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首张量子纠缠照片问世,科学家拍摄到了爱因斯

1935年,爱因斯坦发布了一篇著名的论文:《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的?》,在这篇论文中针对量子力学中的“量子纠缠”现象进行了描述,并且尝试用思想实验来向世人展示量子力学的不完备性和反直觉特征,在这篇论文中首次提到了关于“量子纠缠”这个物理学现象的内容,但是当时的量子纠缠在物理学界还没有一个公认的名称。
薛定谔在看到爱因斯坦的这篇论文后,对爱因斯坦表达量子力学“不完备”的观点表示肯定,同时对量子纠缠这个神奇的现象感到很感兴趣,在和爱因斯坦的书信讨论中提到了“Verschrnkung”这个词,薛定谔本人翻译为“纠缠”,量子纠缠这个现象就这样在两个人的书信讨论中被命名了。
薛定谔在后续的研究中发现,量子纠缠并不只是一个有趣的现象这么简单,而是量子力学一个重要的特征,同时量子纠缠这个特殊的现象,让量子力学和经典力学完全无法混为一谈,因为在经典力学中完全没有和量子纠缠类似的现象,甚至用现有的物理学理论也无法解释量子纠缠。
最让人感到疑惑的是,科学家用了数个世纪来证明“超距离作用”不存在,可是量子纠缠就是一个不折不扣的“超距离作用”,并且还违反了相对论中对信息传递的最快速是光速这个限制,虽然量子纠缠不会传递信息,但是两个量子之间的作用是在瞬间完成的,超越了距离和速度的限制,让人对光速这个宇宙最快的速度感到了疑惑。
量子纠缠是一个颠覆常识的现象,简单描述一下量子纠缠的特征,两个暂时耦合的粒子在分开后,仍然需要被视为一个整体,不论这两个粒子之间距离多远,改变一个粒子后,另外一个粒子的状态就会在“瞬间”发生变化,就算两个粒子相隔一光年,也是在瞬间发生变化,所以量子纠缠才会被称为“超距离作用”!
如果在我们的日常时间中,量子纠缠现象就等于你把一块木头切成两半,一块放到南极,一块放到北极,它们之间仍然存在联系一样。显然,在宏观世界中完全不可能发生类似的事情,这就是为什么量子纠缠让人疑惑的原因。
爱因斯坦本人对量子纠缠这个现象并不满意,他并不是不接受量子力学的理论,而是认为量子力学的理论“不完备”,爱因斯坦认为宇宙中应该存在着没有被人类发现的更深层次物理规律,他仍然坚信宇宙中不存在超距离作用,人类只是目前找不到一个合理解释量子纠缠的理论。
量子纠缠和黑洞对比
上面的这些图片就是科学家拍摄到的“量子纠缠”照片,还有量子纠缠和人类第一张黑洞照片的对比。爱因斯坦称呼量子纠缠为“鬼魅”一样的超距离作用,但是现在的人类利用科技拍摄到了两个短暂处于纠缠状态的量子,证明了量子纠缠的客观存在。让爱因斯坦和薛定谔都无法接受的是,量子纠缠不能用经典力学来解释,如果和量子纠缠类似的现象发生在宏观世界,或许真的可以用“鬼魅”来形容了。
那么,第一张量子纠缠的照片有什么意义呢?
从重要性上来说,量子纠缠和宇宙黑洞两者可能不相上下,一种是宏观宇宙中的致密天体,一种是微观量子世界中的常见现象,都和我们的日常生活没有什么关系,却对人类物理学的发展有着重大的影响。
爱因斯坦一直想用思想实验来向世人揭示量子力学的不完备性,但是他却一直找不到解决办法,就算爱因斯坦用了大量的时间去寻找所谓的“万物理论”,也一直没有任何收获。这就造成了大家都知道目前的量子力学和相对论不完善,仍然需要用这两个理论来处理一些现实问题。
虽然科学家现在无法完美解释量子纠缠,但是这并不妨碍科学家利用量子纠缠来实现一些特殊的技术,比如“量子通信”和“量子计算机”,就是用量子纠缠现象实现的高科技技术。
而这张量子纠缠的照片,代表人类在技术和理论上缩短了微观和宏观世界之间的距离,这个只发生在微观世界的现象同样可以被宏观世界的设备观测到,让我们距离解决量子纠缠难题更近了一步。