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量子纠缠和相对论是矛盾的吗?

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张祥前DS 发表于 2014-10-31 19:04 | 显示全部楼层

作者 张祥前
爱因斯坦创立的相对论认为物体的运动速度不可能超过光速,光速是宇宙中的最高速度。
但是,量子力学中的粒子纠缠现象具有超光速特点,似乎和相对论是矛盾的。
科学史上最不可思议的就是量子力学理论预测的“量子纠缠”。量子纠缠是从量子力学的方程式中得来的。量子力学预言,处于纠缠态的微观粒子,会保持相互关联。比如两个处于纠缠态电子,一个逆时针旋转,另一个顺时针旋转,我们如果把它们分开,即使它们相隔10亿公里,仍然处于纠缠态,保持着相互关联。我们确定了一个电子的运动状态,就可以立即确定另一个粒子的状态。
量子纠缠的神奇之处还有,当你对其中一个粒子测量时会影响这个粒子的状态,并且,这个粒子会把这种影响传到相距10亿公里的另外一个粒子,这种影响的传播速度几乎是无穷大的,尽管二者之间相隔很远的空间距离,没有任何实物之类的东西相连,看起来没有任何方法可以彼此沟通,却可以瞬间把信息传递给对方。这个和爱因斯坦相对论光速在宇宙中速度最大明显相矛盾的,也是和相对论邻域概念格格不入的。
对粒子纠缠的解释,爱因斯坦试图把问题简单化,并且和相对论不矛盾的,爱因斯坦认为,处于纠缠态的两个电子,一个电子逆时针旋转,一个电子顺时针旋转,现在我们人为的把它们拆分,使它们远隔10亿公里,我们观察到一个电子是逆时针旋转状态,几乎同时就可以确定10亿公里外的电子是顺时针在旋转状态。爱因斯坦认为没有真正的超光速。
但是,量子力学的创始人之一的波尔认为,人们在观察电子的运动之前,电子是以逆时针或者是以顺时针旋转运动,是不确定的,你看到了是逆时针旋转,它才是这种状态,电子的运动状态在于你怎么观察。
波尔还认为,处于纠缠态的两个电子,我们就是把它们拆分,相格10亿公里,它们都可以保持相互关联,它们之间的相互作用的信息的传播速度可以为无穷大。
波尔和爱因斯坦长期为粒子纠缠而争论,那么谁是正确的呢?1967年,美国哥伦比亚大学,约翰•克劳泽(John Clauser)用实验证实了波尔的看法是正确的。随后法国物理学家阿兰•阿斯佩(Alain Aspect)进行了更明确的测试,得到了更加确定的结果,以后许多人做了类似实验,消除了一切疑问。
克劳泽与阿斯佩的结果相当惊人,他们证明了量子力学的方程是正确的,纠缠是真实的,粒子可以突破空间障碍而相互关联——对其一进行测量,确实可以瞬间影响到它远方的同伴,我们熟悉的空间障碍好像不存在。爱因斯坦生前认为不可能的“鬼魅般的超距作用”,确实存在。
其实相对论中光速是宇宙中最大速度的观点只是在一些限定条件下才成立。严格的说,相对论中的光速最大,是指相对于我们观察者运动的物体的速度不会超过光速。
比如,两条飞船,相对于我们都是以0.9倍光速运动,只是方向正好相反,在我们观察者看来,这两个飞船之间的确是以1.8倍光速相对运动。
相对论还认为,相对于我们以光速运动的一个观察者乙,乙沿运动方向所在的空间长度为零。这样,在我们观察者看来,乙沿光速运动方向发生任何运动都不需要时间,比如一架飞机从A点飞到B点,同样的飞行速度,AB距离越短所需要的时间就越少,如果AB距离为零,就不需要时间了。
如果我们观察者没有发现乙的空间长度为零,我们只是发现观察者乙所在的空间有物体运动,因而我们也可能认为是这个物体的运动速度太快了,在乙所在的空间中运动速度几乎是无穷大的。看看,相对论也认为某种情况下,速度可以为无穷大。
但是,我们不要忘了,相对论还认为,乙相对于我们以光速运动时候,乙的时间的流逝是太慢了,乙发生的任何事情所经历的过程的时间都很慢,几乎到了静止地步。发生任何事情都要经历无穷大的时间。
这个和以上所说的乙以光速运动所在的空间长度为零,运动不需要时间可是大大的矛盾。如何化解这个矛盾。
统一场论【百度统一场论4版】的出现,可以做出解释,统一场论认为运动于人的描述有关,没有人的描述,宇宙如同照相机的一个定格镜头,无所谓运动和静止。统一场论认为没有观察者讨论运动状态和静止状态是没有意义的。统一场论认为时间的本质只是人周围空间光速运动给人的一种感觉。
统一场论还认为空间本身是时刻在运动的,一个物体以光速运动所在的空间表现出许多不可思议的效应,而相对于我们静止或者以远小于光速运动的物体,如果周围空间运动也可以达到物体在空间中以光速运动所产生的效应,二者应该是等价的。
正确的认识相对论中观察者乙以光速相对于我们运动时候,时间膨胀为无穷大或者空间收缩为零,这种矛盾都是可能存在的一种状态,这些都是我们观察者的一种测量、一种认识,都是可以客观存在的,虽然我们觉得不可思议。
这样看来,波尔的看法是正确的,爱因斯坦把光速最大教条化,真理扩大化就是错误。
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