常有人拿量子糾纏速度說事,隔段時間還要弄出一個某科學家已經證實量子糾纏速度超過光速萬倍云云,其實這都是扯淡,是對量子糾纏完全不知道咋回事的炒作,是認識的一個誤區。
量子糾纏沒有速度,是一種現象和微觀世界粒子的固有特性。
量子力學認為,當幾個粒子彼此相互作用後,粒子各自的個性就消失了,擁有了整體特性。這些粒子已經無法單獨描述各個粒子的性質,只能夠描述整體性質,這就是所謂的量子糾纏,或者叫量子纏結。
這群糾纏著的粒子集體特性即便把它們分開到很長距離,理論上可以無限遠,這種糾纏態還存在。其實所謂集體特性說起來也很簡單,就是這種糾纏主要表現在兩個糾纏粒子自旋方向相反,一般表述為一個上旋一個下旋,一個左旋一個右旋。這種狀態在人們沒有觀察時,不知道哪一個粒子是什麼狀態,兩個粒子處於零自旋的糾纏態,就是兩個直積態(product state)的疊加。狄拉克標記表述為:
其中的上下箭頭分別表示粒子自旋的上旋下旋。
宣揚量子糾纏速度和所謂「思維速度」一樣愚蠢。
量子糾纏超光速的來源就是:把兩個糾纏態的粒子分開,觀測其中一個粒子,就知道另外一個粒子狀態。知道了身邊這個粒子自旋方向,就知道了在遠方的那個粒子的自旋方向,不管這個粒子有多遠。
有人比喻為一雙手套,一隻左手套和一隻右手套,當裝著這兩隻手套的盒子沒有打開時,你不知道盒子裡的手套是左手還是右手,處於左右手都可能的「疊加態」。只有打開了一隻盒子,發現了其中裝的是左手套,立刻就知道了另外一隻是有手套。如果這隻盒子距離有1億光年,你也能夠立刻知道了。
但這種現象是不能與光速相提並論的。光速是行進的速度,量子糾纏只是猜謎的速度,就像有些人說思維有速度一樣,想到哪就到哪,其實一寸也沒有移動。如果一定要把量子糾纏與光速相比,怎麼能夠得出10000倍的倍數呢?前面說了1億光年你也立刻知道了,還不到一秒鐘就知道了1億光年遠的那隻手套,1個儒略年是31557600秒,1億年就是3155億秒,即便知道了那隻糾纏態手套花了1秒鐘,也比光速快了3155億倍。100光年呢?還更遠呢?
不確定性原理讓觀測成為測不準,因此毫無信息傳遞價值。
用手套打比只是比較形象,但手套是宏觀事物,與亞原子層次的粒子具有完全不同的性質。由於量子力學不確定性原理,測不準原理導致觀測必定影響量子運動行為,這就給量子糾纏形成了一個悖論。也就是說無論你觀測糾纏著的兩個粒子哪一個,都完全改變了這個粒子的運動狀態,從而無法同時知道粒子的確定位置或動量;同樣另一頭的那個被糾纏的粒子也無法觀測確定,因此量子糾纏完全沒有信息的傳遞和能量的傳輸,只能是量子力學裡面微觀世界性質的一種表述而已。
量子通信正是利用了量子不確定性原理,利用量子糾纏、量子不可克隆定理、隱形傳態等特性,進行密鑰分發,提升通訊安全保密程度而已,與量子糾纏的速度毫無瓜葛。
而且即便兩個量子糾纏能夠發生某種信息傳遞效果,那怎麼把糾纏著的某個粒子送到數光年以外去呢?要知道現在飛得最遠的旅行者1號飛了40多年,才走了223億千米,要飛出1光年半徑的太陽系,還需要飛17000多年呢。所以幻想著量子糾纏超光速的人們首先要想想怎麼把糾纏粒子送到光年以外。
真空光速是愛因斯坦為人類制定的物質運動速度天花板。
愛因斯坦狹義相對論根據科學界數百年積累的實驗數據和理論,通過質速關係,論證了真空光速是我們世界最快速度,是物質運動速度的天花板,無法突破;並且通過洛倫茲變換完美揭示了真空光速不變、光速恆定、光速不可疊加原理,使光速成為現代物理學的一個最重要常數,也是最重要的一根支柱。
但光速不變,光速極限是有前提的,就是物質靜止質量不為零,只要有靜止質量的物體,就無法達到光速。一個質子、一個電子、一個中微子也不行。狹義相對論認為,有靜止質量的物體如果達到光速,動能將會趨於無窮大。整個宇宙質能都不是無窮大,因此只能是個悖論。任何有靜質量物體不要說超過光速,只要達到了光速,整個世界就將崩潰。
質速關係公式表達為:m=m0/√(1-v/c)
式中,m表示相對論質量,m0表示靜質量,v代表物體運動速度,c為光速,準確值為c=299792458m/s。這個公式明確表示了物體慣性質量隨著運動速度的增加而加大,速度趨於達到光速時,慣性質量趨於無限大。
世界上存在或者可能存在的超光速現象,都不是物質運動。
而所謂的量子糾纏、宇宙膨脹、蟲洞穿越、曲速航行都不屬於物質運動速度,只是某種看似超過光速的現象,與物質運動速度無關。這些在時空通訊過去回答和文章中多有闡述,有興趣者可以前往查閱,這裡就不囉嗦了。
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