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1 # 張雙南
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2 # 半知與糊塗的疊加態
疊加態,測量塌縮是量子力學最神奇的觀點,也是量子力學最具主觀色彩的觀點。由此衍生出更為奇幻的實驗結果,糾纏量子在任何空間位置都會產生測量塌縮。也就是說無論你在哪裡,在無論多深的水下、或者是在鉛封閉的空間內、或者是任意遠的太空,只要你進行測量就會得到糾纏著的量子塌縮結果。真是夠神奇的,給你一百年時間,讓量子糾纏徹底顛覆傳統的通訊吧。
答案是:按照量子力學,它們應該保持糾纏,但是廣義相對論不允許,那麼怎麼辦?用火牆來背鍋!
這件事還是要從霍金談起。本來霍金提出的黑洞的霍金輻射特別有道理,儘管還沒有被驗證,但是很少有人懷疑其正確性,因為畢竟這是量子力學和廣義相對論的最基本最核心的要素結合在一起的必然後果。但是,霍金自己就覺得霍金輻射不是全部的故事,因為各種各樣的資訊進入黑洞就都不見了,最後就變成了黑洞的質量、電荷和自轉了,即使利用霍金輻射也只能給出一個黑體的輻射譜,攜帶的資訊量遠遠少於進去的資訊量,那麼資訊哪裡去了呢?很顯然這違反了資訊守恆這個量子力學的最基本原則。這就是霍金提出的黑洞的資訊不守恆疑難。
為了讓霍金輻射存在的同時維持資訊守恆,可以倒著考慮霍金輻射。我們在黑洞那個小講裡面說過,霍金輻射本質上是真空漲落產生了一對粒子,一個掉入了黑洞,另外一個跑掉了,跑掉的粒子就是霍金輻射。那麼由於這一對同時從真空產生出來的粒子本來就是處於糾纏態,那麼不管跑出去的粒子跑了多遠,根據量子力學它們仍然處於糾纏態,但是根據廣義相對論的黑洞的定義,黑洞內外是不能建立任何聯絡的,怎麼辦?那就要斬斷它們的聯絡,也就是破壞它們的糾纏。但是這麼做需要能量啊,而能量需要粒子攜帶啊,於是,在原來黑洞的視界的附近就冒出來了一堆高能粒子組成的一堵火牆,黑洞的視界就被火牆所取代了,這些高能粒子攜帶的資訊就是原來進入到黑洞裡面的資訊。這樣就同時既允許霍金輻射存在,也維持了資訊沒有消失,資訊只不過儲存在了這一堵火牆裡面。
既然如此,那麼我們能夠觀測到火牆的現象嗎?遺憾的是,不能!因為火牆畢竟就是在黑洞的視界的位置,那裡的任何效應都無法被遠處的觀測者直接觀測到,除非你真的到那裡,但是到了那裡很可能就會被火牆燒死。如果真是這樣,那麼穿越黑洞的視界進入黑洞就變得非常危險了,以後的科幻應該考慮這個效應。
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