量子纠缠速度可超过光速的1万倍，这与相对论不矛盾吗？

量子力学是研究微观粒子领域运动状态变化规律的一门学科，它从19世纪末期开始兴起以来，由于能够很完美地解释一些原子和亚原子层面上的物理现象，而这些又是经典力学和经典电动力学所不能圆满进行解释的，因此量子力学逐渐改变了人们对物质世界组成及其运动规律的认知，并在此基础上形成了原子物理学、核物理学等一大批新兴学科，而目前我们所依赖的计算机技术、芯片技术、通讯技术等众多领域，都是得益于量子力学发展所带来的重大变革和技术创新。

牛顿的经典力学主要揭示的是宏观世界中的物体运动规律，相信大家在学生阶段学习物理时，对牛顿力学中的诸多公式所带来的复杂问题印象深刻，虽然我们身处宏观世界，对于这些力学现象的原理理解起来也大费周折。而量子力学作为研究微观世界的科学理论，它所表达的核心观点：“微观粒子物理体系的状态可以由波函数进行表示，而波函数的任意线性叠加结果仍然能够代表体系可能的一种状态”，充分说明了微观世界具有一定的随机性，虽然我们不能以宏观世界的不确定性来简单地理解这种随机性，但量子力学无疑超出了我们对宏观世界的想象，有时甚至会颠覆我们在宏观世界中的日常思维。

相信大家都听说过量子纠缠这个概念，从本质上来说，量子纠缠就是量子力学领域中的一种超远距离状态下的相互作用，用比较形象的语言来描述，那就是在微观世界的量子系统中，会存在着相互处于纠缠状态的一对粒子，即使它们被放置于非常非常遥远的两个地方，都能够感应到对方的存在和变化。按照量子力学的说法，如果两个粒子的自旋处在纠缠状态，那么无论它们相隔多远，如果观测者对其中的一个粒子进行探测，假如测得的粒子自旋为1/2，那么与之对应的另一个纠缠粒子便会立即坍缩到-1/2自旋的量子态。也就是说，无论处于纠缠态的粒子相隔是100公里，还是1光年，抑或是1万光年，按照量子力学的观点，原本属于一个整体的纠缠粒子，在我们对其中一个进行测量确定其状态后，另外一个就会立即转变为与之相对反的对应状态。

这个听上去是不是觉得不可思议，就连包括伟大的科学家爱因斯坦都是这种感觉，于是爱因斯坦、波多尔斯基、罗森3位大佬，根据量子力学所描述的理论原则提出了EPR佯谬的观点，主要依据是宇宙的速度上限是光速，任何物质，包括信息的传递都不可能大于光速，像量子纠缠的这种“鬼魅般”的超距作用的产生，是由于之前作为整体存在的粒子，在分裂的瞬间，其产生的两个粒子的运动状态（自旋）其实都已经确定了下来，我们对它们进行的测量其实只是获取了它们的信息，而量子力学在微观世界的适用，则是我们无法通过现有手段去探测到更深层次的信息而已。

而哥本哈根派量子力学的代表玻尔做出了明确的反击，指出在粒子在分裂之前还是之后，都是一个统一的整体，而人类对它们的观测，则引发了粒子运动状态即自旋的改变，不能用经典力学的观点来理解微观世界的量子现象。量子力学和相对论固然是物理领域最重要的两大基础理论，但是它们的出发点和解释物质运动变化的原理是处于两个层面之上的，无论是哪种理论都无法说服或者推翻对方，这也是现代物理学的魅力所在。

根据爱因斯坦狭义相对论，任何有质量的物体都无法加速到光速，因为在洛伦兹变换的推导之下，可以描述出物体在运动状态下，其运动质量与运动速度之间的关系，即M=M’/√，运动速度越快，其运动质量就会越大，达到这个速度所需要的能量就会越大；而当运动速度接近光速时，其运动质量就会接近无穷大，按照质能等价方程E＝m*c^2，要达到这个速度所需要的能量就会无穷大，这显然在现实世界中是无法实现的。不过，爱因斯坦的光速不变和光速最大理论，有个重要的条件就是零质量的物质可以达到光速，比如光子，一经产生就可以不用加速就达到光速。

按照量子力学的观点，量子纠缠实质上是一种特殊情况下的复合系统量子态表现，它具有不可分解性，不能将之前整体的系统特征，再通过简单地分解，使其成为系统不同量子态的成员的张量叠加，即使是分解之后的两个粒子，它们之间也不会进行任何的关联性信息传递，而不传递信息的速度，不适用于爱因斯坦的相对论，因此，我们说处于量子纠缠态的粒子之间的运动，无论是它们相隔多远，其变化之间的规律根本就不会违反相对论。这里需要指出的一点，现在我们所发展和应用的量子通讯技术，并非以超光速进行实现通讯信息的传递，实际上它的速度也只是电磁波的速度，这里的量子指的是一种特殊的加密技术而已。

现在还有一个看似和相对论矛盾的问题，就是宇宙膨胀速度超过光速的事实，根据哈勃定律我们可以计算出在距离地球326万光年处，目标星系远离我们的速度约为67公里每秒，这也就意味着距离我们146亿光年之外，目标星体的退行速度就已经超过了光速。但是这个速度仅仅是空间的膨胀速度，其中也没有传递任何信息，因此同样也不违反相对论。