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第25章 量子纠缠(第1/6 页)

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一、量子纠缠的神秘面纱

量子纠缠是量子力学中极为神秘的现象之一。当两个或多个量子系统处于纠缠状态时,它们之间会建立起一种特殊的关联,这种关联超越了我们在经典物理学中所理解的范畴。

在量子纠缠中,一个粒子的状态发生改变,无论它们相距多么遥远,另一个粒子的状态会立即发生相应的变化。这种瞬间的影响似乎无视了时间和空间的限制,给人一种“幽灵般的超距作用”之感。

例如,当两个相互纠缠的粒子被分开后,对其中一个粒子进行测量,若测得其处于某种特定状态,那么另一个粒子也会瞬间确定为与之相对应的状态。这种现象让人难以理解,因为在经典物理学中,信息的传递是不可能超过光速的。

量子纠缠的这种特性引发了许多科学家的深入思考和研究。阿尔伯特?爱因斯坦、B。E。波多尔斯基和N。罗森在1935年发表的论文中,对量子力学的完备性提出了质疑,他们认为量子纠缠这种现象似乎违背了经典的物理实在论。埃尔温?薛定谔在研究这一佯谬时提出了EPR操控的概念,进一步加深了人们对量子纠缠的认识。

目前,量子纠缠现象已经在微观粒子如光子、电子,以及介观粒子如分子、巴克明斯特富勒烯甚至小钻石等中被观察到。根据目前实验显示,量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍,这还只是速度下限。虽然量子纠缠的效应不能被用来以超光速传输经典信息,并不违反因果律,但它仍然挑战着我们对物理世界的传统认知。

二、量子纠缠的研究历史

(一)EPR佯谬的提出

1935年,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗》的论文,提出了EPR佯谬。他们设计了一个思想实验,考虑两个曾经相互作用过的粒子,无论相距多远,始终遥相“呼应”。比如两个自旋方向相反的电子,即使它们分别位于银河系两侧,只要一个自旋方向发生改变,另一个也同时随之改变。他们认为对一个粒子的测量不会对第二个粒子造成干扰,并给出一个判据:如果人们毫不干扰一个体系而能确定地预言它的一个物理量的值,则对应于这个物理量就存在物理实在性的一个元素。根据这个判据,他们指出量子力学认为粒子的坐标和动量不能同时具有确定值,因此它的描述是不完备的。

(二)薛定谔的贡献

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