看的時候你的大腦可能會有點痛以上是《Veritasium》的情節,但相信我們,這是值得的。
在裡面,創辦人德里克·穆勒 (Derek Muller) 解釋道我們如何知道量子存在,它是如何工作的,並探討它是否允許超光速通訊。
基本上,指出兩個粒子可以相互聯繫,因此一個粒子發生的事情將直接立即影響另一個粒子發生的事情 - 即使另一個粒子距離數光年遠。
愛因斯坦對這個理論有疑問,因為本質上,它違背了他的特殊相對理論,它指出沒有任何東西的傳播速度能夠超過光速。 這使得他將糾纏稱為“幽靈般的遠距離作用”因為他認為整件事很荒謬。
那麼糾纏粒子到底發生了什麼事?正如德里克解釋得很好(與他自己的縮小版),要了解糾纏,你必須先了解自旋。
所有基本粒子都具有稱為自旋的屬性,這並不意味著它們實際上在旋轉,但它確實意味著它們具有空間方向和角動量。
我們可以測量旋轉,但這完全取決於我們使用的測量方向。 例如,如果粒子的自旋與我們的測量方向一致,那麼我們就說該粒子具有向上自旋。 如果沒有,它就會下降。
但我們也可以水平測量旋轉 - 這意味著我們有 50/50 的機會旋轉與我們的測量(向上)或不(向下)對齊。 這意味著我們可以透過測量來改變自旋方向。
為了測試量子糾纏,你需要使用兩個以相同方式製備的粒子。 例如,由能量自發形成。
因為宇宙的總角矩必須保持恆定,所以你可以預測,如果你測量這些糾纏粒子中的一個並且它們具有向上自旋,那麼一對中的另一個必定具有向下自旋 - 否則定律宇宙將被破壞。
這意味著,實際上,兩個糾纏粒子在測量之前實際上並沒有明確的自旋。 在測量第一個粒子之前,它們基本上是無自旋的,然後該值決定了第二個粒子的自旋。
我們知道這是真的,因為即使科學家水平測量粒子的自旋(這應該給它們 50/50 的機會獲得向上或向下自旋),第二個粒子總是與第一個粒子具有相反的自旋。
當然,愛因斯坦提出了另一個理論來解釋這一點——如果粒子包含我們無法測量的秘密訊息呢? 如果它們一直都知道它們的旋轉是什麼,而正是這一點導致它們總是相反,而不是糾纏,該怎麼辦?
正如上面的影片所示,科學家現在已經找到瞭如何透過一個聰明但令人驚訝的簡單實驗來測試這一點。 結果很清楚——從統計學上來說,粒子不可能包含隱藏的訊息。
這意味著量子糾纏是真實存在的? 但新的研究也表明,這種現像不會讓我們的通訊速度超過光速,這意味著它並不違反狹義相對論。 這至少會讓愛因斯坦高興。
使困惑? 別擔心,我們也是。但看上面的視頻了解有關量子糾纏如何工作的更多信息,並了解德里克對其背後的科學更好的解釋。 一旦你了解了它,你會發現它非常簡單,而且絕對令人著迷。
您還可以在下面的新南威爾斯大學工程影片中找到有關量子糾纏的更多資訊。 我們活在一個多麼奇妙的宇宙。
來源:真理