量子糾纏這一神秘的現(xiàn)象并不涉及能量傳遞,它不過(guò)是信息的奇特聯(lián)系。若將其誤解為需要能量,那便是陷入了用經(jīng)典物理解讀量子現(xiàn)象的陷阱。事實(shí)上,這股困惑的力量強(qiáng)大到連愛(ài)因斯坦本人也難以擺脫,于是他給量子糾纏冠上了“幽靈般的超距作用”這一名稱(chēng)。
經(jīng)典物理的基石是因果關(guān)系,愛(ài)因斯坦深信只要把握了事物的運(yùn)行規(guī)律,就應(yīng)能作出確定性的描述。因此,他反對(duì)量子力學(xué)的不確定性原理,認(rèn)為其不夠完備。愛(ài)因斯坦對(duì)概率論懷有抵觸,用他的天才之腦構(gòu)想出了多個(gè)思維實(shí)驗(yàn),試圖挑戰(zhàn)當(dāng)時(shí)由玻爾領(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根學(xué)派。
在物理學(xué)史上,玻爾與愛(ài)因斯坦在索爾維會(huì)議的三次論爭(zhēng)堪稱(chēng)一段佳話(huà)。這兩位物理學(xué)巨擘,在相愛(ài)相殺中將量子力學(xué)推至物理學(xué)領(lǐng)域的頂峰。玻爾也在與愛(ài)因斯坦的一次次較量中,登上了科學(xué)的圣殿,成為了量子力學(xué)的領(lǐng)軍人物之一。
在論爭(zhēng)中,愛(ài)因斯坦施展了他那非凡的智力,構(gòu)思出了多個(gè)“思想實(shí)驗(yàn)”。在他的最后一個(gè)重量級(jí)思想實(shí)驗(yàn)中,他以一篇論文形式在《物理評(píng)論》上闡述了EPR悖論的量子糾纏現(xiàn)象。而“糾纏”一詞,實(shí)際上是由薛定諤在閱讀愛(ài)因斯坦與波多斯基、羅森的聯(lián)合論文后,首次在給愛(ài)因斯坦的信中提出。
愛(ài)因斯坦通過(guò)其復(fù)雜的大腦計(jì)算提出的EPR悖論,揭示了一種前所未見(jiàn)的“量子糾纏”現(xiàn)象。這種奇異現(xiàn)象在愛(ài)因斯坦眼中,違背了相對(duì)論中超光速的限制,顯得荒謬絕倫。他以此為核心,反駁了量子力學(xué)不確定性描述的荒唐之處。玻爾在閱讀愛(ài)因斯坦的論文后,起初也認(rèn)為這種現(xiàn)象不可能存在,因而閉門(mén)造車(chē)尋找愛(ài)因斯坦論證的漏洞,試圖在邏輯與數(shù)學(xué)上推翻其結(jié)論。
但令玻爾意外的是,他并未在愛(ài)因斯坦的論證中找到任何破綻,最后卻提出了一個(gè)與愛(ài)因斯坦截然不同的觀(guān)點(diǎn)。玻爾拋棄了經(jīng)典觀(guān)念,選擇信任數(shù)學(xué)和邏輯,認(rèn)為量子糾纏是有可能發(fā)生的。
這場(chǎng)理論大戲,最終以愛(ài)因斯坦和玻爾截然不同的回答落下帷幕。當(dāng)時(shí)科技力量難以評(píng)判二者的結(jié)論,然而隨著兩位科學(xué)巨匠相繼去世,通過(guò)實(shí)驗(yàn),物理學(xué)界最終確認(rèn)了量子糾纏現(xiàn)象的真實(shí)性。
量子糾纏的現(xiàn)象僅在微觀(guān)世界中發(fā)生,源于量子系統(tǒng)的不可分割性。多個(gè)粒子相互作用后,其性質(zhì)會(huì)相互纏繞成為整體,無(wú)法再單獨(dú)描述每個(gè)粒子的性質(zhì),只能探討整個(gè)系統(tǒng)的特性。
為何會(huì)這樣?目前尚無(wú)公認(rèn)的解釋。大多數(shù)量子學(xué)者對(duì)此問(wèn)題采取了模棱兩可的態(tài)度,因?yàn)闆](méi)有一個(gè)合理的解答。唯一能夠清楚解釋糾纏現(xiàn)象的超弦理論,卻涉及到難以驗(yàn)證的高維空間。
根據(jù)超弦理論,糾纏的粒子實(shí)際上在高維空間中是一體的,僅是在不同的三維空間位置投影出來(lái)。但這樣的高維空間僅存在于普朗克尺度之下的宇宙結(jié)構(gòu)中。
超弦理論中,數(shù)學(xué)家們構(gòu)建了一個(gè)稱(chēng)為卡拉比丘成桐空間的高維模型,包含六個(gè)額外的維度。在超弦理論家看來(lái),這六個(gè)維度蜷縮在我們的四維宇宙之中,形成了我們這個(gè)宇宙的六維伴生宇宙。
盡管量子現(xiàn)象在高維空間的視角下似乎找到了解釋?zhuān)芏嗳苏J(rèn)為弦理論雖然精彩,卻并非一個(gè)可靠的理論?;跀?shù)學(xué)推導(dǎo)的高維空間可能只是一種設(shè)想,未能得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)的理論,再美也可能只是一場(chǎng)空想。弦論預(yù)言的超粒子也始終未曾被發(fā)現(xiàn),“宇宙的琴弦”雖激起了無(wú)數(shù)人探索的欲望,卻未能留下任何物質(zhì)證據(jù)。
因此,源自弦論的超弦理論、M理論所提出的高維空間理論逐漸成為物理學(xué)界研究的禁區(qū)。無(wú)論弦論家們?nèi)绾尾湃A橫溢、激進(jìn)革命、宣傳動(dòng)人,都無(wú)法抵擋現(xiàn)實(shí)的無(wú)情打擊??茖W(xué)史中,也有很多曾經(jīng)看似美妙的錯(cuò)誤觀(guān)念。
我們暫且不論對(duì)錯(cuò),弦論的最大失敗在于它試圖過(guò)早地揭示宇宙的奧秘,而科學(xué)是一門(mén)逐步積累知識(shí)的學(xué)科。
在弦論的解讀中,量子糾纏的粒子之所以能夠跨越距離相互感應(yīng),是因?yàn)樵诟呔S空間中,三維世界的距離實(shí)際上并不存在。我們看到的似乎是兩個(gè)或多個(gè)分離的粒子,在高維空間中其實(shí)本為一體。其他理論對(duì)糾纏現(xiàn)象尚未給出合理解釋?zhuān)辽倏梢源_定,量子糾纏并不涉及信息的傳遞,也沒(méi)有能量的參與。
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