量子力學理論為什麼會帶來「超光速現象」？真相其實很簡單

我們都知道量子力學裡面有很多奇怪的結論，其中有一個結論就是：超光速。但是愛因斯坦的相對論告訴我們，世界上任何有質量的物體都無法超光速，那麼這與量子力學所推導出的「超光速」結論就已經衝突了，那麼量子力學為啥會帶來超光速現象，兩者衝突如何解決，今天我就來談談這個問題。

首先你要明白量子力學裡面的一個特點：概率。在微觀世界裡面，我們討論任何物體的運動狀態都不能用「非常確定」的語氣來表達，而必須用「可能性」來表達，也就是用概率來表達。舉一個例子，宏觀世界裡面我們描述一個物體的運動狀態可以用這句話來說：當T=3秒時，物體的位置在x=10米處。但是微觀世界對這個物體的描述卻是：當T=3秒時，物體的位置在X=10米的概率是30%。所以大家體會到宏觀和微觀世界描述差別沒？其實就是宏觀世界用肯定語氣表達，微觀世界用不確定語氣表達。

明白這點後你得知道一個概念「疊加態」，關於這個狀態上一期我已經講解過，不懂可以往前翻下。由於微觀世界必須用不確定語氣來表達，那麼表達某物體的位置，就不能直接說物體在x=10米。而要說物體在x=0、x=1、x=2......x=10等等，每個位置的概率分別是多少。也就是說把X可能的位置對應的概率值都算出來才行。由此可見，描述一個微觀物體的位置肯定比宏觀物體要複雜很多。而當你把微觀物體所有可能的位置概率都算出來後，其實微觀物體就是同時處於這些位置，這就是「位置疊加態」。

那麼為啥這個疊加態會帶來超光速現象呢？這是因為微觀世界有一個非常奇怪的規律，那就是「觀察」會影響到微觀物體的運動狀態。在舉一個例子，假設宏觀世界裡面有一個小球正在地面上滾動，你在T=3秒時去觀察它會發現小球有一個速度和位置。但是我們同時也明白，假設我在T=3秒時不去觀察它，其實小球也是有一個速度和位置，而且這個速度和位置，與我們去觀察時的速度和位置是相同的。換言之，宏觀世界裡面的觀察，只是觀察，不會對觀察的結果造成因果關係。

但是微觀世界則完全相反，當你在微觀世界裡面去觀察，就會影響到被觀察物體的運動狀態，比如本來微觀物體速度是3m/s，被你一觀察速度立即改為9m/s，你不去觀察了，微觀物體速度可能又變成4m/s了。所以對微觀世界進行「觀察」會直接影響到微觀世界的演化進程。有了這個知識，你就能明白為啥會出現「超光速」現象了。

問題的核心在於「概率」，比如此時一個微觀物體同時存在於A、B和C的位置疊加態，A的概率20%，B的概率70%，C的概率10%。此時如果對A位置進行觀察想看看微觀粒子是否在此處，假設觀察到的確存在於A處，那麼觀察的這個時刻，A的位置概率瞬間從20%變到100%，B和C的概率瞬間變為0%。也就是說「觀察」瞬間破壞了微觀物體的「位置疊加態」。最終的效果就是我只對A位置進行觀察，居然瞬間影響到了B和C位置的概率，無論B和C距離A有多遠，這個影響都是瞬間完成的。這個已經通過無數次實驗驗證了，這個作用過程的確是瞬間完成。

所以大家明白量子力學為啥會帶來「超光速」現象了吧，其實指的就是觀察某個位置，會瞬間作用於遠在天邊的另一個位置的事物，這種瞬間作用雖然沒有傳遞有質量的物體，但是卻可以用於傳遞一些抽象的信息。而愛因斯坦相對論則認為：任何有質量的物體都不能超光速。所以量子力學傳遞的瞬間作用其實是無質量的，所以並不與相對論衝突。但是愛因斯坦依然認為這種瞬間作用是不存在的，一個事物要對另一個事物產生因果關係，必須要花費時間，儘快時間也許非常短，但是肯定要花費時間，不可能瞬間完成。

就目前的物理學發展來看，越來越多的證據證明：這個瞬間作用是的確存在。愛因斯坦似乎也有錯誤的時候，但是這也很正常，做學術科研不可能保證自己的成果任何一個部分都絕對正確，都是大家發表出來，相互討論，慢慢推動科學的發展。我是小彭來給您解惑，如果喜歡文章可關注。