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量子鸽子洞理论被发现:有望颠覆基本自然法则


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2月3日消息,来看看这个问题:如何才能将三只鸽子放进两个鸽子洞里,同时保证同一个洞里不会出现两只鸽子呢?

别担心,答不出是正常的。按照自然的基本法则,至少有两只鸽子会被放在同一个洞里。除此之外的任何情况都会违背传统计数方法。

量子鸽子洞理论被发现:有望颠覆基本自然法则

但据美国查普曼大学(Chapman University)的研究人员称,在量子力学主宰的世界中,这个问题是可以解决的。原因是,即使位于宇宙相反两端的两个粒子此前从未接触过,也可以彼此相连。这一现象说明,科学家发现了一种新的量子作用方式,对世间万物都有影响。

这一效应与量子纠缠相似。量子物理认为,相互纠缠的粒子会一直保持相连状态,一个粒子的行为会影响到另一个粒子的表现,即使它们之间距离极远,这种现象也依然存在。

但这一最新理论指出,宇宙粒子根本不需要事先与对方相连,就能出现这种现象。

"它们之间没有接触过,甚至不知道对方的存在。"查普曼大学的杰夫?托拉克森(Jeff Tollaksen)说道。恰恰相反,它们的表现会受到未来所做的测量的影响。

量子鸽子洞理论被发现:有望颠覆基本自然法则

量子纠缠理论认为,不管两个粒子之间距离多远,其中一个粒子的行为都会影响另一个粒子的状态。

在最新研究中,研究人员利用鸽子洞思维实验,阐述了自己的观点。

在他们的测验中,电子就相当于鸽子。实验人员让电子从干涉仪中通过,将其一劈为二。据期刊《新科学家》(New Scientist)报道,研究人员随后会在实验结束后选出其中的一些电子,来影响这些电子过去的状态。

通过测量每个电子运动的路径,电子会被强迫选择某个固定的方向。在经典理论中,如果两个电子彼此相连,它们就会使对方偏离轨道。但每一对"在未来进行了测量"的电子都没有出现偏离的情况。

"它们之间一定有某种联动装置,因为它们就好像知道对方的存在、刻意避开对方一样。"《新科学家》写道。

这意味着,同一个鸽子洞里不可能出现两只鸽子。

但该研究推翻了传统的鸽子洞原则,因为它发现了一种被称为"量子鸽子洞原则"的新现象。

量子鸽子洞理论被发现:有望颠覆基本自然法则

但这个理论对爱因斯坦无疑是一种冒犯,因为在两个粒子中间传递信息的速度会超过光速,而后者认为这是不可能的。

这支研究团队来自查普曼大学量子研究机构,他们在发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的论文中详细介绍了自己的发现。

"此次研究让我们发现了一种有趣的、此前从未注意过的量子力学法则。"查普曼大学量子研究机构的雅基尔?阿哈罗诺夫(Yakir Aharonov)说道。

"如今,我们需要对一些基本自然法则进行重新审视了。"

"现在要谈论本次研究的全部意义还为时过早。"该论文的共同作者,杰夫?托拉克森说道,"但我们认为此次研究意义重大,因为它解决的是如此根本性的概念。"

"如果你只有锤子这一把工具的话,你就得把所有东西都当成钉子来对待了。"托拉克森说道,"问题是,在解决量子世界是如何举重若轻地联系未来与现在的这一问题时,这种类似于‘锤子’的测量方式通常并不是最有用的工具。"

在过去20年中,该研究团队一直在采用新的"弱测量"方式。托拉克森表示,这种方法就像是用你的手指轻轻触碰某样东西,而不是用锤子去砸它,强迫每只鸽子待在单独的鸽子洞里。

这些研究结果也许会使基本自然法则产生革命性的变化,并让人们更好地理解"非定域性"这一概念。

该理论认为,两个粒子之间即使相隔极远的距离,也能保持相互联结的状态,并对彼此的表现产生影响——即使它们分处宇宙两端,这一现象依然存在。

"非定域性被尊为意义最为深远的科学发现,也是未来科技发展的源泉。"托拉克森说道。

研究人员表示,他们已经通过实验证实了论文中提出的一些预测。

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