當前位置: 華文世界 > 科學

量子纏結:光年之外的兩個粒子為何能相互影響,對人類有何價值?

2024-07-06科學

導語

量子纏結,這是一個神奇又高深莫測的名詞,當人們談到這個概念時,總是會不自覺地佩服宇宙中存在著的奇妙力量,它有著能夠讓兩個粒子之間產生超光速通訊的特質,既然這樣,那麽,它的工作原理又是什麽呢?

甚至還有一些科幻小說大片,都是以量子纏結為背景,一次次透過這個概念產生著很多高科技產品,為這個頗為神奇的概念擴充了許多神奇的氣息。

但是,在另一方面,雖然量子纏結有著極為奇妙的力量,但是又隱藏著著怎麽樣的危險呢?

它和什麽人類的生活和發展又有著怎麽樣的聯系?

今天,就讓我們一起來揭開這個神秘概念的面紗吧。

量子纏結的誕生。

自從光學和光譜學的發展之後,曾經有一位德國的物理學家,他就十分的好奇光這種電磁波,光的顏色又是怎麽出來的,然後又是怎麽樣的一種顏色呢,他就有機會一定要研究一下。

在一次偶然間,也許是他的實驗室中產生了一些不同於以往的效果,這個物理學家決定拿起實驗儀器進行一番研究。

他就是馬克斯·普朗克,再後來,透過他的研究,他就建立了基礎上量子力學的學科,但是在那個時期,量子力學還沒有被完全發展成熟,所以也沒有真正的觀察到量子力學這些奇妙的特性。

而在這個時候,一位被譽為是現代物理學之父的艾伯特·愛因史坦,他就在這之後開始研究這一領域的內容,進而有了量子力學的基礎概念。

在1927年,德國的物理學家沃納·海森堡就提出了如今量子力學的基本原理,該原理揭示了一種粒子躍遷的規律,也就是現在被稱為「不確定性原理」。

但是,這種躍遷現象,卻完全是違背著心理思維的,這也讓研究者們重新思考這個問題。

除此之外,還有一種有趣的現象就是,兩個粒子之間,竟然會產生一種「超光速」的相互聯系,當一個粒子進行某種操作的時候,另一個粒子會做出一模一樣的動作。

這讓人們十分的詫異。

而愛因史坦他也不甘示弱,奮起直追,要揭開這件事背後到底隱藏的究竟。

在1935年,愛因史坦就正式提出了這種奇特現象,並且將其命名為「纏結效應」。

這也就是現在為人熟知的「量子纏結」,在之後,量子纏結逐漸湧入人們的視野,在實驗室中,人們也完成了第一次量子纏結實驗,而且實驗的結果也相當的成功。

隨著人們的認識和研究,量子纏結的奇特之處也相繼被揭開。

量子纏結相互影響的原理。

通常來說,愛因史坦所說的「纏結效應」,指的是兩個或多個量子粒子之間的神奇聯系,當其中一個粒子發生變化時,另一個粒子也會做出同樣的變化,而且這種變化發生的速度是超光速的,是不符合人類認知的,同時這種現象也被命名為「超距作用」。

既然是這樣,那麽這種神奇的纏結又是怎樣形成的呢?

這種纏結形成的原理又是什麽?

首先,如果要形成量子纏結的話,那就要由這兩個量子粒子共同產生的,比如說,由於種種原因,這兩個粒子會在某個時刻相互靠近,甚至碰撞。

在這個過程中,會產生許多反應,但是也有可能不產生反應,只是一種瞬間的吸引,但是卻會對兩個粒子有所影響,這種影響可以讓兩個粒子產生「相同」的變化。

那麽,這一切究竟是怎麽回事呢?

科學家們又是如何解開這個謎團的?

根據量子力學的觀點,當兩個量子粒子之間發生碰撞或者是「接觸」的時候,會產生一種奇妙的現象,這種現象正是蘊藏著量子纏結的力量。

根據量子力學的規律,當兩個量子粒子發生碰撞之後,就會將粒子之間的資訊進行交換,這種資訊的交換,可以讓兩個粒子的資訊變得一模一樣,這也就是量子纏結的原理所在。

這種資訊的交換,會在瞬間完成,而且每個粒子之間的資訊是相互獨立的,也就是雙方都可以成為發送者和接受者。

除此之外,量子纏結還有一個特點就是,只有在觀察的時候,它才會被打破。

如果不被觀察的話,那麽兩個粒子之間的這種特殊聯系,將會一直持續下去。

這也正是纏結粒子能夠發生超光速溝通的原因。

人類目前對量子纏結的解釋,就是基於這一種量子力學的不確定性原理,纏結粒子可以很好的解釋量子力學的不確定性。

所以在短暫的資訊交換過程中,纏結粒子可以瞬間傳遞一些資訊,對自己和對方進行了彼此的「評價」,並對訊號進行了相互間的設定。

這也就是量子纏結產生超光速通訊的原理。

人類有什麽價值?

那麽,在人類的生活和工作中,量子纏結又有著怎樣的價值呢?

首先,無線通訊是如今人們常用的一種通訊手段,它的誕生離不開電磁波的傳播。

但是,無線通訊是有限的,他的傳輸距離也是有限的,同時在人們使用的時候,也會受到各種因素的幹擾,如今無線通訊在一定程度上已經滿足了人們對傳播資訊的需求。

但是,隨著物聯網技術的不斷發展,無線通訊的距離已經不能滿足人們對資訊的傳播。

那麽,人們就想要找一種新的通訊技術,但是,它能夠傳播的距離又不再有限,同時還是穩定的,能夠長時間傳播的資訊。

經過一番研究,人們就找到了量子纏結這個神奇的「技巧」,因為量子纏結在通訊方面有著巨大的潛能。

當一個人在地球上與另一個人距離光年的外太空中所操縱的愛普斯頓星際飛船進行通訊時,如果想要立即回答問題,那麽需要進行另一台飛船的幹預,這就會浪費許多時間。

但是,如果在星際飛船上使用量子纏結的方式進行通訊,就不會出現這種情況,因為它可以瞬間完成通訊。

另一方面,量子纏結還有著巨大的潛力,可以用來破解加密電腦上的資訊。

許多科幻小說大片都是以這個主題為背景,現在,隨著科技的不斷發展,這一場景也不再是遙不可及的夢想,它已經離我們越來越近了。

除了這些,量子纏結在醫學上也可以有許多套用場景,比如人體掃描測試,透過量子纏結,可以讓超音波儀等裝置掃描出人體當中的細胞的結構,從而讓醫生更好的了解病情。

量子纏結在逐漸走進我們的生活。

量子纏結作為一個「奇技淫巧」,人們在探索這個奇妙世界的道路上所發現的一項偉大的「恩賜」。

結語

量子纏結作為一個神奇而又高深莫測的技術,它當中隱藏著極大的價值,它不僅有著極大的潛力,更是一個「奇技淫巧」。

它有著極高的套用價值,隨著科技的不斷進步,人們也將不斷深入的研究和發展這項偉大的技術。