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量子糾纏的數學研究獲重要進展,經典世界與量子世界不再互相隔閡

量子糾纏的數學研究獲重要進展,經典世界與量子世界不再互相隔閡

量子糾纏是量子力學中最著名的預測,它指出,兩個粒子即使相距遙遠,也是存在著互相糾纏的作用,其中一個粒子的行為將會影響另一個的狀態,比如當其中一顆被測量而狀態發生變化,另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。愛因斯坦稱之為「神秘的鬼魅作用」。但是,用於描述量子物理世界的「糾纏態」,是否同樣適用於經典世界?這是目前科學界研究的重點之一。日前,英國物理學家團隊已在數學上局部證明,任何具有經典局限的理論都必然包含「糾纏態」特徵。這是量子物理理論的一個重大飛躍。

根據研究,糾纏態雖然與直覺相悖,但它不僅是量子理論的必然特徵,也是任何非經典理論,甚至是尚未發展的理論的必然特徵。與經典理論相比,量子理論有許多奇怪的特點。過去,物理學家研究經典世界是如何從量子中產生的,如今科學家轉變了這一思路,即研究經典世界是如何創造量子世界的。研究表明,糾纏態作為最奇怪的特徵完全在意料之中,這也表明量子理論表面上的奇怪之處恰恰是超越經典理論的必然結果,也是我們在研究量子世界的同時,無法將經典世界拋棄的必然理由。

量子糾纏的數學研究獲重要進展,經典世界與量子世界不再互相隔閡

量子世界確實不同於經典世界,在這裡,光具有波粒二象性,粒子們有逆天的心靈感應。它如此詭譎,以至於愛因斯坦認為,量子糾纏是鬼魅般的超距作用。物理學的大廈由經典物理和量子物理支撐,科學家一直在尋找這兩根柱子之間的通路。如果任何具有經典局限的理論必然包含「糾纏態」特徵,那至少說明這條通路一定存在。過去人們只是更多地從思辨上看待和討論這一問題。

如今,數學上的研究為這一理論提供了堅實的基礎。該研究表明,量子理論在某種程度上也必須像經典理論那樣,在一定的局限內展現。比如在退相干過程中,量子理論也具有經典物理對極限的要求,即當一個量子系統與外界環境相互作用時,就失去了量子相干性和所有使其成為量子的條件。因此,該系統就會退化為經典系統。反過來看,就是任何能恢復經典世界的理論都必須包含糾纏態。這一結論可能會為其他的發現打開一扇門,如對因果關係本質的認識,如宏觀局部性和對稱性等。

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