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刷爆朋友圈的量子纠缠究竟是什么


每天都有人引爆朋友圈,今天是一篇叫《张杨导演,我爱你。》的文章。


在文章中,自称“小二姐”的作者叙述了与电影《冈仁波齐》导演张杨结识之后的种种纠葛。这篇文章被大量转载,很快就突破了10万+。


在文章中,作者写道:



科学研究说,世界上有量子纠缠这个说法,从我出生起,我便开始与你有了纠缠,我们都知道,我们就是前世的夫妻。因为相处仅仅只有一个月,却有极其强烈的信心我们就是对方的彼此。我们聊起小时候时,似乎你在做什么,我的状态也会随着你在变化。我在做什么时,你的状态也会随着我的在变化。


这让很多读者发出了灵魂一问:“量子纠缠”到底是个什么鬼?


现代物理学里,论起容易被误解的领域,量子力学毫无疑问是第一名,而量子纠缠在其中少说也能排上前三名。


所以让我们话先说在前头:量子纠缠对于宏观物体——换句话说,你眼睛看得见的所有东西——都没有任何你能感受到的影响。虽然情话怎么说是当事人自己的事儿,但烦请围观群众千万别当真,量子纠缠不是这个意思。玫瑰即使换了一个名字也依旧芬芳,而迷恋的感受就算被当事人以量子之名称乎,也还是和物理学毫无关系。


那量子纠缠到底是啥呢?


很多人都听说过薛定谔的猫。但很少有人知道的是,薛定谔其实是在反对这只可怜猫半死半活的“叠加态”。他说,如果按照某些物理学家的观点,一个微观粒子可以同时处在两种状态的叠加态,那我往盒子里放毒药,让这个粒子的状态来决定猫的生死,那岂不是猫也处于死活的叠加态吗?用他的原话说,这是个“非常荒谬的例子”。


爱因斯坦则直接认为,叠加态这玩意儿根本就不成立。


但是今天大部分的物理学家都认为爱因斯坦错了。猫虽然不能叠加(恋爱中的人也不能),但粒子真的能。不但一个粒子能,两个以上的也能。只要满足特定的条件,二者就可以作为一个整体,同时处于叠加态中,而不能把其中的粒子单个拆出来看待(说得严格点儿, 是2个以上粒子的状态无法写成多个单粒子态的直积)。比如有一种纠缠态是,只要没有外界干扰,当A粒子处于0态时,B粒子一定处于1态;而当A粒子处于1态时,B粒子一定处于0态。


这种多个粒子间的奇特联系,就是量子纠缠。


这件事情曾经被爱因斯坦称为“鬼魅的超距作用”(spooky action at a distance),并以此来质疑量子力学的完备性,因为这个超距作用违反了他提出的“定域性”原理,即任何空间上相互影响的速度都不能超过光速。这就是著名的“EPR佯谬”。


不幸的是,一次又一次实验都表明,量子力学是对的,而爱因斯坦则错了。最近一次实验发生在去年,中国的“墨子号”量子卫星在1200千米的空间尺度下证明,量子力学还是对的。在合适的条件下,两个粒子真的可以产生这种关联。


确实,这种跨越空间的联系听起来十分浪漫,被拿来用作爱情的比喻很可以理解。无从知晓另一位当事人看到这个比喻时的心情,但站在我们的立场上,还是必须友情提醒一下,如果你也想效仿这个比喻,那么它有几个隐患:


第一,量子纠缠是微观粒子之间的联系,虽然原则上大一些的宏观物体也不是没有可能形成纠缠,但基本上几亿亿亿亿分之一秒内就会解除。这个事情寓意不太好——要是涉及到大人物,感觉纠缠就会马上维持不住。


第二,量子纠缠并不限定在2个粒子之间,完全可以涉及到3个甚至更多的粒子,每一个都会影响到其他粒子。同样地,虽然每个人心中都有理想爱情,但这件事情对很多人而言也是寓意不太好……


第三,量子纠缠只说粒子之间有联系,没规定什么样的联系。固然可以两个粒子状态一直都相同,但也可以比如说一直都相反。要是亲密关系双方每时每刻都南辕北辙,这个就会有点尴尬。


第四,量子纠缠是一种很脆弱的关系,毕竟量子叠加态本身就很脆弱:只要你看一眼就能知道猫的死活,一束光子打过去做一下观察就能定下粒子的状态同时打破它的纠缠。所以实践中制造量子纠缠态都要十分小心。如果爱情关系也是这样的话,那真是字面意义上的见光死。


所以,情话的归情话,物理的归物理。两情相悦的时候说什么都无所谓,但公开表白的时候乱用比喻的确要小心,万一对方不领情,那漏洞就不是甜蜜而是尴尬了。

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