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科学探索

为了证明量子力学不完整,爱因斯坦提出悖论,却产生了量子纠缠

科学探索万象经验2023-05-08

想象这对粒子是电子,它们具有称为自旋的量子特性,使它们像小磁铁一样工作。如果我们测量电子的这种自旋,我们总是会发现它指向一个方向或相反的方向:例如向上或向下。现在,我们可以想象两个电子纠缠在一起,它们的自旋总是指向相反的方向。如果电子1自旋向上,则电子2必须自旋向下,反之亦然。这两个自旋被认为是相关的,就像一副手套,如果其中一个是右手,另一个必须是左手。

假设我们以这种方式纠缠两个电子,在我们进行测量之前,我们不知道哪一个电子是自旋向上的,哪个是向下的。如果我们发现电子1自旋向上,我们知道电子2的自旋一定是向下的。这并没有什么奇怪的,因为我们可以用手套做同样的事情。我们可以将手套放在两个包裹中,其中一个邮寄给Alice,另一个邮寄给Bob。当Alice打开包裹发现是右手手套时,她知道Bob一定是左手手套。

爱因斯坦在1935年与波多尔斯基和罗森合作,提出了这样一个思想实验,它被称为EPR悖论。他们这样做并不是为了展示量子力学有多么奇怪,而是为了表明量子力学可能是不完整的。在这个实验中,似乎通过对粒子1进行测量,触发一些影响粒子2自旋的效应。根据量子力学,这会立即发生,另一个粒子不需要时间就会感受到这种效应。但这是不可能的,因为爱因斯坦20年前的狭义相对论说,没有任何影响可以传播得比光速还快。