一對糾纏態的光子,其中一個落入黑洞,另一個應該是什麼現象?仍然能保持糾纏態嗎?

大胖餃子喲

答案是:按照量子力學,它們應該保持糾纏,但是廣義相對論不允許,那麼怎麼辦?用火牆來背鍋!

這件事還是要從霍金談起。本來霍金提出的黑洞的霍金輻射特別有道理,儘管還沒有被驗證,但是很少有人懷疑其正確性,因為畢竟這是量子力學和廣義相對論的最基本最核心的要素結合在一起的必然後果。但是,霍金自己就覺得霍金輻射不是全部的故事,因為各種各樣的信息進入黑洞就都不見了,最後就變成了黑洞的質量、電荷和自轉了,即使利用霍金輻射也只能給出一個黑體的輻射譜,攜帶的信息量遠遠少於進去的信息量,那麼信息哪裡去了呢?很顯然這違反了信息守恆這個量子力學的最基本原則。這就是霍金提出的黑洞的信息不守恆疑難。

為了讓霍金輻射存在的同時維持信息守恆,可以倒著考慮霍金輻射。我們在黑洞那個小講裡面說過,霍金輻射本質上是真空漲落產生了一對粒子,一個掉入了黑洞,另外一個跑掉了,跑掉的粒子就是霍金輻射。那麼由於這一對同時從真空產生出來的粒子本來就是處於糾纏態,那麼不管跑出去的粒子跑了多遠,根據量子力學它們仍然處於糾纏態,但是根據廣義相對論的黑洞的定義,黑洞內外是不能建立任何聯繫的,怎麼辦?那就要斬斷它們的聯繫,也就是破壞它們的糾纏。但是這麼做需要能量啊,而能量需要粒子攜帶啊,於是,在原來黑洞的視界的附近就冒出來了一堆高能粒子組成的一堵火牆,黑洞的視界就被火牆所取代了,這些高能粒子攜帶的信息就是原來進入到黑洞裡面的信息。這樣就同時既允許霍金輻射存在,也維持了信息沒有消失,信息只不過保存在了這一堵火牆裡面。

既然如此,那麼我們能夠觀測到火牆的現象嗎?遺憾的是,不能!因為火牆畢竟就是在黑洞的視界的位置,那裡的任何效應都無法被遠處的觀測者直接觀測到,除非你真的到那裡,但是到了那裡很可能就會被火牆燒死。如果真是這樣,那麼穿越黑洞的視界進入黑洞就變得非常危險了,以後的科幻應該考慮這個效應。


張雙南

光子糾纏是必然的,但一對糾纏態的光子是否永遠糾纏?顯然就不可能。究竟何時能糾纏,又能糾纏多久?在什麼時候什麼條件下糾纏能發生,能持續?或者解除糾纏關係?其實還是一個迷。下面是本人純個人看法。

光子糾纏現在公認的是一對光量子的糾纏行為,而我認為這是傳統的認為一個光子是一個粒子的理論延續,實際上光子只是一份能量,也就說光子糾纏就可以理解成一個光子的兩半處於兩個分離的電子中,這樣更“清晰可見”光子的糾纏行為,也就是說光子必是糾纏的。看下圖容易看出糾纏是1個光子分開處於兩個電子中,也就是說光子糾纏是必然的(但不代表永遠糾纏,很可能就一瞬間的事)。



現在讓我們看看“其中一個(實質是半個)落入黑洞”情況會怎樣呢?黑洞的巨大引力將導至這“光子”所在的原子坍塌,此“光子”已無處容身,此糾纏必將破壞,也就是說,外面的“光子”(半個光子)的狀態將徹底改變,它們當然也不可能保持糾纏了。

其實,中國的量子技術已有所應用,從糾纏光子的製備分發到檢測,一對(實質一個)糾纏光子只能使用一次,本題的答案已清晰可見,本人靠想象難免有誤,作為權威專家(如潘建偉)自然清楚本題。即干擾將使糾纏不再。

作為前沿的量子理論,因學識初淺,錯誤難免,所述觀點,只當閒聊。各位見諒。


接地氣科迷閒聊吧

首先這個假設不肯能實現。就算經過無數億年把某個糾纏態的光子運一個到宇宙黑洞處,那麼根據宇宙黑洞不發光原理,這個光子就停止光速運動變為暗物質。另一個光子自然發生變化。有可能也是靜止不發光變暗物質。糾纏態的量子就像一對萬有引力天體。


輝歌49

首先要解決的是何為糾纏極其原理,現在的思想維度還停留在四維時空,糾纏應該是發生在高維度的量子行為在低維度(觀察者維度)的投射,好比投影機投射在屏幕上的影像與膠片或成像元器件之間是一一對應的一樣。在高維度看黑洞正是低維度物質進入高維度的物理通道,這樣就不需要所謂“火牆”理論來解釋信息不守恆問題了,信息和物質並沒有消失,只是進入了高維度空間,霍金輻射也不過是一些物質、能量和信息的溢出,加上進入到黑洞內部的,任然遵循能量守恆定律。


九妹玖爺

我個人認為黑洞也是應該量子化的,也就是說它也是量子態的。那麼問題就來了,物質真的是落入黑洞呢?還是與黑洞發生量子相干後,砰的一下與黑洞的量子態簡併了?

在這基礎上,我來回答一下,你只可把它認為假說或瞎說。

另一個光子有兩種可能,一是一起被黑洞簡併了。二是被退了相干。又成為了單量子態的光子。概率應該與其波函數與黑洞波函數的乘積的和成正比。


考拉都能懂的物理

首先,這個問題已經涉及觀察者與被觀察物體的時間不等性。那麼,使用意識形態的思維方式都已經失去了觀察意義。你首先要知道宇宙的成因以及黑洞實質,還有廣益時間的意義,以及人類的意識形態的實質構成。


神木龍唐

如將黑洞演化認為是酉的,落入黑洞的一半將與黑洞內物質作用,經過短暫的對數時長的scrambling時間後,外面的光子將與整個黑洞糾纏。這其實就是霍金輻射的圖像。經過一個更長的page time,外面的光子將與黑洞的糾纏度降低而更多糾纏於黑洞輻射出的物質。

此外,黑洞的引力場會改變糾纏度,對量子信息處理和通信有影響。


手機用戶57610903150

只要分清楚相互作用和糾纏的差別就不難回答問題。相互作用是通過交換粒子實現的,量子糾纏是說粒子系統本來就是一體的。黑洞阻止了相互作用粒子飛出,也就阻止了相互作用,但是引力改變不了本來就是一體的量子系統。

打一個比方,一副牌你扔一張牌進黑洞,我手中有王牌,那麼黑洞裡的牌就不可能是王牌。


手機用戶3503570243

疊加態,測量塌縮是量子力學最神奇的觀點,也是量子力學最具主觀色彩的觀點。由此衍生出更為奇幻的實驗結果,糾纏量子在任何空間位置都會產生測量塌縮。也就是說無論你在哪裡,在無論多深的水下、或者是在鉛封閉的空間內、或者是任意遠的太空,只要你進行測量就會得到糾纏著的量子塌縮結果。真是夠神奇的,給你一百年時間,讓量子糾纏徹底顛覆傳統的通信吧。


半知與糊塗的疊加態

當然保持糾纏,只是跨時空的糾纏了,這種糾纏不是空間上的,而是時間上的,類比科幻電影的情景,有個人給你打電話了,他卻不在你可以找得到的空間位置,而在你的未來,比如10年以後。你的手機接受到的電磁信號,當然也是從蟲洞裡鑽出來的,


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