看的时候你的大脑可能会有点痛以上是《Veritasium》的情节,但相信我们,这是值得的。
在里面,创始人德里克·穆勒 (Derek Muller) 解释道我们如何知道量子存在,它是如何工作的,并探讨它是否允许超光速通信。
基本上,指出两个粒子可以相互联系,因此一个粒子发生的事情将直接立即影响另一个粒子发生的事情 - 即使另一个粒子距离数光年远。
爱因斯坦对这个理论有疑问,因为本质上,它违背了他的特殊相对理论,它指出没有任何东西的传播速度能够超过光速。 这使得他将纠缠称为“幽灵般的远距离作用”因为他认为整件事很荒谬。
那么纠缠粒子到底发生了什么?正如德里克解释得很好(与他自己的缩小版),要了解纠缠,你首先必须了解自旋。
所有基本粒子都具有称为自旋的属性,这并不意味着它们实际上在旋转,但它确实意味着它们具有空间方向和角动量。
我们可以测量旋转,但这完全取决于我们使用的测量方向。 例如,如果粒子的自旋与我们的测量方向一致,那么我们就说该粒子具有向上自旋。 如果没有,它就会下降。
但我们也可以水平测量旋转 - 这意味着我们有 50/50 的机会旋转与我们的测量(向上)或不(向下)对齐。 这意味着我们可以通过测量来改变自旋方向。
为了测试量子纠缠,你需要使用两个以相同方式制备的粒子。 例如,由能量自发形成。
因为宇宙的总角矩必须保持恒定,所以你可以预测,如果你测量这些纠缠粒子中的一个并且它们具有向上自旋,那么一对中的另一个必定具有向下自旋 - 否则定律宇宙将被破坏。
这意味着,实际上,两个纠缠粒子在测量之前实际上并没有明确的自旋。 在测量第一个粒子之前,它们基本上是无自旋的,然后该值决定了第二个粒子的自旋。
我们知道这是真的,因为即使科学家水平测量粒子的自旋(这应该给它们 50/50 的机会获得向上或向下自旋),第二个粒子总是与第一个粒子具有相反的自旋。
当然,爱因斯坦提出了另一个理论来解释这一点——如果粒子包含我们无法测量的秘密信息怎么办? 如果它们一直都知道它们的旋转是什么,并且正是这一点导致它们总是相反,而不是纠缠,该怎么办?
正如上面的视频所示,科学家们现在已经找到了如何通过一个聪明但令人惊讶的简单实验来测试这一点。 结果很清楚——从统计学上来说,粒子不可能包含隐藏的信息。
这意味着量子纠缠是真实存在的……但新的研究还表明,这种现象不允许我们以超过光速的速度进行通信,这意味着它并不违反狭义相对论。 这至少会让爱因斯坦高兴。
使困惑? 别担心,我们也是。但看上面的视频了解有关量子纠缠如何工作的更多信息,并了解德里克对其背后的科学更好的解释。 一旦你了解了它,就会发现它非常简单,而且绝对令人着迷。
您还可以在下面的新南威尔士大学工程视频中找到有关量子纠缠的更多信息。 我们生活在一个多么奇妙的宇宙啊。
来源:真理