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隐形传送(5)

  EPR实验

  量子隐形传送的关键在于一份1935年由阿尔伯特·爱因斯坦和他的同事波尔斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)及奈森·罗森(Nathan Rosen)完成的论文。他们具有讽刺意味地提出了EPR实验(以三位作者的名字命名)来最后一次阻止将偶然性引入物理学。(爱因斯坦对量子理论在实验上不可否认的成功感到悲伤,他写道:“量子理论越是成功,看起来就越愚蠢。”)

  如果两个电子最初是一致地振动的(一种称为“相干”的状态),它们可以保持波状一致,哪怕它们被分隔开了很远的距离。尽管两个电子之间的距离可能要以光年计,仍然有一个看不见的薛定谔波联系着它们两者,就像是一根脐带。如果一个电子发生了什么,那这一信息中有一部分会立刻传送到另一个电子。这被称为“量子纠缠”(quantum entanglement),即相干地振动的粒子之间有某种深层次联系将它们连接在一起。

  让我们从两个一致摆动的相干电子开始。随后,让它们以相反的方向飞出去。每个电子就像一个陀螺。每个电子的自旋都可以加强或减弱。让我们假设整个系统的自旋为零,因此如果一个电子的自旋增强,你就自然知道另一个电子的自旋减弱了。根据量子原理,在你作出一个测量之前,电子的自旋既不增强也不减弱,而是以一种同步增强或减弱自转的状态存在(一旦你做了观测,波动功能就“崩溃”,使一个粒子停留在有限状态里)。

  其次,测量一个电子的自旋。假设它在加快自旋,则你立刻就知晓另一个电子的自旋在减慢。就算两个电子被分隔开许多光年,只要通过测量第一个电子就会立即得知第二个电子的自旋。事实上,你以比光速更快的速度得知了这一信息!因为这两个电子是“纠缠的”,就是说,它们的波函数一致地搏动,它们的波函数被一股看不见的“细线”或“脐带”连接在一起。在其中一个电子上发生的任何情况都会自动在另一个电子上产生影响(这意味着,在某些意义上,在我们身上发生的任何情况都会自动即时影响在遥远的宇宙角落里的事物。因为我们的波函数可能在时间的初始就纠缠在了一起。在某些意义上,有一张纠缠的网络将宇宙的各个遥远角落联系在一起,包括我们自己)。爱因斯坦嘲讽地把这叫做“鬼魅般的超距作用”,这一现象使他得以“证明”量子理论是错误的,因为在他看来,没有事物可以移动得比光速更快。

  起初,爱因斯坦设计了EPR实验作为量子理论的丧钟。在20世纪80年代,法国的艾伦·阿斯佩克特(Alan Aspect)和他的同事使用两个分开13米的探测器进行了这个实验,测量从钙原子中放出的光子的自旋,实验结果与量子理论精确吻合。显然,上帝的确会在宇宙里投骰子。

  信息真的比光传送得更快吗?在光速是宇宙的速度极限这一点上,爱因斯坦错了吗?不完全是。信息的确比光速传送得更快,但信息是随机的,因此是无用的。你不能通过EPR实验传送一条真正的消息或者莫尔斯密码,哪怕信息传送得比光速更快。

  知道在宇宙另一端的一个电子正在减缓自旋是一条无用的信息。你不能通过这一方法传送今天的股票行情。举例来说,让我们假设一位朋友总是穿一只红袜子和一只绿袜子,次序随机。假设你查看他的一只脚,那只脚上穿着一只红袜子,那么你就知道——比光速更快地知道,另一只袜子是绿色的。信息的确比光传送得更快,但这一信息是无用的。不包含非随机信息的讯号可以用这种方式送出。

  多年来,EPR实验被作为量子理论战胜它的批评者们大获全胜的例子,但那是一个没有真正价值的胜利,直到现在也不具备实际影响。

  
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