量子纠缠这一神秘的现象并不涉及能量传递,它不过是信息的奇特联系。若将其误解为需要能量,那便是陷入了用经典物理解读量子现象的陷阱。事实上,这股困惑的力量强大到连爱因斯坦本人也难以摆脱,于是他给量子纠缠冠上了“幽灵般的超距作用”这一名称。
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经典物理的基石是因果关系,爱因斯坦深信只要把握了事物的运行规律,就应能作出确定性的描述。因此,他反对量子力学的不确定性原理,认为其不够完备。爱因斯坦对概率论怀有抵触,用他的天才之脑构想出了多个思维实验,试图挑战当时由玻尔领导的哥本哈根学派。
在物理学史上,玻尔与爱因斯坦在索尔维会议的三次论争堪称一段佳话。这两位物理学巨擘,在相爱相杀中将量子力学推至物理学领域的顶峰。玻尔也在与爱因斯坦的一次次较量中,登上了科学的圣殿,成为了量子力学的领军人物之一。
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在论争中,爱因斯坦施展了他那非凡的智力,构思出了多个“思想实验”。在他的最后一个重量级思想实验中,他以一篇论文形式在《物理评论》上阐述了EPR悖论的量子纠缠现象。而“纠缠”一词,实际上是由薛定谔在阅读爱因斯坦与波多斯基、罗森的联合论文后,首次在给爱因斯坦的信中提出。
爱因斯坦通过其复杂的大脑计算提出的EPR悖论,揭示了一种前所未见的“量子纠缠”现象。这种奇异现象在爱因斯坦眼中,违背了相对论中超光速的限制,显得荒谬绝伦。他以此为核心,反驳了量子力学不确定性描述的荒唐之处。玻尔在阅读爱因斯坦的论文后,起初也认为这种现象不可能存在,因而闭门造车寻找爱因斯坦论证的漏洞,试图在逻辑与数学上推翻其结论。
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但令玻尔意外的是,他并未在爱因斯坦的论证中找到任何破绽,最后却提出了一个与爱因斯坦截然不同的观点。玻尔抛弃了经典观念,选择信任数学和逻辑,认为量子纠缠是有可能发生的。
这场理论大戏,最终以爱因斯坦和玻尔截然不同的回答落下帷幕。当时科技力量难以评判二者的结论,然而随着两位科学巨匠相继去世,通过实验,物理学界最终确认了量子纠缠现象的真实性。
量子纠缠的现象仅在微观世界中发生,源于量子系统的不可分割性。多个粒子相互作用后,其性质会相互缠绕成为整体,无法再单独描述每个粒子的性质,只能探讨整个系统的特性。
为何会这样?目前尚无公认的解释。大多数量子学者对此问题采取了模棱两可的态度,因为没有一个合理的解答。唯一能够清楚解释纠缠现象的超弦理论,却涉及到难以验证的高维空间。
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根据超弦理论,纠缠的粒子实际上在高维空间中是一体的,仅是在不同的三维空间位置投影出来。但这样的高维空间仅存在于普朗克尺度之下的宇宙结构中。
超弦理论中,数学家们构建了一个称为卡拉比丘成桐空间的高维模型,包含六个额外的维度。在超弦理论家看来,这六个维度蜷缩在我们的四维宇宙之中,形成了我们这个宇宙的六维伴生宇宙。
尽管量子现象在高维空间的视角下似乎找到了解释,但很多人认为弦理论虽然精彩,却并非一个可靠的理论。基于数学推导的高维空间可能只是一种设想,未能得到实验证实的理论,再美也可能只是一场空想。弦论预言的超粒子也始终未曾被发现,“宇宙的琴弦”虽激起了无数人探索的欲望,却未能留下任何物质证据。
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因此,源自弦论的超弦理论、M理论所提出的高维空间理论逐渐成为物理学界研究的禁区。无论弦论家们如何才华横溢、激进革命、宣传动人,都无法抵挡现实的无情打击。科学史中,也有很多曾经看似美妙的错误观念。
我们暂且不论对错,弦论的最大失败在于它试图过早地揭示宇宙的奥秘,而科学是一门逐步积累知识的学科。
在弦论的解读中,量子纠缠的粒子之所以能够跨越距离相互感应,是因为在高维空间中,三维世界的距离实际上并不存在。我们看到的似乎是两个或多个分离的粒子,在高维空间中其实本为一体。其他理论对纠缠现象尚未给出合理解释,但至少可以确定,量子纠缠并不涉及信息的传递,也没有能量的参与。
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