爱因斯坦的“否定”,诞生“宇宙由纠缠组成”,上帝掷骰子了吗?

爱因斯坦是历史上最著名的物理学家,在物理学领域取得了非凡的成就。爱因斯坦在的1905年也被称为“奇迹年”。

爱因斯坦的“否定”,诞生“宇宙由纠缠组成”,上帝掷骰子了吗?

这一年,爱因斯坦发表了五篇论文,其中后来获得诺贝尔物理学奖包括“光子假说”和“光电效应”,以及“相对论”。这些论文对随后的物理学发展做出了重要贡献,但是,在发表之时甚至只有三个人能理解。在发表这些论文时,爱因斯坦正在专利局工作,是该领域所谓的研究人员。你可以想象当时物理学界认为他是多么荒谬。

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与“相对论”同时代的物理理论还有“量子理论”,二者称为20世纪的两个主要物理学理论。量子理论现在被称为“历史上最成功的物理理论”,量子理论的应用创造了晶体管和半导体领域。

但是,爱因斯坦一生都没有接受过这样的理论,爱因斯坦用“上帝不会掷骰子”这个著名词来批评这种量子理论。

量子理论适用于非常小的物质理论,仅通过“概率”知道小的物质的“位置”。换句话说,某个粒子“在◯◯位置处的概率是81%”和“在☆☆位置处的概率是26%”。爱因斯坦说,他一生都会拒绝量子理论,他认为只有通过掷骰子这样的概率才能知道其位置的理论是“不完整的”。

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相对论几乎是爱因斯坦独立创立的理论,而量子论是由许多物理学家的讨论,发现和努力建立的理论。其中最著名的是布尔倡导的“哥本哈根解释”。但是,爱因斯坦反对这种“哥本哈根解释”,并说他自始至终与玻尔进行了激烈的战斗。

结果,爱因斯坦为量子理论的发展做出了贡献。

爱因斯坦认为量子理论是“不完整的”。因此,爱因斯坦以某种方式试图找到这一理论的矛盾,然后爱因斯坦想出一个思想实验,后来被称为“ EPR悖论”。(爱因斯坦擅长于思想实验,通过思想实验,他想出相对论:“如果我以光速撞上镜子,它反射在镜子里了吗?” )爱因斯坦的“ EPR悖论”将“纠缠”表示为“理论矛盾”,也被称为“幽灵般的超距作用”!但是纠缠很明显确实存在,物理学家研究什么是“纠缠”,这导致了量子理论的发展。

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那么,“量子纠缠”到底是什么?

一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。现在,存在两个分离的量子,无论分离得有多远,当一个量子变化的时候,另一个也会产生相应的变化,这就是“量子纠缠“。下面是一个例子。

两个球在天上飞,一个是红色,另一个是蓝色。这两个球飞行的速度如此之快,以至于肉眼看不到它们。但是,使用特殊的相机拍摄它们时,可以看到飞行球的颜色。

现在,分别用爱因斯坦的主张和玻尔的主张(即“哥本哈根解释”)看看两个球的情况。

爱因斯坦说,如果两个球之间的关系“一个是红色而另一个是蓝色”,则一个球是“总是红色”,而另一个球是“总是蓝色”。事实如此,这是一种很容易接受的想法,没有其他可能性。

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但是“哥本哈根解释”是不同的。玻尔认为,在观察到这两个球之前,它们的颜色是不确定的。换句话说,这两个球在没有被照相机拍摄到时处于“无色”状态,只有在被照相机拍摄时才确定其是“红色”还是“蓝色”。对于很小的物质,例如原子,实际上就是一个球的大小,情况就是这样。

现在,还有另外一件事需要理解。这是“信息“”不能比光更快地传输”的约束,这是爱因斯坦在相对论中提出的理论,也是物理学理论必须坚持的绝对约束。

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“哥本哈根解释”声称,两个球的颜色直到被照相机拍摄才确定。然后,假设当球之间的距离太大以至于需要足够的时间来提高光速时,照相机便会拍摄一个球。结果,假设您知道它是“红色”。然后,在那一刻,您知道另一个球的颜色是“蓝色”。尽管两个球之间的距离都很大,但是当一个球的颜色为“红色”时,另一个球的颜色为“蓝色”。

在一个信息已知的时刻,另一信息似乎彼此同步知道,无论彼此之间有多远,这就是量子纠缠,但是对于他们是否超过光速,科学家还不得而知。

这种“纠缠”不仅是学术上的对象,而且可以将其投入实际使用,那就是“量子计算机”。

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科学家们构建了一对具有纠缠态的粒子,将两个粒子分别放在通信双方,而在无障碍的传输中,将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量,则接收方的粒子瞬间发生变化为某种状态,这个状态与发送方的粒子坍塌(变化)后的状态是对称的,然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方,接收方根据接收到的信息进行变换,即可得到与发送方完全相同的未知量子态。

“量子计算机”正是使用“纠缠”的机制,现在回头看看,正是爱因斯坦质疑的“纠结”,间接的促进了量子力学的发展。

如果“量子计算机”投入实际使用,我们的生活将发生巨大变化。

——全文完——

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