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量子纠缠速度违反相对论的光速限制了吗?

原标题:量子纠缠速度违反相对论的光速限制了吗?

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,光速是宇宙中的速度极限,任何物体和信息的传播速度都不可能超过光速。

但量子纠缠看起来是一个例外,因为量子纠缠中的两个粒子能瞬间感应到彼此,感应的速度远超光速,不管相距多远都是如此,哪怕是在宇宙的两端。

难道量子纠缠违反了狭义相对论?还是说狭义相对论是错误的?

都不是。

简单说,量子纠缠是没有速度的,它只是微观世界表现出来的一种固有属性,客观存在的现象。

何为量子纠缠?

在两个或多个粒子发生相互作用之后,单个粒子的特性就消失了,只能表现出整体属性,我们没有办法描述每个粒子的性质,只能从整体去描述。这就是量子纠缠。

由于微观粒子成为一个整体,所以不管相距多远,哪怕是无限远,都会存在量子纠缠。

能够看出,量子纠缠本来就没有速度的概念,也就无所谓快慢,有些人宣称量子纠缠就是人类思维的速度,这种观点显然是唯心的,带有强烈的主观色彩,是不可取的。

同时,量子力学中的不确定性和叠加态原理告诉我们,一旦我们对微观粒子实施了观测,粒子的不确定性马上就会坍缩为确定性。

所以,如果我们对纠缠中的任何一个微观粒子进行观测,粒子的状态就会发生坍缩,而另一个粒子的状态也会马上确定下来,两个粒子之间的纠缠态就瞬间解除了。

比如说,如果我们观察到一个粒子的自旋方向向上,那么另一个粒子的自旋方向肯定向下。这并非是信息传递,而是它们原本就拥有的整体属性,而且这种整体属性在我们实施观测的一瞬间就消失了。

这就好比现实中有一双手套,左手套和右手套,分别装在两个密闭的盒子里,这两只手套就处于“纠缠态”,它们是一个整体。

不管这两只手套相距多远,它们都会保持这种纠缠态。即便是相距十亿光年,也是如此。我们打开其中一个密闭的盒子,发现是左手套,那么立刻就能知道另一个盒子里是右手套。

这个过程并没有传递任何信息,当然也并没有违背爱因斯坦的狭义相对论。两只手套始终是一个整体。

当然,上面用手套做比喻其实并不严谨,只是一种通俗形象的比喻,让我们更容易理解量子纠缠是如何发生的。

之所以会有量子纠缠存在,本质上还是因为量子世界的不确定性和叠加态造成的。

有人可能会提到量子通讯技术,认为量子通讯就是利用量子纠缠原理实现的超光速信息传播。

实际上这是对量子通讯技术的误解,任何信息的传播速度都不可能超过光速。我们经常所说的量子通讯技术,并不是利用量子纠缠来传递信息,而只是利用量子纠缠进行量子密钥分发,提升通讯的安全性而已。

通俗来讲是这样的,在我们发送一条信息的时候,如果有人试图偷窥窃取信息,就势必会实施观测,而一旦实施观测行为,量子就会发生坍缩,从纠缠态坍缩为确定态,这种状态的改变是瞬间完成的,这种改变就会引起工作人员的注意,知道有人在窃取信息了,然后重新给信息进行加密。

所以说,量子纠缠与狭义相对论的速度限制本来就没有关系。

最后说点题外话,虽然我们经常说光速是宇宙速度极限,但并不是说光速真的不可超越。狭义相对论中的光速限制是有条件的,这个条件就是:任何具有静质量或携带信息的物体速度都不能达到或超越光速。

言外之意,只要是不传递任何信息,就可以尽情地以光速甚至超光速飞行。

比如说,我们的宇宙自诞生之日就一直在膨胀,膨胀速度远超光速,这也是为什么宇宙只有138亿年的历史,而可观测宇宙直径达到了930亿光年。

宇宙的膨胀只是时空膨胀,时空的不断延伸拓展,这个过程并没有传递任何信息,所以并不违反爱因斯坦的相对论。

上帝并没有关闭超光速的大门,而是为人类留下了一扇窗,让我们可以实现超光速的梦想。这里的超光速并不是指绝对速度,而是相对速度。

比如说,利用时空可伸缩的特性,在操控飞船周围的时空,创造出“时空曲泡”,飞船位于时空曲泡里相对静止不动,而时空曲泡可以以超光速运动。简单来讲就是让飞船前面的时空收缩,让后面的时空扩展。

这其实就是“曲速引擎”科技,在很多科幻小说里都出现过。还有比曲速引擎更快的虫洞技术,这里就不再详述了,虫洞比曲速引擎距离人类更远,看起来更科幻!

来自:宇宙时空观返回搜狐,查看更多

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