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把纠缠粒子放在宇宙两端,是否能继续相互关联?

纠缠粒子分隔宇宙的两端,是否还能继续互相关联?答案是:当然可以!

原因很简单,题目中的“纠缠粒子”里的“纠缠”二字已经决定了这种互相关联的关系。我们下面来慢慢细说。

量子世界闹鬼?量子纠缠――鬼魅般的超距作用

在量子力学发展之初,以爱因斯坦为首的旧量子论老古董科学家对玻尔为首的新量子力学哥本哈根学派进行了强烈批判和坚决反对,每一次在学术会议上碰面,爱因斯坦都会挖出一堆量子力学的BUG,但是爱因斯坦提出的在所有的批评意见都被睿智的玻尔一一化解。

到了1935年,这一年例行举行的索尔维会议在二战的阴霾下举行,由于自己犹太人身份远避大洋彼岸的美国的爱因斯坦没有参加,但他并没有闲着,他和两位科学家波多尔斯基和罗森在学术期刊《物理评论》上联名发表的名为《可以认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文,对量子力学的完备性提出了强烈质疑。

里面提出了一个被称为EPR(三人名字的首字母)悖论的量子力学推论:用特殊方法制造一对光子,根据守恒定律两者的量子态(微观粒子的状态)将存在关联(相同或相反),我们用光路把它们分开到相反方向,按照量子力学,由于测量前两个光子的状态未知,在测量后才随机坍缩到一个确定的状态(玻尔他们是这么说的),因此当两个光子已经分开到足够远的时候,进行测量,两个光子会同时坍缩到一个随机状态。因为当我们测量A光子,A光子的状态就确定了,同时因为AB光子的状态关联,B光子的状态也就同时确定了,这理论上是不需要时间的。

那么问题来了,这两个光子已经分开到足够远的距离了,比如题目所说的宇宙的两端,B粒子是如何获得A粒子的状态从而完成坍缩的?这不是超光速了吗?严重违背了狭义相对论了。爱因斯坦称这是“鬼魅般的超距作用”亦称“远距离闹鬼”。

玻尔的反击――测量前不存在两个光子

爱因斯坦提出的这个悖论直指量子力学的咽喉,但睿智的玻尔在看完EPR论文后很快就把爱因斯坦的杀招给破了。玻尔根据量子力学的原理指出,在测量前并不存在这两个独立的光子,并不存在两个互相关联的光量子态,在测量前它是一个整体,只有一个波函数(微观粒子的状态函数,可以理解为所有可能状态的集合),用人话说就是在测量前AB光子只有一个【AB】波函数,而不是一个【A】波函数加一个【B】波函数。它是一个整体,共有一个量子态。在测量A的那一刻,【AB】才坍缩为【A】和【B】,也才有了两个光子,因此,B并不需要在A被测量时获得A的状态,因为测量【A】光子时并不是【A】光子的波函数坍缩,而是【AB】整体的波函数坍缩,单个波函数坍缩理论上是不需要时间的。

至于为什么波函数坍缩不需要时间?不知道……此时你只能用量子力学大神费曼的话:“没有人真正懂量子力学”来自慰了,没有人知道

上面的描述有点绕,但这种现象是量子力学特有的,我无法讲出一个恰当的日常化比喻,所以看不明白只能反复再看一遍了……

总结

从上面的描述中可以看到,只有在测量发生时,系统的波函数才会坍缩,而波函数坍缩后,纠缠的粒子也就不再纠缠了,因此,既然说是纠缠的粒子,就意味着波函数并未坍缩,关联也就依然存在。