量子糾纏速度起碼是光速的10000倍，違反相對論了嗎？

2020-10-18 星辰大海種花家

很多朋友在舉例超光速案例時，切倫科夫輻射是必須舉例的對象，但它是介質中的超光速現象，並沒有在真空中超過光速！當然很多朋友又會舉例量子糾纏在任何狀態下都能超光速，而且就是實時的，遠不止光速的一萬倍！果真是這樣嗎？

量子糾纏到底是什麼東西？它真超光速了嗎？

量子糾纏最早應該追溯到愛因斯坦和波爾之間的一場"戰爭"，1905年愛因斯坦以一篇光電現象的論文確立了和普朗克一樣的量子力學的宗師地位，但比較耐人尋味的是無論是愛因斯坦還是普朗克，他們都走向了極端保守的一面，而愛因斯坦則走得更遠一些，畢生都想讓量子力學回歸經典的因果律，因為量子力學的發展，推導出了匪夷所思的違反因果律的結論，為此他提出了一個又一個思想實驗，試圖將已經瘋狂的量子世界重新回歸經典！

從光箱實驗到EPR實驗

1930年第六屆索爾維會議召開，愛因斯坦提出了一個光箱實驗，試圖精準打擊海森堡的公式△E×△t>h/2π不成立，這是量子力學的根基海森堡不確定性原理的數學描述，愛因斯坦試圖通過直擊要害完成量子力學回歸，但很可惜他忘記確認一點，在光箱實驗中他居然忘記考慮了相對論的紅移效應，結果被波爾擊潰，簡直就一敗塗地！

1935年3月愛因斯坦和他的同盟軍波多爾斯基（Boris Podolsky）和羅森（Nathan Rosen）一起，發表了一篇《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎？》，提出了一個一直到現在仍然在持續發酵的實驗：

一個不穩定的大粒子衰變成兩顆小粒子A和B，這兩顆粒子會有兩種可能的自旋方式，假設它是左旋，那麼另一顆粒子必定是右旋，但量子力學認為，在我們沒有觀察它之間，它們的狀態就是不確定的，只能用一個波函數來描述它們！

但當我們觀察粒子A時，它的波函數會瞬間塌縮，隨機選擇了一種左旋或者右旋，那麼為了總體守恆，另一顆粒子必定是另一種自選方式，那麼當兩顆粒子在相隔數萬光年時，兩者是如何做到相互通信的呢？

所以愛因斯坦認為，信號不可能超過光速傳遞，因此粒子A和粒子B在分開之前的狀態就已經確定了，後來觀測到的只是這種確定狀態的信息而已！

這就是三位大神的名字首字母命名的經典實驗EPR佯謬！對于波爾這些量子力學的支持者來說，根本不成問題，因為他們的解釋是兩顆粒子在觀測以前，無論它們相距多遠，都是處在疊加態，也就是跟兩者距離無關，但顯然這個解釋並不能令愛因斯坦服氣！

而當時技術條件有限，愛因斯坦就帶著這樣對溫暖的經典世界無比懷戀和對量子力學的憤憤不平中在1955年4月18日去世。

量子糾纏超光速了嗎？

EPR所設想的那種糾纏難以實現，因而難以用實驗來檢驗。儘管量子力學界從來都不會認為波爾的觀點是錯的，但貝爾不等式的提出有了以實驗檢驗真理的方式，大家肯定是願意圍觀湊個熱鬧了！

1969年，Clauser等人改進了玻姆的EPR模型後，在伯克利、哈佛和德州進行了一系列初步實驗，出乎貝爾的意料的是，除了一個實驗以外，其它實驗都指向了量子論預言的結果！

【貝爾不等式實驗驗證示意圖】

法國奧賽理論與應用光學研究所的阿萊恩·阿斯派克特帶領的團隊在1982年代做了一個著名的實驗，這就是被稱為二十世紀影響最大實驗之一的阿斯派克特實驗，結果是愛因斯坦輸了，同年12月阿斯派克特團隊的論文發表在了《物理評論快報》上。

所以量子糾纏根本就無需用光速來衡量，就像哥本哈根詮釋認為的那樣，在被觀測以前，兩顆糾纏態的粒子即使在相距再遠的距離上，比如宇宙的兩端，它仍然被看成是一個疊加態，而這個疊加態並不是以距離遠近來形容！所以當觀測任何一顆粒子時，觀測的是這個疊加態，而不是單顆粒子。

宇宙中真的沒有超光速的傳遞嗎？

其實還真有，德布羅意提出的德布羅意波就可以遠超光速，而宇宙的膨脹也能超過光速，但無一例外的是兩者有一個共同點，就是無法傳遞信息，這也是狹義相對論中所要表達的光速不可超越的真正含義！

光速就是我們這個宇宙的天花板，但即使達到光速我們也無法跨越宇宙。

相關焦點

  • 有人說量子糾纏起碼是光速的一萬倍,不違反相對論嗎?
    首先我們要明白到底什麼是量子糾纏。在圍觀世界中，當幾個粒子相互作用後，單個粒子所擁有的特性綜合為整體性質，無法描述單獨粒子的性質，只能描述整體的性質，這種現象就被稱為「量子糾纏」！量子糾纏是一個整體性，嚴格來講並不能用速度來描述。當我們試圖觀察其中一個粒子的狀態時，另一個粒子的狀態瞬間就確定下來，同時兩個粒子的量子糾纏現象瞬間就消失了，彼此之間不再有糾纏關係。
  • 量子糾纏速度比光速快萬倍違反了相對論嗎?
    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。
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎？答案顛覆認知
    光速特別是超光速現象大家都特別關心，比如2011年歐洲粒子中心的中微子超光速現象公開以後，引起了極大的關注，因為奧佩拉團隊取得的結果比光速快0.0025%，但最後被證明是個超級烏龍！愛因斯坦的狹義相對論早就告訴我們，宇宙中不可能存在超過光速現象！
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知!
    光速特別是超光速現象大家都特別關心，比如2011年歐洲粒子中心的中微子超光速現象公開以後，引起了極大的關注，因為奧佩拉團隊取得的結果比光速快0.0025%，但最後被證明是個超級烏龍！愛因斯坦的狹義相對論早就告訴我們，宇宙中不可能存在超過光速現象！
  • 為什麼量子糾纏超越光速至少10000倍!但卻不違背相對論?
    為什麼量子糾纏超越光速至少10000倍！但卻不違背相對論？愛因斯坦的狹義相對論指出，光速是不可超越的，也就是說，光速是宇宙中最快的速度，但是為什麼量子糾纏超光速至少10000倍但卻並不違背相對論呢？狹義相對論的速度極限僅指物質的運動。如果某種速度現象不是物質的運動，沒有相對論的約束，有可能超過光速嗎？答案是肯定的，只要不是物質運動的速度，相對論就不會產生約束。到目前為止，還沒有科學家得出量子糾纏超過光速的絕對結論，但它得到了許多權威人士的支持。瑞士科學家最近表示，他們已經在實驗中證明，糾纏亞原子粒子之間的信號傳輸速度遠遠快於光速，達到光速的一萬倍。
  • 量子糾纏速度可超過光速的1萬倍,這與相對論不矛盾嗎?
    也就是說，無論處於糾纏態的粒子相隔是100公裡，還是1光年，疑惑是1萬光年，按照量子力學的觀點，原本屬於一個整體的糾纏粒子，在我們對其中一個進行測量確定其狀態後，另外一個就會立即轉變為與之相對反的對應狀態。
  • 量子糾纏超光速,為什麼沒有違反愛因斯坦的相對論?
    在潘建偉等科學家的領導下，我國已經在量子通信技術領域實現了突破，處於國際領先地位。量子糾纏的概念也隨之火熱了起來。愛因斯坦的狹義相對論認為：光速不可超越，任何物體的運動速度都不能超過真空中的光速。截止目前，沒有發現任何違反相對論的物理現象。
  • 量子糾纏超光速，為什麼沒有違反愛因斯坦的相對論？
    在潘建偉等科學家的領導下，我國已經在量子通信技術領域實現了突破，處於國際領先地位。量子糾纏的概念也隨之火熱了起來。 愛因斯坦的狹義相對論認為：光速不可超越，任何物體的運動速度都不能超過真空中的光速。截止目前，沒有發現任何違反相對論的物理現象。處於糾纏狀態的兩個粒子之間的感應速度比光速快，但這並沒有違反相對論。這是怎麼回事，讓我們來詳細了解一下。
  • 愛因斯坦提出光速是物質運動最高速,那還有比光速更快的速度嗎?
    比如說宇宙空間膨脹的速度、量子糾纏的速度，還有走捷徑的「蟲洞」和曲速旅行等，它們的「速度」都是光速的N倍。1，宇宙空間膨脹的速度的確超光速這從實際觀測和理論兩方面都得到了證實。2，量子糾纏超光速量子糾纏是量子力學提出的概念，根據不確定性原理，兩個糾纏的量子分開後並不確定它們各自的狀態，只是由於觀測確定了其中一個的結果，另一個即使相隔再遠，哪怕是宇宙的另一邊，也會瞬間確定，傳輸速度至少是光速的10000倍，因為它們並沒有傳遞信息和能量
  • 光速恆定,那麼量子糾纏的傳輸速度也是恆定的嗎?
    我在之前的文章《量子糾纏的超光速傳輸有可能就是宇宙暴漲的速度》中提出如果時空本身是量子糾纏的結果，那麼初始時期的宇宙暴漲速度就是量子糾纏速度，確切地說，暴脹發生在宇宙誕生後的10^(-35)秒至10^(-33)秒之間，在這麼短暫的時間裡，整個宇宙的尺寸膨脹了10^26倍。
  • 光速是最快的速度嗎?還有比光速更快的速度嗎?
    光速真的是極限速度？ 我們常常聽到一個說法：光速是最快速度。但事實真的如此嗎？ 其實並非如此，光速是最快速度是有條件的，而且有時它並不快，比如，契倫科夫輻射。在輕水中，光速還沒有帶電粒子的速度快。
  • 利用量子糾纏能實現超光速通信嗎?
    （原標題：利用量子糾纏能實現超光速通信嗎？） 雖然量子糾纏這種「幽靈般的超距作用」的確存在，但我們卻無法利用它來實現星際超光速通信。
  • 宇宙中,存在比光速更快的速度嗎?
    這就意味著，光速c就應該是一個常數。可按照牛頓理論，速度是相對的，取決於具體的坐標系。因此，這就矛盾了。而這正好發生愛因斯坦的時代。 許多科學家為了調和兩個理論的矛盾，提出了「以太」，他們認為光速是相對於以太的。一群實驗物理學家參與到了尋找以太的行列當中。可最終，他們全失敗了，他們不僅沒有證明以太是存在的，相反，他們證明了以太是不存在的。
  • 相對論說光速不能超越,那麼量子糾纏和引力波超光速了嗎?
    量子糾纏的影響是瞬時的，引力波的傳遞速度是光速。相對論描述了在我們宇宙中，有效信息的傳遞速度最快為光速；從愛因斯坦的引力場方程，也可以得到引力波的傳遞速度為光速，這點已被天文觀測所證明。比如在2017年10月16日，人類觀察到的雙中子星合併事件，就距離地球1.3億光年，電磁波和引力波幾乎同時到達地球，證明了引力波的傳遞速度為光速。
  • 量子糾纏和相對論真的是矛盾的嗎?
    愛因斯坦創立的相對論認為物體的運動速度不可能超過光速，光速是宇宙中一切運動的最高速度。但是，量子力學中的粒子糾纏現象具有超光速特點，似乎和相對論是矛盾的。科學史上最不可思議的就是量子力學理論預測的「量子糾纏」。量子糾纏是從量子力學的方程式中得出來的，然後經過試驗證實。
  • 在宇宙中「引力波」比光速快10000倍你相信嗎?
    引力波是愛因斯坦在廣義相對論場方程中的一個解。題主說引力波超過光速萬倍，這完全成立，而且不止萬倍。先從理論上說，黑洞可以吃掉一切物質包括光，但美國ligo卻從兩個黑洞的碰撞中檢測到了引力波，這充分證明引力波的傳播速度超過光速。因為如果引力波與光速相等，應該無法掙脫黑洞束縛。
  • 量子糾纏信息傳遞速度真的超過光速嗎?
    兩個像孿生兄弟的量子什麼是量子糾纏量子力學中最著名的預測要屬量子糾纏了，量子糾纏的超距作用儘管愛因斯坦最早注意到微觀世界中的這一現象的存在，但是這顯然違背了沒有任何物體的運動速度可以超過光速這一條普適原則，因此他認為這種現象是不可能發生的，愛因斯坦將粒子糾纏現象稱為「幽靈般的超距作用」他拒絕承認宇宙的運行如此奇怪，看起來是如此的隨機，並把它的後果比喻為「上帝在擲骰子」。
  • 量子糾纏和相對論的愛恨情仇
    量子糾纏坍塌的速度是超距的，不需要時間的，所以在某種意義上說量子糾纏速度是超過光速的也無可厚非。，他僅僅是想藉此糾纏現象來反駁整個量子理論：在1935年，他和一個博士後研究員按照當時的量子理論推導出來兩個量子之間可以存在一種強關聯性質（這種強關聯愛因斯坦當時並沒有給它們命名，其實質就是量子糾纏），愛因斯坦認為這種強關聯的結果就會導致超越光速的信息傳遞，所以反推出來當時的量子理論並不完善，還有瑕疵，而量子糾纏根本就不存在。
  • 光速不可超越,為什麼宇宙膨脹和量子糾纏都比光速快?矛盾嗎?
    給運動中的物體輸入能量可以進行加速，但物體的移動速度並不會一直增加，而是有極限的，這個極限就是光速。光速為每秒299792.458千米，代表了宇宙間最快的速度，是不可超越的。即使我們在一個以二分之一光速運動的物體上點亮一盞燈，這盞燈所發出的光相對於靜止的我們而言同樣是光速，而並非1.5倍光速，因為光速代表了宇宙中最快的速度，它相對於任何參考系而言都是恆定不變的。之所以出現這種反常識的現象，是因為鍾慢效應導致運動中的物體上時間的流逝速度變慢了。那麼宇宙中真的沒有什麼能夠超越光速嗎？似乎並不是，宇宙邊緣的膨脹速度就遠超光速。
  • 光速限制為什麼對量子糾纏和宇宙膨脹速度無效?
    要回答這個問題，首先要理解光速的定義，以及光速限制的背景和條件，就能明白為何光速限制對量子糾纏、類星體和宇宙膨脹速度無效了。光速限制為什麼對量子糾纏和宇宙膨脹速請仔細體會光速的描述，裡面提到光速之所以不可超越，是因為有質量的物體的運動速度無法達到光速