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有网友问:量子纠缠的能量来自哪里?为何它们能无视浩瀚距离相互感应?

2020-02-15  育则维善...

量子纠缠(quantum entanglement)不需要能量,因为它不传输任何信息。认为它需要能量,是因为你还是在以经典认知来看待量子效应。不过这是所有人都会有的困惑,爱因斯坦也不例外,所以爱因斯坦将量子纠缠称为“幽灵般的超距作用”

所谓的经典认知就是决定论,爱因斯坦坚信如果掌握事物的运转规律,就能给出确定的描述,所以他认为量子力学的不确定描述是不完备的。爱因斯坦看不惯概率论,于是就用他那天才的大脑设计了好几个思维实验,企图击溃当时以玻尔为首的哥本哈根学派。

关于玻尔与爱因斯坦在索尔维会议上的三次交锋,可以说是物理学史上的一段佳话,相爱相杀的两人共同将量子力学推向了物理学的巅峰。玻尔也在与爱因斯坦的一次次交锋中走向了神坛,成为量子力学的重要领军人物。

而爱因斯坦也在交锋中,运用他那疯狂的大脑了提出了各种精彩的'思想实验”,而最后一个最重量级的思想实验,更以论文的形式发表了在了《物理评论》上,核心内容就是描述量子纠缠的EPR佯谬。而“纠缠”这个词也是薛定谔看到爱因斯坦与波多斯基、罗森联名发表的论文后,在给爱因斯坦的信件中首次提出的。

EPR佯谬描述的“量子纠缠”现象,是一种从未被世人观察到,仅以当时刚构建的量子力学基础阐述,经爱因斯坦大脑疯狂运算81个脑回路后,炮制出来的一个看似虚无缥缈毫无真实感可言的幽灵。

一对神奇的粒子可以在无视距离的完全分离后,仍能产生神秘的联系,这在爱因斯坦看来是违背了相对论的超光速限制的,是不可理喻的。他以这一核心论点驳斥了量子力学不确信性描述的荒谬。在看到爱因斯坦的论文后,玻尔起初也认为不可能存在这样的现象,于是闭门检查爱因斯坦论文的漏洞,试图在逻辑上以及运算上扳倒爱因斯坦的推论。

然而,玻尔这次并未发现爱因斯坦的任何错误,但最后却给出一个和爱因斯坦完全相反了答案。玻尔抛弃了经典认知,选择相信了数学与逻辑推论,认为量子纠缠现象是可能存在的。

一场史诗大戏就在一个否定,一个肯定的回答中落幕。当时的科研实力无力对爱因斯坦与玻尔的最终答案做出评判,不过在两位大神双双离世后,物理学界还是通过实验给出了最终的检验结果:量子纠缠现象确实存在。

量子纠缠成了一种纯粹发生于微观世界的现象,源于量子系统的不可分割性,即当几个粒子彼此相互作用后,粒子们所拥有的特性可能纠缠在一起成为一个整体,各个粒子的性质再也无法被单独描述,只能描述整体系统的性质。

为什么会这样?没有公认的回答。大多数量子力学的学者也是睁一眼闭一眼的态度对待这个问题,因为无法给出一个合理的回答。唯一能阐释清楚的超弦理论,却涉及高维空间而无法验证。

基于高维空间的概念,弦论把量子纠缠解释为粒子在高维空间的三维投影,即纠缠的粒子实际处于高维空间中,本就只有一个,只是投影到了不同的三维空间位置而已。只是这种高维空间只存在于普朗克尺度之下。

以上为超弦理论中,数学家构建的高维空间模型,又称卡拉比丘成桐空间,共六个维度。

在超弦理论的理解中,这六个维度卷缩在我们这个四维宇宙的普朗克尺度下,相当于我们这个世界的一个六维伴生宇宙。

量子的种种奇异现象都可以在高维空间下得到解释。不过大多数人认为弦理论只是一个精彩的理论,却不是一个可信的理论。基于数学推导出来的高维空间可能只是一种假想,无法实验验证的理论,再美妙可能也只是一个美丽虚幻的梦。弦论预言的超粒子也从来没有找到,“宇宙的琴弦”撩拨了太多人的心弦,却至今没有留下任何物理性的实证。

所以源于弦论的超弦理论、M理论的高维空间理论逐渐沦为物理学研究的禁忌。无论弦理论家有多么无比的才情,激进的革命,以及动人的宣传,终抵不过现实的打击。科学史上也确实有许多错误的思想曾经看上去是那么的美妙。

先不去评判对错,弦论最大的失败在于太过早去触及宇宙的本质,而科学是一门循序渐进的知识获取体系。

最后的最后,再回答一下题主的问题。量子纠缠的粒子之所以能忽视距离而相互感应,在弦论的解读下,三维空间中的距离对于高维空间来说,并不存在。我们看见的只是我们能看见的两个或多个粒子,在高维空间中,那就只是一个粒子而已。而除了弦论的其他理论对此还没有任何解释,但至少量子纠缠的并不涉及信息的传输,也没有能量的参与。

来源想法捕手,读科学,聊宇宙

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