量子纠缠超光速1万倍?“灵魂”存在吗?我们可以瞬间移动吗?传媒

/ / 2015-10-25
量子力学作为物理上的前沿理论,一直被人们津津乐道,甚至有人把它当做噱头来招摇撞骗。 Tips:量子力学QuantumM...

量子力学作为物理上的前沿理论,一直被人们津津乐道,甚至有人把它当做噱头来招摇撞骗。

Tips:量子力学QuantumMechanics,为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。

比如说近年被曝出来的量子波动速读,就骗孩子家长说,书和人的大脑会有量子纠缠,所以根本不用老老实实看,只要快速翻书,这些知识就会自动进入大脑里面。

甚至有些人言之凿凿,说量子纠缠其实就是心灵感应,这也证明了灵魂的存在。甚至有些不严谨的科普文章也说,利用量子纠缠原理,人类就可以实现瞬间移动。

Tips:当几个粒子在相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,这现象为量子纠缠quantumentanglement。

这些奇奇怪怪的言论中,都围绕着一个神秘的物理名词,“量子纠缠”。这到底是什么样的现象?为什么会被人吹得那么玄乎呢?这期视频我们就来好好讲讲。

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什么是量子纠缠?

想要说清楚量子纠缠,我们需要先解释一个概念,也就是不确定性原理。它由物理学家海森堡于1927年提出,也被我们叫做测不准原理。

Tips:不确定性原理,是指你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

这在宏观之中简直是违反常识的存在。观察一辆在马路上行驶的汽车,你可以非常轻松地测出它在瞬间的位置和速度。比如说用雷达装置,通过雷达波反射回来的时间,你就可以确定汽车距离你有多远,只要再测一次,就可以知道它行驶的方向和速度。哪怕用肉眼观察,也就是用光来观测,我们依旧可以得到结果。

但是,当我们把视角放到微观层面的时候,我们却再也没有办法精确的测量和预言它接下来的运动轨迹了。这是为什么呢?

Tips:粒子particle,是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。最早发现的粒子是原子、电子和质子,1932年又发现中子。它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子。

想要观察和测量任何东西,我们只能通过间接的手段。比如说想看到一样东西,你必须有光照在它的上面,再反射回来被我们看见。想研究一个东西是带正电还是带负电的,我们就需要用到磁场,观察它在磁场中的运动方向。这在宏观世界中没什么问题,因为它们又大又重,光不可能把汽车怎么样。

但是在微观世界中,粒子却会被光撞得到处乱窜。这会导致一个现象,就是当你想要精确测量一个粒子的位置时,你需要用波长短的光波,这样光反射的范围小,可以测出比较精确的量。但因为光的波长短,所以施加在粒子上的力不均匀,导致它的运动被扰动的可能更大,你便无法同时测量出这个粒子的速度。

Tips:激光测距仪Laserrangefinder,是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。激光测距仪测量范围为3.5~5000米。

如果你想精确测量粒子的速度,就需要波长长的光波,这样可以在不扰动的情况下判断出它的运动轨迹,但是同时,因为波长长,它的精确位置就会出现误差。结果就是,在测量一个粒子的运动状态的时候,你永远不知道它究竟是在误差范围内的何处,做着这样的运动。

于是,我们描述量子世界中的粒子,只能用一个不确定的概率来表述,这个概率被我们叫做波函数。当我们想要去测量它真正的位置时,这个波函数便会塌缩,变成一个精确的值。

Tips:波函数其实是量子力学中的一个假设,是量子力学中最为基础的概念,贯穿于整个量子力学的始终。波函数的含义主要包括两点:有限性和离散性。

      
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