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回复:简单科普量子纠缠以及人类通过怎样的实验来证明纠缠的存在最近吧

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哎,刚看完天气之子,完全没内味儿当年君名哭的稀里哗啦的


IP属地:美国来自iPhone客户端34楼2020-07-22 14:35
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    今天我们继续 量子力学vs.狭义相对论
    昨天讲到超光速了,两个纠缠粒子距离很远,你对其中一个观测是a,使得另一个也跟着塌缩,并且在它塌缩的那一瞬间你就知道了他的自旋是-a。这样的信息传递就超光速啦!不过呢,这样的超光速好像也没什么不妥,一不需要有质量的物质进行传播,二不需要无质量的光进行传播。然而即便是这样的不需要媒介传播的情况,某些超光速的传播也是违背相对论的。今天就给带伙详细讨论一下,为什么物理学家们那么忌讳超光速。


    IP属地:美国35楼2020-07-22 15:06
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      在讨论超光速这个问题之前,我们向来看这样一个例子。
      例子里面有个观测者C,刚出生的婴儿A,刚出生的婴儿B。C在原点静止,A在-a处静止,B在a处静止。对于C来说,A和B是同时出生的。翻译过来就是在C眼里,A和B这两个事件同时发生。
      现在问题来了,如果在C的眼里,A、B出生的那个瞬间,在C的位置刚好有另一个人D擦身而过,正在以v的速度向右跑。那么在D的眼里,A和B还是同时发生的吗?

      这里我们把问题简化一下,在相对静止的C参考系里,事件A和B发生的地点分别为x=-a和x=a,发生的时间点是t=t1。其中空间相距Δx=2a,时间差Δt=0。然后求在匀速运动的D参考系里,事件A和事件B的时间差Δt‘是多少?
      这里我们要用到最简单的洛伦兹变换(默认读者都会用)

      其中x和t是C眼里的坐标。x’和t‘是D眼里的坐标。因此我们要求Δt‘,这里只要带入Δx=2a和Δt=0就行了。

      注意,得到的Δt‘不等于0。也就是说,在C眼里,A和B是同时发生的,但在D眼里,A和B不是同时发生的,而是B先发生了,然后A才发生的。
      那如果,D是以v的速度向左运动,那么此时D的眼里,是A先发生还是B先发生,还是同时发生呢?
      因为完全是相对于原点对称,猜都能猜出来,这次是A先发生,然后B才发生。
      这说明了什么呢?
      1.说明时间不是绝对的(这个带伙应该都知道)
      2.在一个人眼里同时发生的两个事件,在其他人眼里,可不一定是同时发生的。可以是A先发生,也可以是B先发生


      IP属地:美国36楼2020-07-22 16:05
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        现在我们再回来看之前的纠缠塌缩的问题。粒子a和粒子b相距很远,差不多2a的距离,当你观测粒子a的时候,粒子a和b同时塌缩了。“粒子a塌缩”的这个事件我们叫事件A。“粒子b塌缩”的这个事件我们叫事件B。
        那么请想一下,A和B在你这个测量者的眼里是不是同时发生的?是的。因为你测量的一瞬间,二者同时塌缩了。
        那么继续想一下,在其他人眼里,A和B一定同时发生吗?是。
        我们是不是可以找一个运动的参考系,使得A先发生,然后B才发生?可以。你在过去的某个时间对a进行观测,促使未来的某个时间b塌缩了。这没有任何问题。过去做的事情当然可以对未来产生影响。
        但是,如果反过来呢?如果B先发生了呢?
        也就是说,b先塌缩了,然后你再进入实验室去测量a?这合理吗?


        IP属地:美国37楼2020-07-22 16:19
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          到底是因为你观测了,所以b才塌缩。还是说,因为b塌缩了,所以你才观测?
          我们发现在这种情况下,因果律都崩了。这种破坏因果的事情物理上是不允许的。
          出现这种因果上的矛盾,归根结底其实是超光速。
          在相对论里,任何有因果联系的两个事件,他们之间的时空间隔必须是类时的。或者说,有个东西从事件A抵达事件B,这个东西的速度绝对不能超过光速。顶多就到光速了。
          而量子纠缠的例子,直接违背相对论的这个严格推论。因此,爱因斯坦杠的这下是非常有力度的。要么量子力学死,要么相对论亡。
          显然,EPR悖论的这一记神罗天征,直接碾压战场。
          但是,量子力学的同胞们,回答我
          要自此放弃吗?


          IP属地:美国来自iPhone客户端40楼2020-07-22 17:06
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            你承认自己已经战败了吗


            IP属地:美国来自iPhone客户端41楼2020-07-22 17:06
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              这一切都是白费力气吗


              IP属地:美国来自iPhone客户端42楼2020-07-22 17:07
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                你认为区区纠缠态很愚蠢吗?


                IP属地:美国来自iPhone客户端43楼2020-07-22 17:07
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                  你觉得这个物理世界没有意义吗


                  IP属地:美国来自iPhone客户端44楼2020-07-22 17:07
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                    IP属地:美国45楼2020-07-22 17:08
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                      量子力学大声道:“剑来!”
                      随后的数十年里,所有量子界的数百佩剑一齐出鞘,向大雪坪飞来。
                      理论实验各式千柄桃木剑一概出鞘,浩浩荡荡飞向牯牛大岗。
                      两拨飞剑。
                      遮天蔽日。
                      这一日,量子力学再入物理仙境


                      IP属地:美国46楼2020-07-22 17:08
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                        到此为止我们前3节的铺垫已经讲完了。从第4节开始,进入本帖的精华部分。会有不同程度的干货,推导,所以大家坐稳了,楼主会尽量用通俗易懂的方式提速
                        (最后提一句,貌似纠缠态塌缩违背了狭义相对论,但其实没有,最后一节会给大家揭晓


                        IP属地:美国来自iPhone客户端48楼2020-07-22 17:40
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                          来点反馈


                          IP属地:美国来自iPhone客户端49楼2020-07-22 21:12
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                            下午觉刚睡醒,想鸽


                            IP属地:美国来自iPhone客户端53楼2020-07-23 17:34
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                              4.量子纠缠的实验(CHSH不等式)
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                              这里我们思考一下,如果经典物理是正确的,也就意味着这个世界是命中注定的,只要我知道一个系统的初始状态,和系统内部粒子之间的相互作用,就可以演算出未来任意时刻发生的事情。那么同理,两个粒子在分裂之后,他们的自旋就已经命中注定了,也就是说,我们的理论只要足够成熟,就能算出来他们的自旋是多少。注意这里的自旋不一定是恒定的,也可以是随时间变化,随空间变化。但不管他是不是常量,自旋一定是一个关于t、x的函数。可问题是人们一直没办法算出来这两个粒子的自旋。
                              这一点量子力学就能解释:你铁定是算不出来的,因为他压根就没有确切的自旋。
                              而爱因斯坦认为,你这种纠缠态都违背相对论了,万物就应该是命中注定的,你之所以算不出来是因为你太菜,量子力学还不够完备,解释不了这个东西。很可能自旋不只是t和x的函数,他还可能是其他变量的函数。你怎么知道宇宙就只是四维呢?万一是5维,t,x,y,z,λ呢?你之所以不会算他们的自旋,没准是因为还有另外一些变量在掌管自旋,只不过人们还没发现。这个人们还没发现的变量我们就叫他隐变量λ。而人们一旦发现了这些隐变量,就可通过实验,总结出自旋的函数:f(t,x,y,z,λ). 也就是说,当两个粒子分裂的时候,我们就可以带入相应的变量t,x,y,z,λ来计算出这两个粒子在任意时刻,任意位置的自旋。而这两个粒子在分离的那一刻就没有任何联系了,对其中任意一个粒子做这样那样的事情,也绝对不会影响另一个粒子的自旋,因为另一个粒子的自旋之和t,x,y,z,λ有关。
                              因为这里很重要,我再解释一遍,这两个粒子在出生之前,还是一个粒子的时候,他们或许还有联系。当他们出生,分裂出去的时候,就没有联系了。他们的自旋变量分别是(t1,x1,y1,z1,λ1)和(t2,x2,y2,z2,λ2)。这两组变量之间都是互相独立的。为什么这么强调他俩在分开之后就没有关联了呢?因为如果你对其中一个进行操作会同时影响另一个,那么这就相当于两个同时发生的事件,而且还是有因果的,因为你进行的操作,所以另一个粒子受影响了。而我们知道在狭义相对论里,这种超光速行为是不可取的呢~
                              总而言之,爱因斯坦和其他科学家们认为,至少有这么一个隐变量λ,如果我们摸透了这个隐变量,就可以计算自旋啦。


                              IP属地:美国56楼2020-07-23 21:14
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