什么是量子纠缠，为何它的速度可以超光速，难道违反了相对论？

说到‬量子力学‬，很多人‬就会‬想到‬量子‬纠缠‬这个‬词语‬。量子纠缠是量子力学中一个非常神秘而诡异的现象，它被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。这一现象展示了量子世界与我们宏观物理世界有着截然不同的行为方式，并挑战了我们对传统的理解




那么什么是量子纠缠呢？它到底有多诡异呢?
所谓量子纠缠指的是两个或多个粒子以一种特殊的方式相互连接，使得一个粒子的量子状态会立即影响另一个粒子的状态，并且它们无论相隔有多么遥远，这种现象被称为非定域性现象，也就是纠缠粒子之间的相互作用不受它们之间距离的影响。




我们知道在量子力学中，微观粒子不在‬是‬以确定的状态存在，而是以一种称为“波函数”的数学对象描述，代表了各种可能状态的叠加。比如粒子具有波粒二象性，也就是同时拥有粒子性和波动性的叠加状态，而且粒子的位置、动量、自旋也会处于叠加态状态。只有当我们进行测量时，波函数才会"坍缩"到一个确定的状态。




而当两个粒子纠缠时，它们的波函数也是不可分割的成为一个整体。即便将两个粒子分开，其叠加态也是纠缠在一起的。也就是说我们对两个‬纠缠‬粒子‬的‬其中一个粒子进行测量，此时‬整个系统的波函数就会‬坍缩，将‬立即决定了另一个粒子的状态




比如我们将两个纠缠的粒子分开，一个放在地球，另一个放在遥远的月球。在没有测量之前我们无法知道粒子的自旋状态，因为他是处于叠加态，即粒子的自旋方向可能是上，也可能是下。而一旦测量到地球的粒子自旋方向为上时，那么远在月球的粒子就必然会为下，并且这两个粒子无论相距多远都是‬瞬时‬感应到‬，其速度甚至超过了光速。这就是鬼魅般的超远距作用。可以说它挑战了我们对时间和空间的传统理解




说到这里很多人可能会有所疑问，既然量子纠缠速度具有鬼魅般的超远距作用，甚至这种瞬时速度远超光速。那么这不是违反了现在的物理学认知吗？因为我们都知道光速是速度的极限，任何物体都无法达到光速。




其实量子纠缠速度常常被人们误解为是信息以超过光速的速度传播，事实上量子纠缠速度并没有携带任何信息。他是微观世界一种特有的现象，这种速度不受相对论的光速极限原理限制，我们常说的光速不可被超越，只是建立在有静止质量的物体。比如电磁波它可以携带信息，所以最快只能达到光速。




因此量子纠缠和‬相对论‬并不‬违背‬，它‬不过‬是‬‬‬量子力学中一个奇异而迷人的现象。