虽然量子力学早在一百多年前就诞生了,但直到今天科学家们也没有完全弄明白量子力学,对于人类来讲,量子力学实在太诡异,太具有巅峰性了。
也正因为如此,有些人也开始在量子力学上动歪脑筋,利用量子力学进行“坑蒙拐骗”,比如说之前市面上非常火的“量子波动速读”,大肆宣传“量子纠缠”的诡异性,宣称书本知识能与人类大脑实现诡异的纠缠,从而人们能获得过目不忘的特异功能。
如果你稍微了解点量子纠缠,一眼就能戳穿他们的伎俩。但现实中却有很多人上当受骗。仔细想想也很正常,毕竟普通的“吃瓜群众”大多数都不了解量子纠缠到底是怎么回事,很容易被别有用心的人洗脑。
那么到底什么是量子纠缠呢?人们利用量子纠缠能做些什么呢?
首先,量子力学的核心是不确定性,一开始也被叫做“测不准原理”,量子力学中的所有诡异现象的本质其实都可以用不确定性来诠释,当然也包括量子纠缠。
何为不确定性?微观粒子的位置和速度是不确定的,我们无法同时获得粒子位置和速度的准确信息。速度不确定性和位置不确定性的乘积必须不小于一个常数。不确定性完全违背了我们的日常生命经验。
在我们的宏观世界,根本不存在这种不确定性。比如说你在我面前飞速奔跑,无论你跑得有多快,我都能准确获取你在某个时间点的位置和速度。
但一旦我们来到了量子世界,一切都大为不同。为什么?
如果我们想获取一个物体的位置和速度信息,就必须观测。而任何形式的观测,都必须用到光线,具体来讲,被观测物体必须要反射光线,然后光线进入到我们眼睛里,才能被我们看到。
比如说,我们要观测一个电子,首先要对准电子发射光子,光子照射到电子之后会发生发射,我们通过分析反射回来的光就能获取电子的一些信息。
但是由于电子很小,即便是光子也会对电子的运动产生一定影响。理论上,如果我们要想获取电子的位置信息,就需要用短波。但是短波意味着能量更强,就会对电子有更大的干扰,结果就很难测量电子的准确速度。
相反,如果想获取电子的准确速度,就需要用长波。但由于长波的波长很长,就更难获取电子的准确位置信息。
这就会出现一个不可避免的矛盾,对于电子的位置和速度信息,我们必须有所舍弃,因为“鱼和熊掌不可兼得”。
而这一切在宏观世界就不会出现。因为宏观世界物体的质量都很大,光子的照射几乎不会对宏观物体有任何影响,理论上微小的影响完全可以忽略,我们也不可能测量到这微小的影响。
这就是微观世界的不确定性。说白了,微观世界的一切都是不确定的,微观粒子的状态只能用概率描述,物理学术语叫“波函数”。微观粒子的信息就像波一样不确定。而任何形式的观测都会导致波函数坍缩,粒子也会从不确定性探索为确定性。
而量子纠缠就是基于不确定性提出来的。量子纠缠如此诡异,甚至被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”,量子纠缠是瞬间完成的,速度可以超过光速的10000倍,看起来与爱因斯坦相对论中的光速限制产生了矛盾。
其实不然,尽管量子纠缠的速度远超光速,但这个过程并不传递任何信息,所以也不违反爱因斯坦的相对论。
纠缠中的粒子形成了一个整体,我们只能描述整体的性质,单个粒子的性质会被整体属性代替。由于量子纠缠并不能传递任何信息,所以我们想利用量子纠缠进行“瞬间传递”的梦想是不可能实现的。
那么,利用量子纠缠现象进行的量子通讯是怎么回事呢?是不是超光速传递信息呢?
并不是。上面说了,量子纠缠过程并不能传递任何信息。所谓的量子通讯,其实并不是我们通常所说的信息交流,只是利用了量子纠缠现象对信息进行“加密”,实现“量子秘钥分发”。
具体来讲,科学家们可以利用纠缠的粒子生成一段密码,密码是完全随机的,无论如何不可能被破解。而任何观测行为都可能会让随机的密码坍缩为确定的密码。
但是一旦有人试图窃取密码,都必须进行观测,而任何观测行为都会对随机密码产生影响,让纠缠的粒子瞬间坍缩,而这种变化一定会被监视发现,让工作人员明白有人在窃取密码,然后他们就可以制定相应的反制措施,保证信息的安全。
总之,量子纠缠的确很诡异,但这种现象真实存在,而且早就应用在商业领域。随着量子力学的不断发展,量子纠缠,量子隧穿效应等各种量子世界里的诡异现象,一定会越来越多地出现在我们日常生活中。