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2023-07-21 来源:旧番剧
纠缠与狭义相对论:标准观点
我之所以会在文章中使用“强迫”和“迫使”这两个词,一方面是因为这两个词传递出了我们那经典物理式的直觉所需要的情绪,另一方面更是因为其在这里的精确意思对我们是否能很好地接受更为猛烈的观念转变至关重要。这些词在日常生活中的定义使我们在脑海中勾勒出一幅有关意志的因果关系图:我们在此地做一些事情会造成或迫使彼地发生一件特殊的事情。如果这就是有关两个光子之间如何纠缠的正确描述,狭义相对论就危险了。实验表明,从实验者的角度看,一个光子的自旋被测定的一刹那,另一个光子就会立即获得相同的自旋性质。如果有什么东西从左边的光子飞到右边的光子,告诉右边的光子左边光子的自旋已经被测定,那么它必须得在两个物体之间瞬间移动,而这就会与狭义相对论的速度极限相矛盾。
物理学家们大都认为,此类与狭义相对论有明显冲突的说法是错误的。直观上的原因是,即使两个光子间隔很远,它们的共同起源也会在它们之间建立一种基本联系。虽然它们彼此相背而行,在空间中分离,但它们的历史使它们纠缠在一起;即使相隔很远,它们仍然是整个物理系统中的一部分。这样的话,对一个光子的测量确实不会强迫或迫使另一个遥远的光子具有相同的特性。更确切地说,由于这两个光子关系密切,我们因此可以合理地认为它们——即使空间上相隔——是整个物理实体的一部分。于是我们就可以说,对一个独立整体的测量——该整体包括两个光子——会影响整体;也就是说,它会同时影响两个光子。
虽然这种说法可以使两个光子之间的联系更便于理解,但表述上却不清不楚——把两个空间中相隔很远的物体看作一个整体究竟是什么意思?更准确的说法应该像下面这样。狭义相对论认为没有物体能比光传播得更快,“物体”指熟悉的物质和能量。但现在的情况非常微妙,因为似乎并没有物质和能量在两个光子之间飞行,因此也就没有必要测量速度了。不过,有一种方式可以让我们知道这是否与狭义相对论相冲突。物质和能量的一个特点是,从一个地方传播到另一个地方时会传递信息。光子从广播站传播到你的收音机是为了传递信息。电子从因特网电缆中传播到你的电脑是为了传递信息。因此,在任何情况下如果有某物体——即使是未命名的物体——声称比光传播得还快,最好的检验方法就是看它是否传递或至少能传递信息。如果答案是“不”的话,标准的论证就可以继续,没有物体的速度可以超越光速,狭义相对论仍然未被挑战。