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根據狹義相對論的光速不變原理,1秒後光子只應該出現在離光源30萬公里的球面區域上吧?它怎麼可能出現在1光年外?怎麼可能出現在離光源1米的地方?又怎麼可能出現在光源發射方向的背面?
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  • 1 # Timothy1220

    根據量子理論來說,未被測量前,量子是以機率波的形式存在,只有被觀測後,才會坍縮為一個實體,我們只能知道量子在某個地方出現的機率,而不能確定他必定會出現在那個點。至於說和相對論的矛盾,可以看下波爾關於EPR樣繆的解釋,基本能回答你的問題,這個解釋有點唯心主義,但事實就是如此。

  • 2 # 物理思維

    首先幫你把這個現象重述一下。

    根據量子力學,粒子所處狀態是用波函式來描述的,假設這個波函式是平面波,你可以想象是一列正弦或餘弦波。

    對這樣的波函式來說,粒子等機率地出現在“全空間”,如果此時我們對粒子做位置測量的話,根據量子力學的測量理論,波函式會瞬間坍縮在空間的某個位置上,比如位置1。

    這個時候波函式是個“尖峰”函式,根據傅立葉分析,“尖峰”函數里面可以有所有波長的成分,而波長對應的就是粒子的動量,換句話說,粒子位置確定了,粒子的動量可以取任意值。

    我們可以繼續對“尖峰”形狀的波函式做動量測量,測量成功,波函式會瞬間“展開”為一個平面波,粒子的動量是普朗克常數h除以波長λ。

    我們繼續做位置測量,假設這次測得的位置是2。

    原則上來說,我們可以算出粒子從1到2的速度:

    由於這裡對x1、x2沒有任何限制,換句話說1和2之間可以相隔任意距離,這樣計算出來的速度是沒有上限的,即有可能超過光速c。

    這個現象意味著什麼呢?

    首先這個現象與狹義相對論不衝突,因為狹義相對論裡面講的是資訊傳遞的速度有上限(光速c),而這裡由於波函式“坍縮”的機率性,我們無法把資訊編碼到粒子上去。所以這個機制沒法傳遞資訊。

    其次,在量子力學中我們是用算符來表示物理量的,量子力學中有動量算符,但卻沒有速度算符,換句話說我們剛剛計算出來的只是一個具有速度量綱的量,而不能看做是粒子的速度。

    最後,這個現象說明量子力學是個非局域的理論,波函式的改變(坍縮)是在全空間瞬間完成的,正是因為這個原因,我們才有延遲選擇實驗等看起來很古怪的現象,這些現象在經典概念裡是很難想象的,但卻是量子世界中的實驗事實。

  • 3 # 說三追四

    其實現代科學並不那麼神秘和複雜,現代科學中的所謂什麼原子,電子,質子,量子,粒子,中子,光子,影子(影象)都是一種名稱,一種固態.模式,它正如我們日常生活食用品:桌子,凳子,稻子,穀子,果子等一樣是憑人的直接感覺的東西或現象,它本身並沒有科學價值,只有實用價值,如原子爆炸,電子運用,光子運用,量子糾纏等,這些都屬於物理學的範疇,或稱具體科學研究過程,但都離不開能量,在物理學中或稱為質量,因而這些東西或現象本身都不會單獨形成作用力,因而也沒有真正意義上的科學價值和完整的科學體系真正意義的科學價值在於它們之間的相互關係,這在哲學中稱為同一性的相互關係,在自然科學中稱為廣義相對論即相對中相對。因此量子力學不是完整的科學體系,也完全違背了愛因斯坦的廣義相對論和量子糾纏理論。因而也無法解釋自然光子和光速。在宇宙中光子和光線是由宇宙中冷能量和熱能量的相互制約形成的,在宇宙中光子的存在:與測量一點關係都沒有。測量只不過借用光子技朮和電子技朮進行遠距離測量,光速是人為設計的,換句話說是人的意識直感,眨眼的工夫。:在宇宙中光子:的存在是有限的,它僅限於銀河系即太陽與地球之間,我們通常在夜晚能看到的滿天星斗和月亮,實際上銀河系光線的反射,人類之所以能在太空進行測量和影象都是依賴人工帶去的電子裝置和反光裝置……

  • 4 # 物理文化與施鬱世界線

    施鬱

    (復旦大學物理學系)

    光速不變原理是說在所有慣性參照系中,光速都是一樣的。 由此可以推匯出訊號的傳播速度不能超過光速。

    問題其實是問與傳播速度不能超過光速有沒有矛盾。

    但是量子測量不能導致訊號的傳播。

    測量之前,光子也不是可以處於宇宙任何地方,它有可能在的位置由位置波函式決定,而位置波函式是由物理條件決定的。

    不過在波函式不為零的地方,光子都是有可能在的。

    究竟在哪裡呢?測量以後,就知道了。但是,與其說“知道”,不如說確定。測量之前,光子的位置並不確定,沒有“確定的位置”;測量之後,光子的位置確定了,或者說光子波函式被更新,而這個新的波函式比較特殊,只在某個位置不為零,在其他位置為零。在這之後,光子波函式在它自身的能量函式主宰下,又在演變。

    但是,這裡沒有物理資訊的傳輸。所以不違背任何物理訊號不能超過光速。

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