為什麼會產生量子糾纏的現象

2021-03-05 09:21:57 字數 5606 閱讀 5846

1樓:匿名使用者

兩個粒子的外部資訊是共同的,一個糾纏量子動了,另外一個糾纏粒子便會互動。它們的內外部資訊是一體的,永遠沒有距離,彼此不分。量子糾纏是一個內外資訊的問題,小粒子可以糾纏,大粒子也可糾纏,兩個糾纏的粒子資訊是一樣的。

如果來了一個新粒子和其中的一個發生糾纏,就必須資訊同化,自然多餘的資訊就給了那落單的粒子了。在外來粒子取代原有粒子的同時,在外部資訊改變中,粒子內部資訊同時發生改變。

知識拓展:

量子糾纏(quantum entanglement),或稱量子纏結,是一種量子力學現象,是2023年由愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出的一種波,其量子態表示式:其中x1,x2分別代表了兩個粒子的座標,這樣一個量子態的基本特徵是在任何表象下,它都不可以寫成兩個子系統的量子態的直積的形式。定義上描述複合系統(具有兩個以上的成員系統)之一類特殊的量子態,此量子態無法分解為成員系統各自量子態之張量積(tensor product)。

量子糾纏技術是安全的傳輸資訊的加密技術,與超光速傳遞資訊相關。儘管知道這些粒子之間「交流」的速度很快,但我們目前卻無法利用這種聯絡以如此快的速度控制和傳遞資訊。因此愛因斯坦提出的規則,也即任何資訊傳遞的速度都無法超過光速,仍然成立。

實際上的糾纏作用並不很遠,而且一旦干涉其中的一方,糾纏態就會自動消除。

理論產生

從19世紀末到20世紀初,量子力學快速發展並完善起來,解決了許多經典理論不能解釋的現象,大量的實驗事實及實際應用也證明了量子力學是一個成功的物理理論。但是關於量子力學的基本原理的理解卻存在不同的解釋。

眾多的物理學家在自己觀點的指引下,對量子力學的基本解釋提出了自己的看法,主要有三種:傳統解釋、ptv系統解釋和統計解釋,這三種解釋之間既有區別又有聯絡。

傳統解釋出發點是量子假設,強調微觀領域內每個原子過程或基元中存在著本質的不連續,其核心思想是玻爾的互補原理(並協原理),還接受了玻恩對態函式的概率解釋,並把這種概率理解為是同一個粒子在給定時刻出現在某處的概率密度。ptv系統解釋的代表是玻姆,這種解釋試圖通過構造各種隱變數量子論來尋找量子力學的決定論基礎,即為態函式的概率解釋建構決定論的基石,目的是在微觀物理學領域內恢復決定論和嚴格因果性,消除經典世界同量子世界的獨特劃分,回到經典物理學的預設概念,建立物理世界的統一說明。統計解釋認為態函式是對統計系統的描述,量子理論是關於系統的統計理論,這個系統是由全同地(或相似的)製備的系統組成,不需要一個預先確定的動力學變數的集合,是一種最低限度的系統解釋。

上面講到三種觀點之間,是既有聯絡又有區別,正是由於各方都堅持己見,才有了著名的愛因斯坦與玻爾之間的論戰。(愛因斯坦說:「上帝不擲骰子。

」玻爾說:「親愛的愛因斯坦不要指揮上帝做什麼。」)量子糾纏才被愛因斯坦以一個悖論的疑問提出。

量子糾纏就此提出。

2023年9月,玻爾在科摩會議中首度公開地演講他的互補原理,由於他採用了大量的哲學語言來闡釋互補原理,使大家感到震驚與困惑。當時大多數人對於測不準關係及互補原理的深刻內涵還不大明瞭。幾個星期後在布魯塞爾舉行的第五屆solvya會議,包括玻爾、愛因斯坦、玻恩、薛定諤、海森堡等世界最著名的科學家都出席了這項盛會。

玻爾在會議中重述了他在科摩會議上的觀點。由於愛因斯坦並未參加科摩會議,因為目前地球上面能干擾量子糾纏的環境基本沒有,他出席了也沒有任何的證明量子學還是在他的知識理論下。但他知道,量子糾纏在黑洞,及更小的等級時絕對會干擾量子糾纏,這還是他首次聽到玻爾親自闡述互補原理和對量子力學的詮釋。

2樓:匿名使用者

量子糾纏現象的解釋:光量子質量為零,傳播速度為光速,糾纏在一起的量子他們之間的相對時空勢能是零,相對於光量子之間時間是停止的,也就是說他們可以實現瞬間移動,他們只是時空勢能的特殊表現,在不同時空接收到宇宙波重新轉換為光量子。我們可以認為他們就沒有分離過,他們只是瞬移了。

還有一個更燒腦的實驗。ab為實現量子糾纏的單光子,a在得到干涉條紋後,如果再檢測b的偏振性會擦除掉a的干涉現象,對於觀察者來說就是未來改變過去,實際上是時間流速變了,我們看到的光一直是過去的光,因為光速下時間是停止的。延遲量子擦除實驗,證明了我們看到的光是過去的光。

3樓:匿名使用者

時間膨脹是說時間並不是永遠以我們感受到的現在的這種速度進行的,它也會發生變化.它一般是和速度有關的.速度越快,越接近於極限速度,時間就會越慢(這裡有個名詞:

極限速度.我們所處宇宙的極限速度是光速,但並不是所有的宇宙其極限速度都是光速,可能更快,也可能更慢).舉個設想的例子說吧,假如有一個人一分鐘的心跳是60下,當他高速運動時,如果速度足夠大,他的心跳可能會變成40下,20下,甚至更慢.

因為隨速度的增加,他的時間變慢了,他自身的新陳代謝也隨之變慢.這樣,相對於他的時間就發生了膨脹. 我們通常會認為,光波的速度因與我們運動的方向相同或相反或取各種中間角度而有所不同。

令人驚奇的是,愛因斯坦卻認為事實上不會是這樣。20世紀初,愛因斯坦就認識到,我們的時空觀並不完善。他是通過分析電和磁相結合產生電磁輻射(例如光輻射)特性的規律得出這個結論的。

他認為,如果光在一切測量中具有協調一致的特性的話,在物理學中光速必定扮演著主要角色。特別是,真空中的光速必須不變,無論光源和觀察者做什麼樣的相對運動,真空光速總是每秒三十萬千米。 17世紀,牛頓曾提出過一個相對性的經典說法。

當時他主張,作為參照基準的參考框架,無論做什麼樣的勻速直線運動,都不會對實驗(包括物理的運動)產生影響。愛因斯坦認為這種說法與他的電磁學理論格格不入,當他試圖搞清楚以光速運動的觀察者所看到的光波將會是什麼樣時,他遇到了糾纏不清的情景。於是他清醒地認識到,為了在物理學領域取得協調一致的答案,就不能把空間只是看成供我們生活居住的容器。

它還必須具有某些特性,例如人們以高速運動時,時間尺度將會改變,同時,空間尺度也會改變。在這個意義上,空間和時間是纏繞在一起的,空間和時間原是同一件事物不同的相對表現形式。 牛頓的絕對時空就是哲學或人們通常意義上所感受的時空,即在每一刻,都對應整個宇宙的某一態。

從牛頓的絕對時空看來,這星光傳播過程中,時間就一直在變大,在膨脹。 現今世界上最具權威的美國《科學》雜誌,最近一期一篇文章明確指出,宇宙膨脹不是光的多譜勒效應,是時空本身的膨脹,而實際天文觀測證實的,包擴哈勃紅移在內,都是時間膨脹的結果,其它都是圍繞時間的膨脹的理論分析和推測。 分析時間的膨脹,就涉及時空本質的理解,就物理學而言,我們就有兩種時空:

牛頓的和愛因斯坦的。 牛頓的時空稱絕對時空,表面看起來,它的時間和空間是毫不相關的,實際上,從它的引力所具有的無限大速度的假設,可以知道, 牛頓的絕對時空就是哲學或人們通常意義上所感受的時空,即在每一刻,都對應整個宇宙的某一態。從宇宙的各向同性和平滑性,知這一刻對一態雖然在觀測上不可行,但理論和人們思維上卻是可行的。

空間的三維始終應對時間的一維,這是用思維觀時空,是橫向看時空,空間的三維和時間的一維一一對應,我稱之為三一時空。三一時空的同時性並不是沒有物理實質,如產生了量子糾纏的量子所具有的同時性。 愛因斯坦的時空稱相對時空,它以觀察者為核心,強調可觀察,是用眼睛看時空,以光速為極限,將過去和現在聯絡在一起,是縱向看時空,時間和空間纏繞在一起,人稱四維時空。

愛因斯坦曾有過一個設想,當一個人以光速運動時,一道光在人眼前穿過,這個人所看到的光應為彎曲的。 時間的膨脹是觀察者觀察的結果,是四維時空的產物,時間倚觀察者而變,觀察者的時間代表著真實的唯一存在,是四維時空模型中時間的最大值;觀察者的時間代表著此刻,若設這個時間為零,其它被觀察體的時間都為負值。在觀察者本身卻無法發現時間膨脹的原因,必須橫向看時空,用牛頓的絕對時空觀,就能發現時間膨脹的原因。

例子:假設一星體離地球60億年,星像分離的一刻,宇宙的態對應時間為t,10億年過去,這星體的像走了10億光年,宇宙的態對應時間為t+10;再10億年過去,這星體的像又走了10億光年,宇宙的態對應時間為t+20;最後,經過t+30,t+40,t+50,到達地球時,宇宙的態對應的時間為t+60億年。從牛頓的絕對時空看來,這星光傳播過程中,時間就一直在變大,在膨脹。

從橫向思考時空,就會發現一個星體的像離開實體一刻起,在傳播過程中,時間就一直在膨脹,直到被觀察者接收為止。由於星體和觀察者之間的時間膨脹是一定的,我們收到的星光的紅移值就是一定的。 這時間膨脹現在被解釋為空間的膨脹,即這星光經過的路程被延長,延長的原因是過去比較熱,空間熱膨脹,道理上應能說得過去,但事實是現在空間已經這麼冷了,我們卻發現時間膨脹在加速,時間膨脹解釋為空間膨脹就說不過去了。

空間性質的改變也能造成時間的延長,比如光不從空氣中而從水中傳播,接收者就會發現時間延長了。由熱力學第二定律看,時間是不可逆的,空間儘管是真空,隨時間的性質變化也是不可逆的。真空性質能有什麼變化?

真空的電場磁場引力場總在,電向磁的變化,引力的變化都是不可逆的。 宇宙的星系一直都在不斷變化中,空間的性質也在不斷變化中。就地球而言,地球在誕生時空間還沒有大氣,也不是一個藍色星球;現在地球的溫室效應,地球膨脹引起的空間的膨脹,都會產生空間性質的變化,同樣會產生時間膨脹效應。

空間本身由電向磁的轉換,即由紅向藍的轉變,就當然地造成紅移,時間的膨脹。 也許這一切分析都是多餘的,時間的膨脹就是時間的膨脹,從被觀察物體到觀察者,橫向看時空,就有時間膨脹發生;太陽光到地球就有紅移發生,不能也不要把時間變換成我們能理解的空間的什麼東西,這樣會犯錯誤的。道可道, 非常道; 時間是我們永遠猜不完的謎。

時間膨脹是相對論效應的一個特別引人注意的例證,它是首先在宇宙射線中觀測到的。我們注意到,在相對論中,空間和時間的尺度隨著觀察者速度的改變而改變。例如,假定我們測量正向著我們運動的一隻時鐘所表明的時間,我們就會發現它要比另一隻同我們相對靜止的正常走時的時鐘走得慢些。

另一方面,假定我們也以這隻運動時鐘的速度和它一同運動,它的走時又回到十分正常。我們不會見到普通時鐘以光速向我們飛來,但是放射性衰變就像時鐘,這是因為放射性物質包含著一個完全確定的時間標尺,也就是它的半衰期。當我們對向我們飛來的宇宙射線m作測量時,發現它的半衰期要比在實驗室中測出的22微秒長很多。

在這個意義上,從我們觀察者的觀點來看,m內部的時鐘確實是走得慢些。時間程序拉長了,就是說時間膨脹了。 我們完全清楚,在平常的生活中看不出空間和時間有這種畸變。

這是因為我們不涉及已接近光速運動的事物。事實上,相對論現象的特性由物體速度與光速平方之比這樣一個比率來決定。當所研究的物體的運動速度超過光速的十分之一時,這個比率才變得重要,因為此時該比率增大到百分之一以上。

這樣的高速領域幾乎只侷限在高能物理學家們的經驗中。由於我們通常不會涉及這樣高的速度,所以狹義相對論的許多結論都使我們感到驚奇。實際上,這些結論確實有些複雜,但早已證實了狹義相對論的完美,並且在處理低速運動時又幾乎嚴格地與我們所熟悉的物理規律一致。

時間膨脹對於未來的宇宙探索,旅行等都有巨大的作用,而它也不斷出現在科幻**家的筆下,並有了許多優秀的作品。 【時間膨脹效應的實驗】 1、實驗原理 使用傳統所用的擺鐘,要比較「動鍾」和「靜鍾」的快慢,不可迴避地存在一個「二次相遇」的難題;但是對於原子鐘而言,這個問題已經不復存在。愛因斯坦在2023年為《狹義與廣義相對論淺說》英譯本第15版新增的「附錄」中寫道:

「我們可以將發出光譜線的一個原子當作一個鐘」(2-p106),實際上原子鐘僅指原子本身而已,跟那結構相當複雜的「鐘體」並沒有關係。這樣一來,我們就有了在實驗室內完全靜止的條件下比較兩臺「原子鐘」快慢的前提。 只需要知道兩臺原子鐘工作時的溫度差異,就可以定性地獲悉兩臺鍾銫原子噴射速度的大小;如果知道兩臺鍾銫原子噴射的具體速度,就不難定量地測出△ν和△v之間的對應關係。

依據兩個式可知:如果△ν∝△v,用(1)式解釋是正確的;反之用(2)式解釋是正確的。 選取兩臺頻率一致性和長期穩定性均在10-13量級以上的銫鐘,條件是己知兩臺鍾工作時的溫度、最好是銫束噴射速度存在較大差異。

只需要將兩臺鍾和比相儀或時間間隔器相聯結,經過一定的時間間隔就可以依據記錄曲線判定哪種解釋是正確的。 實驗結果可以證明:狹義相對論揭示出的橫向多普勒頻移,應該是頻率增大、即向光譜的藍端移動;正確的解釋應該是「時間收縮」,或曰「運動時鐘變快」。

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