在我們熟悉的世界里,“光速不可超越” 是鐵律。
無論是汽車奔馳、火箭升空,還是電波傳遞信號,都逃不出每秒 30 萬公里的光速限制 —— 這是愛因斯坦相對論為宇宙劃定的 “速度天花板”。
但在微觀量子世界,有一種現象卻打破了這份 “常識”:兩個相互糾纏的量子,無論相隔多遠,哪怕跨越億萬光年,一個量子的狀態(tài)發(fā)生改變,另一個會瞬間 “感應” 并做出對應變化,這種 “超光速聯動”,就是讓科學家既著迷又困惑的 “量子糾纏”。
要理解量子糾纏的顛覆性,得先搞懂 “糾纏” 的本質。量子是構成物質的最小單元,比如電子、光子等。當兩個量子通過某種方式(如激光照射特殊晶體)相互作用后,它們就會失去 “獨立性”,形成一個不可分割的整體 —— 即便被分開到宇宙的兩端,它們的量子狀態(tài)依然緊密關聯,仿佛共享著同一個 “命運”。
更令人震驚的是,這種關聯的傳遞速度遠超光速。2015 年,荷蘭代爾夫特理工大學的科學家做了一項關鍵實驗:他們將兩個糾纏的光子分別發(fā)送到相距 1.3 公里的兩個實驗室,當檢測其中一個光子的偏振狀態(tài)時,另一個光子的偏振狀態(tài)會瞬間呈現出對應的結果,兩者的反應時間差小于 10 的負 13 次方秒。按照這個速度推算,若兩個糾纏量子相隔 1 光年,它們的 “聯動” 時間也不會超過 1 秒,而光走完 1 光年需要整整 9.46 萬億公里,耗時約 1 年。這意味著,量子糾纏的 “信號傳遞” 速度,至少是光速的 1 萬倍以上。
這一現象為何會顛覆人類三觀?因為它直接挑戰(zhàn)了我們對 “因果關系” 和 “空間距離” 的認知。
在經典物理中,任何信息的傳遞都需要時間,原因必須先于結果發(fā)生 —— 比如我們看到太陽發(fā)光,是 8 分鐘前的陽光傳到地球;宇航員在月球上說話,信號傳回地球需要 1.3 秒。但量子糾纏卻打破了這種 “時間差”,兩個相隔遙遠的量子仿佛 “無視距離”,同步完成狀態(tài)變化,就像宇宙中存在一條 “隱形的高速公路”,讓它們繞過了光速的限制。
不過,這里有一個關鍵前提:量子糾纏不能傳遞 “有用信息”。
雖然兩個量子的狀態(tài)會瞬間聯動,但這種聯動是隨機的 —— 我們無法預先設定其中一個量子的狀態(tài),來控制另一個量子呈現出特定結果。就像兩個人手里各拿一個隨機轉動的骰子,無論相隔多遠,只要其中一個骰子停下時是 “6 點”,另一個必然也是 “6 點”,但我們無法通過操控其中一個骰子,讓另一個骰子按照我們的意愿停下。這就意味著,量子糾纏并沒有違背相對論的核心 ——“光速是信息傳遞的最大速度”,它只是展現了量子世界一種全新的、超越經典認知的關聯方式。
量子糾纏的發(fā)現,也讓人類對 “現實” 的理解變得更加復雜。
愛因斯坦曾將其稱為 “鬼魅般的超距作用”,因為它與我們日常生活中的經驗完全相悖 —— 在宏觀世界里,兩個物體一旦分開,就不會再產生這種 “瞬間感應”;但在微觀世界,量子的行為卻遵循著截然不同的規(guī)則。
如今,科學家們已經通過無數實驗證實了量子糾纏的真實性,并且開始利用它發(fā)展前沿技術:比如量子通信,利用糾纏量子的不可分割性,打造出理論上無法被破解的保密通信系統(tǒng);再比如量子計算,通過糾纏量子的并行處理能力,讓計算機的運算速度實現指數級提升。
從 “光速不可超越” 到 “量子糾纏超光速聯動”,人類對宇宙的認知一直在被顛覆和重塑。量子糾纏就像一扇窗戶,讓我們看到了宇宙深處隱藏的、與宏觀世界截然不同的運行規(guī)律 —— 它提醒我們,在浩瀚的宇宙面前,人類的常識或許只是冰山一角,而那些 “顛覆三觀” 的現象,恰恰是探索未知的開始。
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