量子纠缠推翻了爱因斯坦什么理论（什么是量子纠缠？一位物理学家

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三名研究人员因在理解量子纠缠方面的开创性工作而被授予2022年诺贝尔物理学奖，量子纠缠是自然界最令人费解的现象之一。量子纠缠，用最简单的话来说，就是纠缠对中一个粒子的某些方面依赖于另一个粒子的某些方面，无论它们相距多远，或者它们之间有什么。这些粒子可以是电子，也可以是光子，一个方面可以是它的状态，比如是不是 旋转 一个方向。

量子纠缠的奇怪之处在于，当你测量一个纠缠对中的一个粒子的某些东西时，你会立即知道另一个粒子的某些东西，即使它们相隔数百万光年。两个粒子之间的这种奇怪的联系是瞬间的，似乎打破了宇宙的一个基本定律。这就是为什么阿尔伯特爱因斯坦称这种现象为 长途幽灵行动

科学家们花了20年时间进行植根于量子力学的实验，并接受了它的奇怪之处。由于越来越精确和可靠的仪器和今年的工作 美国诺贝尔奖得主艾伦阿斯佩克、约翰克劳瑟和安东塞林格，物理学家现在以一种特殊的确定性将量子现象纳入他们对世界的理解。

，即使直到20世纪70年代，研究人员仍然对量子纠缠是否是一种真实的现象存在分歧。而且理由很充分——谁敢反驳伟大的爱因斯坦，他自己也怀疑过这个问题？新实验技术的发展和大胆的研究人员最终解开了这个谜。

根据量子力学，粒子在被观察到之前处于两种或更多种状态。著名的思想实验生动地捕捉到了这种效应，即一只死的和活着的猫存在。

存在于多种状态中

要真正理解量子纠缠的奇异，要理解量子叠加。量子叠加是粒子以多种状态存在的思想。测量时，就好像粒子选择了叠加态中的一种。

例如，许多粒子都有一种叫做自旋的特性，它的测量单位是 up or 羽绒 对于分析器的给定方向。在你测量一个粒子的自旋之前，它存在于自旋向上和自旋向下的叠加中。

每个状态都有一个概率，并且可以预测多次测量的平均结果。单个测量值上升或下降的可能性取决于这些概率，但它本身是不可预测的。

虽然很奇怪，但数学和大量实验表明，量子力学正确描述了物理现实。

两个纠缠的粒子

量子纠缠的奇特来自于量子叠加的现实，这一点在20世纪20年代和30年代发展这一理论的量子力学创始人都很清楚。

为了制造纠缠粒子，基本上需要把一个系统分成两部分，这两部分的和是已知的。比如你可以把一个自旋为零的粒子分成两个粒子，这两个粒子的自旋一定是相反的，所以它们的和为零。

1935年，阿尔伯特爱因斯坦、鲍里斯波多尔斯基和纳森罗森发表了一篇论文，描述了一项思想实验，旨在解释一个看似荒谬的量子纠缠问题，并挑战宇宙的一个基本定律。

这个思想实验的简化版本归功于大卫博姆，他考虑了一种叫做介子的粒子的衰变。当这个粒子衰变时，它会产生一个电子和一个正电子，它们的自旋是相反的，并且彼此远离。，如果向上测量电子的自旋，则只能向下测量正电子的自旋，反之亦然。即使这些粒子相距数十亿英里。

如果电子自旋的测量值总是向上，正电子自旋的测量值总是向下，那就很好。由于量子力学，每个粒子的自旋在被测量之前都是部分向上部分向下的。只有当测量发生时，自旋的量子态才会被测量。崩溃 向上或向下-瞬间将另一个粒子坍缩成相反的自旋。这似乎表明，粒子以某种移动速度超过光速的方式相互交流。根据物理定律，没有什么能比光速更快。，一个粒子的测量状态并不能瞬间决定宇宙远端另一个粒子的状态？

包括爱因斯坦在内的物理学家在20世纪30年代提出了一些关于量子纠缠的另类解释。他们的理论是，在测量之前，有一些未知的属性——称为隐藏变量——决定了粒子的状态。但当时物理学家没有技术，也没有明确的测量定义，无法检验量子理论是否需要修改以包含隐变量。

驳斥一个理论

直到20世纪60年代，才出现了关于答案的任何线索。约翰贝尔，一位杰出的爱尔兰物理学家。为了赢得诺贝尔奖，他设计了一个方案来测试隐藏变量的概念是否有意义。

贝尔提出了一个现在被称为贝尔不等式的方程，这个方程对于隐变量理论总是正确的——而且是唯一正确的——但对于量子力学就不一定了。，如果现实实验中不满足贝尔方程，就可以排除局域隐变量理论对量子纠缠的解释。

2022年诺贝尔奖获得者的实验，尤其是艾伦赛斯的实验，是对贝尔的之一次考验。的不平等。这些实验使用纠缠光子，而不是许多思想实验中的电子和正电子对。实验结果最终排除了隐藏变量的存在，这将预先确定纠缠粒子的状态。，这些实验以及后来的很多实验都证明了量子力学的正确性。物体可以在大范围内相互联系，就像量子力学之前的物理学那样。不解释。

重要的是，这与禁止超光速通信的狭义相对论并不冲突。远距离的测量是相关的，但这并不意味着信息在粒子之间传递。相隔很远的两边测量的是纠缠粒子，这种现象不能用来以超过光速的速度传递信息。

今天白癜风网小编，物理学家继续研究量子纠缠，并调查潜在的实际应用。尽管量子力学非常精确

度预测测量的概率，但许多研究人员仍然怀疑它是否提供了对现实的完整描述。不过，有一点是肯定的。关于量子力学的神秘世界，仍有许多东西需要说明。

作者Andreas Muller，南佛罗里达大学物理学副教授。

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