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“超光速”是个极其严肃的科学问题,需要认真对待,切莫轻言定调

已有 2315 次阅读 2022-7-26 20:01 |系统分类:科普集锦


近年来热门的量子纠缠通讯实验研究,使得“超光速”词条一时火爆。“超光速”声音铺天盖地、震耳欲聋,犹豫找到出口的泄洪,一发不可收拾,尽情释怀久违了的意愿情感,在一些人的心目中似有不超光速不罢休、超了光速才快意的情绪冲动。光速问题是科学是-非的关键,容易成为舆论焦点,参与操作容易引人注目,可以理解,何况是自信有理有据,底气十足。下面我们就来厘清这“底气”背后的科学到底几何?

超光速可溯源于爱因斯坦。在真空中的光速不变性是爱因斯坦的相对论理论基石,诚然,爱因斯坦是最反对有所谓超光速的。然而,超光速或超距作用又可以说是最早由爱因斯坦本人在他们的EPR思想实验的论文中提出来的。在EPR实验中,原本爱因斯坦是想通过EPR思想实验来辩驳以波尔为首的哥本哈根学派的量子不确定性的无源本质而立论提出的隐变量观点。在爱因斯坦看来,如果波尔的量子性质正确,不确定性的背后无隐变量问题,则会得到量子纠缠超光速的悖论,从而达到否定波尔无源不确定性的量子观;可不曾想,随后贝尔抛出了个贝尔不等式的可操作裁决方案,多种实验对贝尔不等式的违背结果都支持了哥本哈根的量子力学理论预言,学界一片哗然,认为爱因斯坦在该问题上失败,导致了学界形成量子纠缠为超距作用的主流观点,随即成为超光速的理论源头。

在此前博文中就此已有论述。其实对贝尔不等式的(准确地说是)偏离实验只能否定爱因斯坦对量子的定域性及实在性的认识,支持了哥本哈根学派对量子的非定域性和非经典实在性的认识,本质上并不涉及什么隐变量等问题,超距作用属于是在对概念外推、外延后所波及到的问题。也就是说,严格来讲实验对贝尔不等式的偏离不能证明量子纠缠的超距作用或超光速

有个光鲜亮丽的理由认为:虽然量子纠缠为超距作用,但利用纠缠效应来进行量子通讯的过程不能真正实现超光速来传递信息,不违反相对论。因为完成通讯所需的多组光量子密匙分发都需要光作为载体来传递,因而通讯信息的传递不能超光速。这番解释很大程度上缓解了对量子纠缠超光速可能带来的不良后果的担忧,松懈了人们的警惕警觉心态。

同意,除了量子纠缠的超光速提法,其它可以这么说。在我看来,虽是如此,但量子纠缠的超光速是不能被掩盖的,任何超光速现象都应该是被禁止的,即便是量子纠缠也不能例外,因为其源头理论已在上文被否定。光量子纠缠也是一种物理的信息传递,只不过没有意义,因为纠缠传递速度不能超过光速本身,光量子的纠缠态是在始发时就被确定了的!

顺便分析一下我们熟知的电子或原子,其间也是可以产生诸如自旋方向的量子纠缠。但一般认为实物粒子极其容易退相干,其纠缠距离往往很短,不具通讯意义。况且如上篇博文所述,电子的自旋是一种叠加态,其自旋方向是在测量时被确定的,并且测量之后其自旋又回到了叠加态,因而也不具备可供承载信息利用的通讯功能。

我国潘建伟团队在量子保密通讯研究方面处于世界领先水平,令人欣慰。不过我想说,我国幅员辽阔,广阔的西北地区常年晴空万里,这对目前我国正在进行的点对点的天-地激光通讯极为有利,点对点的激光通讯也具有极高的信息保密性,可以坚定地加大投入,加强研究尽早完善以利实战,只是难为于海上异常气候的通讯。需要提请注意的是,对于阴雨、雾霾等不良天气的通讯问题,即便量子纠缠也是无奈,因为纠缠必须依托于载体的光,而如若光无法通过送达,何谈实现量子纠缠通讯。




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