嘗試從通俗易懂的角度解釋鬼魅般的“量子糾纏”現象
量子力學從提出那天起,就像一個有招黑體質的明星一樣,飽受非議。無數在經典力學中成長起來的人們,無論如何也不能接受量子的怪異行為。那就是:量子的狀態在不觀察時是“疊加”的,在觀察時才是“確定”的。
英國物理學家首次拍攝到的量子糾纏圖像
有人開玩笑說:這就像是月亮,在你不看它時,它會在天空中的任何位置,在你看它時,它的位置才確定下來,這是不可能的嘛!
薛定諤甚至為此腦補了一個復雜的實驗,就是他的那只可憐的貓咪,在不打開盒子的時候,它既是死的又是活的,在打開盒子觀察的時候,才能確定它是否死亡。薛定諤認為這簡直荒謬,貓咪的狀態,要么是活的,要么是死的,只是盒子擋住了視線,無法看到而已。
愛因斯坦給出了一個更加簡單的比喻:一幅手套分別裝進兩個盒子,放在地球兩端,打開其中一個盒子,發現是左手的手套,那么另一個盒子里面必然是右手的手套。盒子中手套的狀態是固定的,要么是左手,要么是右手,沒有什么“既是左手又是右手”的“疊加態”,在打開盒子觀察的時候,我們只是看到了手套的早已確定的狀態而已,量子力學就是神棍,不可理喻。
但后來,越來越多的科學實驗,或間接或直接地證明了,量子的疊加態確實存在,是量子世界的真理,不能因為難以理解,我們就否定它。小編今天就做一個比較特別的比喻,嘗試將這種鬼魅般的糾纏解釋得通俗一些:
假設在學校里面有一個管理混亂的班級,混亂到什么程度呢?混亂到班長和副班長自己都忘記了自己究竟是正班長還是副班長。于是兩人就商量決定,我們各自同時是正班長也同時是副班長吧,反正沒什么差別。
直到有一天,學校領導來到這個管理混亂的班里進行突擊檢查,問他們其中一個:“你是班長還是副班長?”他急中生智說:“報告,我是副班長!”于是,在這句話說出口的一瞬間,他就確定成為了副班長,而在教室另外一頭的那個倒霉蛋,就同時成為了正班長。
這兩個糊涂的班長,就像兩個相互糾纏的量子,在不對它們進行觀察時,它們的自旋狀態是疊加態,同時既是上旋也是下旋。一旦觀察者介入,對其中一個量子進行觀測時,被觀測的量子的自旋狀態瞬間固定為其中之一,如果是“上旋”,那么另一個量子的自旋狀態瞬間固定為“下旋”。這一現象是不受距離約束的,不論多遠都會發生的。
但令人不解的是,前面我們提到的兩個糊涂的班長,是有“智慧”的,他們不會對老師說他們既是班長也是副班長,而量子顯然是沒有“智慧”的,但它們卻表現出了如此讓人費解的行為,令整個科學界為之頭痛。
也許這個比喻并不是最恰當的,但希望能從一個側面向大眾解釋量子糾纏的特點。大千世界萬事萬物的真理,也許就隱藏在其中,只要人類的科學知識繼續不斷進步,終有一天,我們會觸碰到那顆塔頂的明珠。
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- 編輯:馬可
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