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10 雅克的叙述(1 / 2)

末世消失 四平的小嘟嘟 更新时间 2021-12-30

 “‘瞬身’最初是超距通讯技术研究中的俚语,本来是日本动漫中的一种忍者所具备的超能力,有这种能力的忍者可以在一瞬间从a地移动到b地。不知道你们听说过没有。”

“明白,西方的电影里也有,就像《星际迷航》里的人体传输。”

“对。但研究人员最初并没有把宏观物体的超距传输作为科研项目,这不符合当时的物理学理论,听起来也太疯狂。研究只是以通讯技术的革新作为目的,并取得了一定的进展。我们之前知道,在已知的速度中,无论是宏观的还是微观的,最快的是光速。爱因斯坦的相对论中明确指出光速是宇宙中最快的速度,没有什么速度可以超越它。绝大部分的实验都验证了这点,实际上直到上世纪末也没有实验可以真正挑战它。”

“但量子力学中不是有超距作用的吗?”刘雪娟说。

“是的,这个叫做‘量子纠缠’……”雅克微感为难的说,好像想找到一些合适的话语对外行人进行解释。

“没关系,您可以继续说下去,我略懂一点物理,这位女士是斯坦福的物理学博士。”罗志指着刘雪娟说。

“是吗?那太好了,我还有点担心不能跟你们解释明白。但我们的时间有限,我还是简单的说吧。”雅克有点惊讶的看了一眼刘雪娟,稍稍松了一口气。

“‘量子纠缠’是量子力学的反对者们提出来的,本来是要证明量子力学的不完备性。就是说,按照量子力学的规律,有一种情况下,一对粒子间的某些特性是相关的,a粒子与b粒子即使在距离很远的地方,只要测量了a的这些特性,就能推导出b的这些特性的值。而人们在知道b的这些特性值的时候,并没有对b进行任何测量。在物理学中,关于‘实在’这个词的定义是,只要不干扰一个体系,而能预言它的一些特性的值,那么这些值就是‘实在的’。在上面的情况中,b的这些没有被测量但可以被预言的值显然是‘实在的’,应该是在预言之前就存在了。但量子力学的基本规律是:粒子的位置和动量这两个特性的值不能同时具有确定性。这就出现了矛盾。b粒子的位置和动量值是‘实在的’,在对a粒子进行测量之前就应该已经确定了,可根据量子力学原理,它的位置和动量又不可能同时具有确定值。我这么说,你们能听的懂吗?”雅克看着安德烈和露西说。

那两人脸上显出了为难的神色。他们没有听过这些概念,对现代物理学的发展也所知不多。

“没关系,你们只要知道结论就可以了。刚才说过的意思是,一些量子力学的反对者们提出了这个问题想以此证明量子力学是错误的,是不能够自洽的。但后续的实验观察表明,他们恰好证明了量子力学的正确性:一旦观测了a的特性,b的特性就‘在同时’确定了。既然实验证明了这些,那怎么解释这些现象呢?只有一种解释:对a的测量影响了b的状态。b的位置和动量本来是不能同时具有确定值的,但对a的测量的行为让它们确定下来了。这就是量子力学里的‘超距’作用。无论a和b离得多么远,你在这边一测量a,那边的b‘同时’就受到了影响,确定了自己的位置和动量。按照经典物理学的理论,最快的信号传递方式是光速,a和b之间的影响最多只能以光速传播,如果它们之间的距离是30万公里的话,那测量a的行为对于b的状态的影响应该在1秒钟以后显现。但实验结果明白无误的显示,影响是‘同时’作用的。”

“等等,你是说在离你30万公里以外的地方有些东西可以立刻影响到你?不需要时间?”露西迷茫的问。

“是的。但不是‘立刻’,是‘同时’,一点时间也不需要。而且不仅仅是30万公里,多远的距离都一样。理论和实验都证实了这一点。”

“那这真是‘瞬身’了。”露西小声嘀咕着。

“就是这样。但这还不是最吓人的。”

“还有比这更离奇的?”连安德烈都隐藏不住自己的惊讶了。

“离奇得多。如果只是影响,也只是影响到b的自身状态,并不能确定是什么‘信号’影响了它,也就没有什么实际的功用。”

“这还没有功用?可以在要多远就多远的距离上影响到别的物体啊!”露西惊呼道。

雅克笑笑:“可是会把它影响到什么状态,这在影响发生之前并不知道。而且是怎么影响的,也不知道。这又有什么用呢?”

露西不吭声了,但显然还在寻找着什么可能的功用,这女孩有着天生的不服输精神。

雅克继续说下去:“更离奇的是,根据理论推导,如果存在一个第三者,粒子c,就有可能把b在一瞬间变成c。变得一模一样。”

露西和安德烈惊讶的张大了嘴,一声也出不来。罗志和刘雪娟没有什么表示,他们理解量子通讯的基本原理。

“我们刚刚说到‘量子纠缠’,a和b就是在‘纠缠’的状态下,才能实现‘同时’的影响的。当然,这种‘纠缠’的状态并不是存在于任何一对粒子间的,需要在一定的情况下才会出现‘纠缠态’,也可以特意制造出一对粒子间的‘纠缠’。相互‘纠缠’的粒子在特性值上相互影响,在一种特定的情况下,这种影响的关系在物理学上称为‘贝尔态’,不要去管‘贝尔态’是什么,就是一个表述影响关系的名词而已,我想以最简单直白的方式说下去。‘纠缠’的一个很重要的特点就是,它只是一次性的。如果把a和b制造成‘纠缠’的状态,一旦测量了a,a的某些特性的值就确定了,同时,b的值也就确定了,那么,a和b之间的‘纠缠’状态也就结束了。这种结束是永远的,以后也不能再出现了。”

“‘波函数’坍缩。”刘雪娟喃喃的说。

“对,刘博士,就是‘坍缩’。不过这也有好处,省掉了很多麻烦。现在我们来想这样一个实验:在一个地方,有两个粒子:a和c。在另一个很远的地方也有一个粒子:b。a和b是处于制造好的‘纠缠’状态的,而c和它俩都不相干。a、b之间的‘贝尔态’是已知的,也就是说,它们俩的特性值之间的影响关系我们已经知道了。在特定的条件下,这是可以实现的,比如说,影响是100负相关的,a测量得到的确定的特性值是多少,b这边就确定了是a的值前边加上一个负号。a、b、c单独的状态都符合量子力学的基本要求,它们的状态都是不确定的。理论上可以推导出:对a、c进行‘贝尔态’的测量,就可以使它们俩发生‘纠缠’并坍缩到四种‘贝尔态’中的一种,而同时,b的状态就已经改变了。想想我们之前说过的‘超距’作用,在对a做测量的时候,a的状态确定了,b的状态也‘同时’改变了,变成了一种确定的状态,而b与a之间的‘纠缠’状态也就结束了。b会变成什么状态呢?这与a的测量结果以及a、b之间的‘贝尔态’有关。在这个实验中,a测得的特性值是多少,b就跟着在这个数前加上一个负号。而我们现在又测量出了a、c之间的‘贝尔态’是什么样的,而a与c又处于‘纠缠’态了,这就万事大吉,可以实现最神奇的一步了。根据a、c的‘贝尔态’,对在远方的b进行一次‘泡利矩阵变换’,就可以把b变成c,变得一模一样。”

“我来跟他们解释一下吧。”刘雪娟看到露西和安德烈满脸惊诧迷茫的表情,笑笑说。

“在南京,有一个男人a和一个女人c,他们俩之前是不认识的。a的女朋友b在巴黎。这三个人单独的心情都和正常人一样,是‘亦喜亦悲’的。后来,由于有人尽力撮合,a和c背着b偷偷的在一起了,但b由于恋人间的心灵感应‘同时’就知道了,她的心情也由不确定的‘亦喜亦悲’‘同时’改变成了确定的‘悲伤’。这种影响都是‘超距’的,a这边一变心,无论相距多远,b的心情‘同时’就变成了确定的‘悲伤’,并‘同时’决定和a分手。我们假设a和b的心情变化是相反的,这也符合现实,这个负心的a由于刚刚和c在一起的刺激感,心情由不确定的‘亦喜亦悲’变成了确定的‘喜悦’,刚好和可怜的b相反。并且a和c由于在一起而产生了心情上的联系,但他们的心情倒并不一定是一致的,有可能相同,也有可能相反。他们是由人撮合才在一起的,并没有什么深入的感情,又刚刚抛弃了b,心情是否相同很难说。但撮合人知道他俩心情之间的关系。

那么,我们怎么把b的心情变成和c一样?很简单,进行一次变换就好了。b和a的心情现在是相反的,如果撮合人所知的a、c的心情关系是一致的,那么b就需要变换一下;如果正好相反,c现在也是‘悲伤’的——因为她找了个负心汉,那b就不用变换,直接和c的心情一样了。‘悲伤’和‘喜悦’是相反的,相互调整就像在数学上乘以负1一样。这是一个简化了的类比,肯定有许多不符合马丁先生本意的地方,但可以更好懂一点。”

安德烈和露西似懂非懂的点点头。罗志赞许的看了看刘雪娟,说的很通俗,又非常贴切。

“只要知道,是有一种技术方法可以把两个相距很远又毫不相干的粒子变得一模一样就行了。”雅克没有赞赏刘雪娟的形象解释,时间有限,他必须快速的说下去。

“把一个地点的c,在另一个地点重现,这就可以实现通讯,因为c是可以携带信息的。理论上,第一个地点的‘测量’和第二个地点的‘变换’这两个动作一起进行,就可以实现‘同时’的通讯,比传统的电磁波通讯要快捷很多。在集成电路产业中,量子计算的速度也要远快于传统的计算机。这本来是一条很有前途的研究方向,但在实际应用中却出现了障碍。第一个地点的测量结果在测量前是不可预知的,测量者只知道会得到四个‘贝尔态’中的一个,但不知道具体会是哪个,它们都是有各自的概率的。而在第二个地点准备对b进行变换的人也不知道测量的结果。所以还是需要测量者给变换者打电话,通知他测量出的a、c的‘贝尔态’,然后才能基于此对b进行相应的变换。这又回到传统通信的格局中了。量子通讯最初的研究成果只能用于信息的加密,因为即使电话被监听了也不会泄露c的状态,这是最保险的加密方式。但研究者中有一小部分人并不想承认失败,他们继续走了下去,走向更深远的地方,也走出了毁灭的第一步。”雅克说到这,脸上现出了悔恨、悲悯和痛苦交织的神色。

刘雪娟把手按在他的肩膀上,轻轻捏了捏。雅克慢慢的摇了摇头,继续说下去:

“在测量之前不能知道测量的准确结果,只知道会出现四个‘贝尔态’中的一个,这是量子力学的基本法则,无法突破。但还有一种对这四种‘贝尔态’的解释,叫做平行宇宙。”

平行宇宙!罗志和刘雪娟迅速对望了一眼,他们在去往太仓的路上曾经讨论过平行宇宙,但并没有得出什么结论。难道雅克他们真的把人们都送到别的宇宙去了?

“平行宇宙的理论认为……”

“您不必解释的这么详细,我们能明白。”罗志迅速的说,他怕时间来不及解释那么多。他转头面对着安德烈和露西说:“平行宇宙就是说有四个独立的宇宙,它们之间别的都是一样的,只有四个‘贝尔态’不同。”

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