达这个微观粒子之间现象的本质。纠缠一词,弄得好像粒子之间会有意识,有感应一样。不明白,当初物理学家为什么要给这个现象起了这么个名字。

二、量子力学小白

这就没什么可说的了,对量子力学完全不懂的人,而量子力学又没有经典的经验可以与之相对应,我们怎么解释也都是没有用的。

三、科普人的“误导”

其实这也是无心之过。科普本身就是为了要用通俗的语言把一件不好理解的事情说明白,而科学是严谨的,需要用数学语言进行精确描述。这样科普为了能让吃瓜群众好理解,必然失去科学的严谨性。

那么究竟什么是量子纠缠呢?

首先我们需要了解什么是量子。

那些普朗克常数能发挥明显作用的现象叫做量子现象,这些具有量子现象的微观粒子都可以看作是量子。所以量子不是某种粒子的称呼,而是具有量子现象的微观粒子的统称。

其次我们需要明白,微观粒子具有波粒二象性。

这个性质毫无疑问已经被大量的实验观测所证实。微观粒子跟我们宏观经验世界的物质不同,它们既是物质又是波,不是我们看到过的任何东西。

第三,全同粒子。

这是量子力学里面对同一类粒子的定义,比如所有的电子是全同粒子;所有的中子是全同粒子;所有的质子是全同粒子。

第四,全同粒子有一个特性叫做叠加态原理。什么意思呢,就是说,微观粒子我们不能把它们看作质点,它们的状态只能用波函数来描述。两个粒子的波函数是可以叠加的,道理就跟声波水波的叠加是一样的。

当两个全同粒子形成叠加态的时候,我们无法区分它们是哪个粒子。这个特性也来自波粒二象性。所谓的量子纠缠就是形成叠加态的两个全同粒子的状态。

由于波函数可以覆盖很广的区域,也就是说,即使距离几十公里,甚至是几光年以外,两个全同粒子也是有可能进入叠加态的。

就简单写到这里吧,由于不是写教程所以没有使用任何公式,难免也不够严谨,但是作为科普应该是够了。您需要记住一点,量子纠缠的关键点不是什么有意识参与,而是叠加态原理

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