都说光速不可超越,那量子纠缠或引力波为什么就超光速了呢?

沙洲猫


在爱因斯坦建立狭义相对论以后,就从狭义相对论里得到了有质量物体无法通过有限加速达到光速的推论,另外也得出无质量物体必定以光速运动,基于这两点就能推论出能量和信息传递速度也不能超过光速,可以说能量和信息传递不能超光速就包含了前面两个推论,因此通常我们提到狭义相对论不能超光速时,只要理解成能量和信息传递不能超光速就可以了。

那么量子纠缠和引力波超光速了吗?这其实是两个问题,我们必须分开讨论,因为两者的性质完全不同。

量子纠缠

量子纠缠最早是由爱因斯坦提出的,用以质疑玻尔为首的哥本哈根学派对波函数坍缩的概率解释。他从哥本哈根学派认为在被测量到之前,微观粒子不存在确定的状态出发,提出了这么一种情况:

通过特殊的方式,我们可以得到一对状态(量子态)互相纠缠的光子,为了方便理解,我们可以假设这对光子的自旋方向一个是上旋,一个是下旋。我们可以把这对光子通过光路分开到一定的距离,比如1光年。然后对两者分别进行测量。根据哥本哈根解释,在其中一个光子被测量到的那一刻,状态才会确定,也就是当我们在A点测量光子a时,它才随机坍缩到一个自旋态,比如为上旋,那么基于纠缠的特性,在1光年外的B点处的光子b就应该会是下旋。所以当我们通过以纠缠光子的发射点作为标准进行时间校准后,在相隔1光年的A、B两点同时进行测量,那么将会分别测量到一个上旋和一个下旋的光子,而肯定不会同时测量到两个上旋或两个下旋的光子。

(量子纠缠)


那么问题来了,此时a、b两个光子相距已经有1光年远了,它们是怎么做的瞬间随机坍缩到一个状态而又能保证互为相反的呢?如果a、b光子确实是被测量那一刻自旋态才被确定并且完全随机的话,那a、b之间就必须存在某种关联让双方知道对方的状态,而这种关联是瞬时的,也就是超光速的,这就违背了狭义相对论里的信息传递不能超光速了。

于是爱因斯坦以此向玻尔为首的哥本哈根学派发起挑战:是放弃狭义相对论还是放弃哥本哈根诠释?

在爱因斯坦看来,如果要承认狭义相对论的正确性,那么互相纠缠的光子应该在分开的那一刻状态就已经确定,这样无论它们之后分开多远,都能在测量时得到相反的自旋态。所以他认为哥本哈根学派认为光子的状态在被测量时才确定的说法是错误的。

(爱因斯坦和玻尔)


然而玻尔并不这么认为,他坚持哥本哈根诠释的正确性,他指出,在测量前不存在两个光子的波函数,而是只有一个波函数,只有当其中一个光子被测量到时,这个唯一的波函数才随机坍缩为确定的两个光子。既然只有一个波函数,随机坍缩的两个光子的状态自然是同时确定的,但这不需要在两个光子间传递信息,因为坍缩前只有一个波函数。这其实跟单个光子的波函数坍缩是完全一样的,单个光子在被测量前波函数弥漫在整个空间任何可能的地方,但一旦测量,它就从全空间坍缩到一个确定的位置,并且是唯一的位置,它无需告知别处所有可能出现的地方的“自己”不要出现。

在这种解释里,两个光子之间是不传递信息的,而由于其坍缩前无法确定状态,因此光子本身也不携带信息,而由于测量即坍缩,因此也不能提前录入信息。既没有传递信息,也没有携带信息,也不能录入信息,量子纠缠自然就根本不存在超光速传递信息了。


引力波

量子纠缠没有超光速那引力波呢?这个问题分两种情况。

首先引力波传播速度等于光速这是广义相对论得出的结论,虽然它其实是利用光速常数c强行规定的,但是在多次引力波事件的测量中已经证明,引力波传播速度就是光速!特别是双中子星合并引力波事件,由于引力波和多波段电磁波接收到同一信号,因此已经非常确定引力波传播速度与电磁波波速,即光速一致!

(双中子星合并)


但是在引力波问题上还存在另一种情况,就是宇宙膨胀。

我们知道根据天文观测,宇宙正以大约70km/s/Mpc的速度膨胀,这就导致宇观尺度下两点间的距离在渐渐拉大,因此在引力波源处发出引力波后,引力波沿空间传播过程中,空间距离被拉大了。距离变了那引力波速度怎么算?这问题其实跟宇宙膨胀下的光速是同一个问题。很显然,如果忽略掉宇宙膨胀本身的距离增加问题,宇观尺度下的引力波和光速都将下降,也就是都将低于真空光速常数c。这是很容易理解的,比如说一个距离地球1亿光年的双中子星发生碰撞,那么伽马射线爆和引力波将以光速向地球传播,这将需要1亿年时间,然而在这1亿年的传播过程中,双中子星与地球之间的空间在不断膨胀,距离在不断增加,那么它还能在1亿年时到达地球吗?显然不可能,不然就超光速了。实际情况是引力波和伽马射线暴都将超过1亿年后才能到达地球,如果此时我们依然按照静态宇宙的距离1亿光年来计算,那引力波和伽马射线暴都将低于光速了……

但实际上当我们引入考虑了宇宙膨胀的距离定义,问题就迎刃而解了,引力波和伽马射线暴依然刚好就是光速c。

(宇宙膨胀导致空间距离增加)


结论

综上分析,量子纠缠和引力波都没有超光速,量子纠缠压根不存在速度问题,它既没有能量传递,也没有信息传递。而引力波速度则严格等于光速,这已经在天文观测中得到严格证实了。


星宇飘零2099


关于量子纠缠,你可以这样理解:把一双鞋的左右两只分别放进两个盒子里,然后把这两个盒子分别放在宇宙两端,你打开其中一个盒子发现鞋子是左脚的,立马就知道了宇宙另一端的那只鞋是右脚。这个感知速度几乎就是无限的,但是并不违反相对论,因为这里的信息传递应该是从把鞋子分开那一刻算起的,而不是打开盒子的瞬间。其实量子纠缠的信息传递模式跟这个差不多,传递是从创造出一对纠缠粒子开始算起,而不是检测粒子自旋状态的时候,所以并不存在超光速信息传递,这个信息传递速度远低于光速。以上只是我为了便于理解打个比方而已,其实颇有不妥之处,但我相信这是最易懂的科普语言。量子通信的意义在于信息传递的绝对安全性,因为量子信息被接收一次后量子态就坍缩了。

关于引力波速度:在广义相对论理论里面,引力波的确是光速,这是爱因斯坦最早得到引力波的方程的时候就发现的。目前公开的几个探测到的引力波事件,同时测量到了对应的电磁波也就是光的信号,所以有力地证明了引力波速度和光速一致。


罗先生很有范


量子纠缠的实质并不是两个粒子之间有什么灵犀想通,而是两个同步运动的粒子表现出的形态一致性。它不是超距作用,不能传递信息,更不是什么灵犀相通。

经过在一起纠缠过后,两个粒子就具有相同或相反的运动规律,这个运动规律将持续很长时间,即使两个粒子分开很长距离。那就能够从一个粒子的状态推测另一个粒子的状态。这个粒子现在是左旋,那个粒子一定在右旋。

在一起纠缠过的粒子就像是两粒相同的种子,分别种在两块地里,然后观察种子生长过程,必然是同步的。再比如将两个钟互相撞一下就算纠缠了,然后拿在较远的两个地方。两个钟的振动频率衰减速度也是同步的。

再比如我们把两幅牌,将其牌点的排列顺序整理得一样。然后各自放进一个翻牌机器里,翻牌机器每天翻一张牌。每天两个翻牌机翻出的牌点一定是相同的。将两个机器拿到两个距离很远的地方,比如一个在北京一个在纽约。两个机器每天翻出的牌点也是一样的。这两个机器之间并没有通讯联系,但是却能表现出相同的信息,北京的机器翻出一个梅花五,那边纽约的机器翻出的也是梅花五。当然如果纠缠时将两幅牌牌点顺序装反,那么两个机器每天翻出的牌点就是相反的。但是我们不能用这两个机器实现通讯。

如果从北京向纽约每天用普通电磁波发送一段信息,发送时根据翻出的牌点进行加密。事先商定梅花表示乘,方块代表除,红桃是加,黑桃是减。今天翻出的是梅花五,就把信息乘以五发过去。纽约那边接到后进行解密,一看机器翻出的是方块五,就将信息除以五,就是原信息。第二天翻出的牌又变了,加密方式就又变了,那边也根据。这样的通讯方式当然是无法破解的,因为你不知道双方每天翻出什么牌点。这就是量子通讯的原理。


多维观世界


都说了N遍了,力场如磁场和电场都是瞬间场,不需要传播时间,瞬间抵达远处,这个你能想象吗?

估计绝大多数人都无法想象,因为它超出了我们思维的惯性,我可以举出一百个理由来说明力场是瞬间场,就拿静电场来说,假设在空中有一个静电荷,那么在这个静电荷周围空间就存在着辐射状的电场力线,如果这个力场的传播是需要时间的,那么当这个电荷匀速运动时,那么在这个电荷运动方向后部的电场线就会收缩,而前部的电场线就会膨胀,也就是说电场线就不再是辐射状直线了,而是曲线形状。

这就直接违反了相对性原理,因为爱因斯坦的相对性原理告诉我们:在所有的惯性系统中,物理规律相同,而在这里我们却会在不同的坐标系中看到的同一个东西是不一样的,这显然是错误的,解释只有一个:静电场只能是瞬间场,只有这样、在所有的惯性系统中,你看到的都是辐射状的场线。


用户6812548640


关于量子纠缠的问题,最先的争论方分别是爱因斯坦和波尔。

1935 年 5 月,爱因斯坦同美国两位年轻的物理学家波多尔斯基和罗森在美国第 47 期《物理评论》杂志上,发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文,在物理学界、哲学界引起了巨大反响。\r

这篇论文提出了一个名垂千古的思维实验,以论文的三位联合作者的首字母命名,称为“ EPR 实验”。正如这篇论文的标题所表达的意思那样,爱因斯坦想用这个思维实验告诉物理界,哥本哈根的量子力学解释是有问题的。

玻尔在听到这个 EPR 实验之后确实大吃一惊,据说茶饭不思好多天。隔了几个月后他终于出声了,居然以同样的标题写了一篇论文,来回应爱因斯坦们的挑战。简单说来(抱歉我只能“简单说来”,复杂了我也说不来),玻尔说狭义相对论我是不反对的,但是这里面的关键问题在于,粒子 A 和粒子 B 在你爱因斯坦看来是不同的两个粒子,但是在我玻尔眼里,它们从未分开,它们仍然是一个完整的整体,不论它们相隔得有多远,它们都是一个整体,两个量子是难分难解地纠缠在一起,组成了一种量子纠缠态,这种纠缠与空间距离无关,哪怕它们分别位于宇宙的两端,它们也是纠缠在一起的。

爱因斯坦对于波尔提出的量子纠缠坚决否定,但是苦于他们只有一个理论基础,并没有做实验来证明这个理论的正确与否。在物理学上如果没有实验来证明你的理论,这个理论则是等于没用的。很遗憾,知道爱因斯坦和波尔都逝世了,这个实验还没有做出来。

直到出现了一个英国数学奇才,他的名字叫贝尔(注意不是发明电话的那个贝尔),他发现了一个数学“不等式”,这个不等式被科学界称为“贝尔不等式”,被誉为“科学中最深刻的发现”。这个惊天地泣鬼神的贝尔不等式有一个巨大的魔力,可以对我们这个宇宙的本质做出终极裁决,它可以使得 EPR 实验从思维走向实验室。

1982 年,法国奥赛研究所。\r

人类历史上,这是对 EPR 实验进行的首次严格的实验检测,这次实验被称为“阿斯派克特实验”,以这次实验的领导者阿斯派克特命名。这次实验总共进行了三个多小时,两个分裂的量子分离的距离达到了 12 米,积累了海量的数据。最后的结果与量子论的预言完全相符,爱因斯坦输得彻彻底底,从此 EPR 实验也被称之为“ EPR 佯谬”。

EPR 实验的结果无可辩驳地呈现给当时的整个物理学界这样一个事实:要么放弃定域,要么放弃客观实在。定域性是经受了几十年严苛考验的伟大的相对论的推论,而客观实在则是大多数物理学家心目中的公理,不证自明的。如果是你,你会怎么选择呢?我看你可能最好奇的是那个发现贝尔不等式的可怜的贝尔,到底会做出怎样的选择。那个可怜的贝尔在被逼急了以后,只好表示如果非要放弃一个的话,他只能放弃定域了,但他仍然试图想说或许不用两个都放弃。

其实EPR 佯谬只是证明了定域和实在不可能同时正确,并没有证明有超光速的信号存在,这是两个不同的概念。如果愿意放弃实在性,则相对论依然是牢靠的。

量子这种纠缠态也被称之为量子的超隐形传输,可以用来做通信的加密,但是不能用来做超光速的通信。更加需要强调的一点是,量子的超隐形传输,传递的是量子态,而不是能量和物质。所以应与相对论的力学、运动学都没关联,也称不上超光速了!

关于引力波……这个也是爱因斯坦闲的蛋疼提出来的东东。爱因斯坦在 1916 年和 1918 年分别发表了两篇论文预言了引力波的存在。

先说明一下引力波是什么鬼,它是宇宙空间中的涟漪,靠着时空的卷曲在宇宙中震荡。首先我们得知道广义相对论里面的时空弯曲特点,也是引力的本质(引力的实质并不是一种力,只不过就是空间弯曲的外在表现)。在质量超大的物体所处的空间,会发生时空的弯曲。比如说我们的宇宙空间就好像一张张开的大网,太阳就压在这张时空的网上,网被压得凹陷了下去。如果太阳的质量突然变大或者突然爆炸没了,地球是不是会突然没受到太阳的万有引力,马上飞走了呢?答案是否定的。这个网就会以太阳凹下去的时空凹网会发生震荡,并以爱因斯坦命名的引力波传递作用给地球,根据狭义相对论所证明的,没有什么信号或者能量的传递速度能超过光速,所以这个过程也是有一段时间的,可能就那光速传过来最快也要8分钟……

总结……量子纠缠只是量子态的同步,并没有和相对论运动学有冲突。引力波属于能量波,不会比光速块……


木子13898153


引力波是一个有趣的话题,前几年,诺贝尔哥让大家知道了引力波这个物理学名词。但真正了解它具体含义的却很少。至今还有人认为引力波是诺贝尔哥发现的。事实上,诺贝尔哥说的引力波根本就是他胡乱引用的一个物理学名词。

引力波是100年前,由爱因斯坦通过广义相对论预言的现象。在当时,爱因斯坦认为引力波可能永远无法被探测出来,因为它实在是太微弱了。直到100年后,才由高灵敏度的LIGO装置探测到。该研究成果也获得了诺贝尔奖。引力波的传播速度是光速。

自从潘建伟团队搞出量子加密通讯卫星后,量子纠缠这一名词也被大众知晓。在量子纠缠系统中,对其中一个粒子进行测量,就会立即影响到另一个粒子的状态,无论它们间隔多远。据测量,纠缠中的量子相互影响的速度远远超过了光速。


不是常说“光速是宇宙的极限速度吗”?这句话其实并不完整。完整的是:光速是这个宇宙信息传递的极限速度。关键词是“信息”、“光速”。

量子纠缠是不会传递信息的,它在量子加密通讯里的作用是产生密码,而不是传递信息。信息依然走的传统信道,例如:光纤、电缆等。

我们能够通过引力波探测器了解在宇宙遥远地方的事情。例如,LIGO系统发现的第一个引力波信号就来自于距离地球约13亿光年处的,质量分别为36个与29个太阳质量黑洞的并合。引力波携带了黑洞合并的信息,所以,它不能超越光速。

宇宙膨胀也可以超过光速,它不传递任何信息,所以是相对论所允许的。

图:宇宙膨胀示意图。气球的膨胀并不会在气球表面上的两点之间传递信息

综上所述,只要不传递信息,超光速都是可以的。


讲科学堂


光速绝不能超越,光是一切物质构成的基础。宇宙中最灵动的存在就是光。其余微观粒子都是光的结构态,尽管速度也很快,但全部小于光速。量子的概念是错的。光是波,它没有粒子性,不存在光量子。电子是明确的微观粒子,具有波粒二象性,因此可称为量子。量子纠缠不能超越光速,目前还没有一个科学家做过超30万公里的纠缠实验,证明纠缠粒子超光速。说量子纠缠超光速,不是手段计算有问题,就是物理学家美好的玄幻的想象。引力波是物理学家将大质量天体相撞产生的某个波段的光误认为是引力存在的证明。这一所谓的成果获诺奖,只会让物理学陷入更深的迷茫!


生存立人生存立论


用狭义相对论来解释“光速的不可超越”是有缺陷的,光的速度是我们科学能够探知的已知结果,然后通过教科书灌输到了我们的认知范围内,在知道光速以前我们人类也是想象不出来光的速度。

现代科学的认知一直采用科学的惯性思维在向外扩展,已经可以深入宇宙深处了,但是向内的探索方式少得可怜。众生皆具如来德藏的内心才是唯我独尊的,思维与灵魂的概念极少触及,目前仅仅从量子的角度去摸索量子纠缠的概念已经让人类顿时摧毁了以前的认知。

我们看不见的,和不理解的信息,太多太多了,不是所有的现象都需要时间去传播的,可以不用时间,没有时间的概念,就那么两个相隔几亿光年的事物就可以同步有关联。

想象力都被科学的认知障碍给限制了。



喻然恭请黄财神


为什么超光速或者说光速是一个坎,是一个瓶颈。首先相对论中对我们宇宙的描述没有问题,同时也是非常准确的。在我们的三维时空中光速就是极限,是一个常数,同时它限制了质量,为什么会造成这种现象,因为光速限制了我们的三维空间的时间轴。所有参数都被其限制。其实相对论不完善的地方就是没有把时间或者说时空加进去,其实光速就是我们时空的密度常数。有了这个常数再来看质量,似乎质量越大达到光速所需的能量越大。有质量的物体看似永远达不到光速,成为瓶颈。实际上应该还有一种物质形态,其场作用越强质量越低,甚至会成为负数。物理学上讲时间是不存在的,但是我们的时空却有着时空密度,这个密度导致了引力的产生,也影响着时间的速度。我很期待在受控核聚变试验和研究中人类能发现新的物质状态,在磁场中可以隔绝超高温,也许再大点可以隔绝时空也说不定,并且还可能改变物质形态。关于黑洞是什么,最新研究表明黑洞内部密度极低,奇点很有可能就是一个场。但是黑洞貌似质量又非常大,那么问题来了,这么大质量怎么来的?首先黑洞光子不可逃逸,在场的作用下,把光子加速到超光速,自然就不可见。根据相对论讲如果物体被加速到接近光速,那么在三维宇宙中质量无限大,那么黑洞所表现出来的质量是否就是事件视界物质的质量呢?这个问题留给天文学家解决吧!


閃光貝殼


那是他们的错误造成的。自然界元素在粒子加速器里面无论怎样加速都无法超越光速,你觉得所谓的量子纠缠就轻松超越光速了呢?伟大的物理学家爱因斯坦的公式都是白写的吗?很多都是计算错误造成的,请仔细检查,你们大部分没有亲自实现的能力,不要从网络找寻可靠数据,大部分都是错误或者骗人的。真理只掌握在少数人手里。放弃一些没有意义的研究啊,中科院都研究不出来的,没有特别实力还是不要尝试研究,科学越来越难的。目前核聚变原理都……电磁波本质是什么?质量根源是啥?万有引力本质?就连地球磁场都不知道,希望大家不要研究什么了,好好挣钱养家要紧,全家幸福比什么都好!


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