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    量子纠缠和相对论本质上不矛盾

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    楼主
    张祥前DS 发表于 2019-2-26 17:38 | 只看该作者
    爱因斯坦创立的相对论认为物体的运动速度不可能超过光速,光速是宇宙中一切运动的最高速度。
    但是,量子力学中的粒子纠缠现象具有超光速特点,似乎和相对论是矛盾的。
    科学史上最不可思议的就是量子力学理论预测的“量子纠缠”。
    量子纠缠是从量子力学的方程式中得出来的,然后经过试验证实。
    量子力学预言,处于纠缠态的微观粒子,会保持相互关联。比如两个电子,一正一负,碰到一起,变成了一对光子,这样两个光子会处于一种纠缠状态。
    我们如果把这对光子拆分开,变成了两个光子,即使它们相隔10亿公里,仍然处于纠缠态,保持着相互关联。我们确定了一个光子的状态,就可以立即确定另一个光子的状态。
    量子纠缠的神奇之处还有,当你对其中一个光子测量时会影响这个光子的状态,并且,这个光子会把这种影响瞬间传到相距10亿公里的另外一个光子,这种影响的传播速度几乎是无穷大的,尽管二者之间相隔很远的空间距离,没有任何实物之类的东西相连,看起来没有任何方法可以彼此沟通,却可以瞬间把信息传递给对方。
    这个和爱因斯坦相对论光速在宇宙中速度最大明显相矛盾的,也是和相对论邻域概念【相对论认为经典万有引力的超距作用是不存在的,物体首先影响周围空间,并且这种影响以光速一步一步是向外传播,然后影响空间中存在的别的物体】是格格不入的。
    对量子纠缠的解释,爱因斯坦试图把问题简单化,并且和相对论不矛盾。
    爱因斯坦认为,处于纠缠态的一对光子,现在我们人为的把它们拆分,使它们远隔10亿公里,我们观察到一个光子的状态,几乎同时就可以确定10亿公里外相纠缠的另一个光子的状态。
    这个好比一副手套,分别装在两个密封的包装盒里面,一个包装盒被一个宇航员带到10亿公里外的太空中时候,我们在地球上打开另一个包装盒,发现是左手套,我们立马可以断定远在10亿公里外的宇航员包装盒里面是右手套。所以,爱因斯坦认为没有真正的超光速。
    但是,量子力学的创始人之一的波尔认为,人们在观察电子的运动之前,电子是以逆时针或者是以顺时针旋转运动,是不确定的,你看到了是逆时针旋转,它才是这种状态,电子的运动状态在于你怎么观察。
    波尔还认为,处于纠缠态的两个光子,我们就是把它们拆分开来,相格10亿公里,它们都可以保持彼此关联,它们之间的相互作用的信息的传播速度可以为无穷大。
    波尔和爱因斯坦长期为粒子纠缠而争论,那么谁是正确的呢?
    1967年,美国哥伦比亚大学,约翰·克劳泽(John Clauser)用实验证实了波尔的看法是正确的。随后法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)进行了更明确的测试,得到了更加确定的结果,以后许多人做了类似实验,消除了一切疑问,确定无疑波尔是正确的。
    克劳泽与阿斯佩的结果相当惊人,他们证明了量子力学的方程是正确的,纠缠是真实的,粒子可以突破空间障碍而相互关联——对其一进行测量,确实可以瞬间影响到它远方的同伴,我们熟悉的空间障碍好像不存在。爱因斯坦生前认为不可能的“鬼魅般的超距作用”,确实存在。
    其实相对论中光速是宇宙中最大速度的观点只是在一些限定条件下才成立。严格的说,相对论中的光速最大,是指相对于我们观察者运动的物体的速度不会超过光速。
    比如,两条外星人的飞船,相对于我们都是以0.9倍光速沿着一条直线相对运动,只是方向正好相反,在我们观察者看来,这两个飞船之间的确是以1.8倍光速相对运动。只是两个飞船无论那一个,相对于我们观察者运动速度都没有超过光速。
    按照相对论,相对于我们以光速运动的一个外星人飞船,即使飞船长度为10亿公里,由于光速飞行的飞船沿运动方向所在的空间长度为零,所以,这个飞船在我们观察者看来沿着运动方向长度10亿公里变为零。
    设想在飞船前方和后方分别发生的一件事情,并且两件事情相互关联着,后方发生的事情是前方所引起。
    飞船里面的观察者认为两件事情相隔10亿公里,但是在我们观察者看来,两件事情发生在同一个地点。
    现在我们设想外星人光速运动飞船突然转换时空状态,从光速运动状态转换为静止状态,我们观察者认为本来在外星人飞船同一个地点发生的两个事情,突然变成了相隔10亿公里彼此相互关联的两个事情。飞船前方发生的事情可以瞬间【远超过光速】影响到后方。只是飞船内部的观察者觉得没有什么异常。
    这么看来,相对论和量子纠缠没有什么绝对的矛盾,二者不是不可调和。
    但是,目前相对论有许多不彻底、自相矛盾的认识。
    比如,相对论认为物体的速度不能达到光速,可是,光子的速度什么能够达到光速?
    要正确的理解量子纠缠,关键是我们要认识到,自然界有一种运动是突然的,就是从静止状态可以突然变换到光速运动状态,速度的变化是不连续的,也就是加速度可以为无穷大。
    相对论还保留了经典力学的一个认识,物体要达到光速,必须要要逐步加速,一直加速到光速,可是相对论的质速关系又认为物体加速到光速质量变成了无穷大,按照相对论质量和能量可以相互转化的质能方程,这样要消耗无穷大的能量,所以,有人根据相对论说不可能把一个物体加速到光速。
    但是,很明显,光子是以光速在运动?这个又怎么解释?
    统一场论【百度统一场论6版可以搜到】在这个问题上前进了一步。
    统一场论认为,宇宙任何一个具有质量为m的物体,周围空间都以光速度C【标量是c】运动,因而都具有一个静止动量P静= mC【标量式为p = mc】,
    当物体以速度V运动时候,由于光速不变和动量守恒,动量变成了P动= m(C﹣V)【标量式为p = mc√(1 - v2/c2)】,根据上式,我们可以看出,一旦物体运动速度V达到光速,如果要保证动量守恒,物体质量m就必须是无穷大,这么说物体的运动速度无法达到光速?
    这个不是绝对的,还有一种可能,只要物体的静止质量m。变成了零,按照相对论质速关系m。 =m√(1 - v2/c2),物体以光速运动的时候,又要满足动量守恒定律。运动质量m可以不为无穷大。
    统一场论指出,物体的运动速度可以瞬间达到光速,而不需要一步一步的加速。统一场论指出了宇宙中存在着一种速度变化不连续的运动形式---质量变化。
    统一场论给出了质量变化公式是F = (C-V)dm/dt。
    统一场论认为宇宙中任何具有质量、电荷的物体,都是周围空间以物体为中心、以光速发散运动造成的,物体周围空间的光速运动一旦消失,物体质量、电荷特性将消失。物体的静止质量将变成了零。统一场论还指出,静止质量变成了零的物体,会突然以光速运动起来。
    根据静止动量公式p =mc√(1 - v2/c2)和相对论质速关系式m。 = m√(1 - v2/c2),可以看出,物体静止质量m。如果为零,运动质量m是一个正常的量,要求满足动量守恒条件的话,必须要√(1 - v2/c2) = 0 ,也就是v =c,也就是物体运动速度v必须是光速。
    比如正负电子,统一场论认为正电子周围空间以正电子为中心,以光速发散运动,负电子周围空间从无限远处,以光速向负电子汇聚而来,正负电子如果相遇,周围空间的光速运动一进一出而相互抵消,所以,周围空间的光速运动消失,这样,正负电子质量和电荷特性消失,就突然以光速运动起来。这样正负电子变成了一对光子,这个就是人们常说的湮灭。
    总之,我们对相对论深入理解,加上统一场论的出现,我们可以化解相对论和量子力学之间的矛盾。
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