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1.6 微观粒子好像“双胞胎”,产生“鬼魅般的超距作用”
我们经常在日常生活中听说双胞胎之间的心灵感应现象,在量子世界里,也存在着这种奇妙的“心灵感应”。在微观世界里,如果通过某些技术手段,在原子级别上把一个粒子“切割”成两个更小的粒子,那么,切割形成的两个更小的粒子就好像是同一个妈妈生下的双胞胎,这两个小粒子之间就会像双胞胎一样具有“心灵感应”的特点。两个粒子即使相隔百万光年,只要你对一端的粒子状态进行观测,另一端粒子的状态也会瞬间发生变化。这种变化不受时间和空间的限制,感应速度远超光速。而在经典力学里,完全无法找到类似的现象,是不是非常神奇?
图1.9 量子纠缠(a)
图1.10 量子纠缠(b)
量子纠缠违背了定域实在论。因为在经典力学中,宇宙中的最高速度不能超过光速,爱因斯坦便将这种现象称之为“鬼魅般的超距作用”。但量子纠缠偏偏又是无可辩驳的事实,大量实验表明量子纠缠是微观世界最普遍的一种现象,量子纠缠的“感应”速度至少是光速的1万倍!
在经典力学中,光速存在极限是指一个有质量的物体不能通过加速的方式达到光速,而在微观世界里,量子纠缠的速度是一种感应速度,而粒子本身的运动并没有超过光速,因此量子纠缠并不违背光速极限原理。在测量之前,这一对“双胞胎”实际上仍然是一个整体,当测量其中一个之后,整体性立刻消失,它们就会同时脱离纠缠的状态,展现出“双胞胎”各自的状态,这就是量子纠缠的神奇之处。