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量子通訊,量子力學,量子計算機,量子加密等是近來很火的科學研究名詞,要理解量子力學,就要深入瞭解微觀世界,因為物質在微觀世界和宏觀世界的兩個方面,其表現是完全不同,而量子糾纏,就是微觀世界最普遍存在的一種現象。

在一百多年前,科學家就認識到了原子由原子核和電子組成,並認為電子就是隻圍繞著原子核在轉,就像地球繞著太陽轉那樣,但是量子力學的出現,則是告訴大家,在微觀世界裡,這種看法是不成立的。

圖1:量子糾纏示意圖

下面來了解下什麼是量子糾纏,經過科學家們的不懈努力,現在擺在我們面前的所謂量子糾纏現象,其實已是非常容易理解的了。首先你得想像你進入了微觀世界,在微觀世界,一切的粒子,如原子,電子,中子等的運動是那麼的不確定,當你這一瞬間觀察到它時,可能是從這裡出現,也有可能是從哪邊出現。不會像一臺正在行駛的汽車,讓你感覺到它必定會以多少的時速前進。

而科學家們卻更是異想天開,將微觀世界中的粒子切開,形成兩個或更多個更小的粒子,這些切開了的更小粒子,就會糾纏在一起,這種現象就稱為量子糾纏。若將它們分別裝在不同的容器裡,不論距離的遠近,只要其中一個粒子改變狀態,則另一個粒子就必然會同時朝相反的方向改變狀態。舉個例子,糾纏在一起的甲乙兩個粒子,如果在一瞬間發現甲粒子運動向下,則乙粒子就會向上運動。這用宏觀世界的物理學說是很難解釋清楚的,以至於愛因斯坦都稱其為“魔鬼般的超距作用”。

原子粒子

這種現象的出現,讓人們似乎找到了解決日常生活中所遇到的一些問題,比如心靈感應,雙胞胎現象等,但科學家們對這些現象早有就了定論,就是這些其實都是偶然性的,並不具有科學的依據。因此,量子糾纏這種在微觀世界中普遍存在的現象,是否還有更深的科學原理尚未挖掘,還需要科學家們繼續探究。

【參考文獻】

圖1來自於《量子概論:神奇的量子世界之旅》,吳今培著,北京:清華大學出版社,2019

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