【原】量子糾纏速度達(dá)到光速10000倍，有沒(méi)有違反相對(duì)論？

量子糾纏并非傳統(tǒng)意義上具有速度概念的現(xiàn)象，它是微觀世界粒子所固有的一種獨(dú)特特性。

量子力學(xué)理論指出，當(dāng)幾個(gè)粒子彼此相互作用后，奇妙的事情發(fā)生了：粒子原本各自獨(dú)立的個(gè)性仿佛瞬間消失，轉(zhuǎn)而擁有了一種整體性的特性。

此時(shí)，我們無(wú)法再孤立地描述各個(gè)粒子的性質(zhì)，而只能從整體的角度去刻畫(huà)它們。這一神奇的現(xiàn)象，便是所謂的量子糾纏，也被稱(chēng)為量子纏結(jié)。即便將這群處于糾纏態(tài)的粒子分開(kāi)，使它們相隔甚遠(yuǎn)，理論上這種距離可以無(wú)限延伸，它們之間的糾纏態(tài)依舊存在。

具體來(lái)說(shuō)，這種糾纏主要體現(xiàn)在兩個(gè)糾纏粒子的自旋方向呈現(xiàn)出相反的狀態(tài)，通常表述為一個(gè)上旋，另一個(gè)下旋；或者一個(gè)左旋，另一個(gè)右旋。

在未對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，我們無(wú)法知曉究竟哪一個(gè)粒子處于何種狀態(tài)，此時(shí)兩個(gè)粒子處于零自旋的糾纏態(tài)，其中的上下箭頭分別直觀地表示粒子自旋的上旋和下旋狀態(tài)。

那些宣揚(yáng)量子糾纏具有速度，甚至將其與所謂 “思維速度” 相提并論的觀點(diǎn)，實(shí)則大錯(cuò)特錯(cuò)。量子糾纏被誤解為超光速的緣由在于：當(dāng)我們把處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子分開(kāi)后，對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)行觀測(cè)，便能立刻知曉另一個(gè)粒子的狀態(tài)。比如，當(dāng)我們確定了身邊這個(gè)粒子的自旋方向，無(wú)論與之糾纏的另一個(gè)粒子身處何方，哪怕遠(yuǎn)在宇宙的另一端，我們也能瞬間得知它的自旋方向。

有人形象地將其比喻為一雙手套，一只左手套和一只右手套分別裝在兩個(gè)盒子里。在盒子未打開(kāi)之前，我們無(wú)法確定每個(gè)盒子里裝的是左手套還是右手套，此時(shí)手套處于一種 “左右手都有可能” 的疊加態(tài)。然而，一旦打開(kāi)其中一個(gè)盒子，發(fā)現(xiàn)里面裝的是左手套，那么我們便能立刻知道另一個(gè)盒子里裝的是右手套。即便這兩個(gè)盒子相隔達(dá) 1 億光年之遙，這種 “知曉” 的過(guò)程似乎也是瞬間完成的。

但必須明確的是，這種現(xiàn)象與我們通常所理解的光速有著本質(zhì)的區(qū)別。

光速描述的是物體在空間中行進(jìn)的速度，而量子糾纏所展現(xiàn)的僅僅是一種 “猜謎” 般的結(jié)果獲取速度，這和一些人所認(rèn)為的 “思維速度” 類(lèi)似，看似想到哪里，結(jié)果就立刻呈現(xiàn)，可實(shí)際上并沒(méi)有任何物質(zhì)在空間中發(fā)生實(shí)際的位移。

倘若非要將量子糾纏與光速進(jìn)行對(duì)比，又怎能得出諸如 10000 倍這樣的倍數(shù)關(guān)系呢？以剛才 1 億光年的例子來(lái)說(shuō)，我們似乎不到一秒鐘就知道了遠(yuǎn)在 1 億光年外的那只 “手套”（對(duì)應(yīng)糾纏粒子）的狀態(tài)。要知道，1 年約有 31557600 秒，1 億年則是 3155 億秒，即便假設(shè)確定那只糾纏態(tài) “手套” 的狀態(tài)花費(fèi)了 1 秒鐘，其速度相較光速而言，也快了 3155 億倍。倘若距離是 100 光年，或者更遠(yuǎn)的距離，這種看似的 “速度” 差異將更加驚人。但這顯然并非真正意義上的速度，只是一種因?qū)α孔蛹m纏現(xiàn)象誤解而產(chǎn)生的錯(cuò)誤認(rèn)知。

用手套來(lái)比喻量子糾纏雖然形象生動(dòng)，便于理解，但手套畢竟屬于宏觀世界的事物，與亞原子層次的微觀粒子在性質(zhì)上有著天壤之別。在微觀世界中，量子力學(xué)的不確定性原理，也就是測(cè)不準(zhǔn)原理，起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)這一原理，對(duì)量子的觀測(cè)行為必然會(huì)對(duì)量子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，這就為量子糾纏帶來(lái)了一個(gè)難以破解的悖論。

具體而言，當(dāng)我們?cè)噲D觀測(cè)處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子中的任何一個(gè)時(shí)，觀測(cè)行為本身就會(huì)徹底改變這個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得我們無(wú)法同時(shí)精確地知曉粒子的位置和動(dòng)量。同樣的道理，對(duì)于另一個(gè)與之糾纏的粒子，由于觀測(cè)的不確定性，我們也無(wú)法確切地對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)確定。所以，從本質(zhì)上講，量子糾纏并不涉及信息的實(shí)際傳遞以及能量的傳輸，它僅僅是量子力學(xué)中對(duì)微觀世界粒子特殊性質(zhì)的一種理論表述。

量子通信正是巧妙地利用了量子的不確定性原理，結(jié)合量子糾纏、量子不可克隆定理以及隱形傳態(tài)等獨(dú)特特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)密鑰的分發(fā)，從而極大地提升了通訊過(guò)程中的安全保密程度。但需要強(qiáng)調(diào)的是，這一過(guò)程與量子糾纏的 “速度” 毫無(wú)關(guān)聯(lián)。

而且，退一步講，即便假設(shè)兩個(gè)糾纏的量子能夠?qū)崿F(xiàn)某種信息傳遞效果，那么在現(xiàn)實(shí)中，我們又該如何將糾纏著的某個(gè)粒子送到數(shù)光年以外的地方呢？要知道，目前飛得最遠(yuǎn)的人造飛行器旅行者 1 號(hào)，歷經(jīng) 40 多年的漫長(zhǎng)飛行，才僅僅行進(jìn)了 223 億千米。若要飛出半徑約為 1 光年的太陽(yáng)系，它還需要繼續(xù)飛行長(zhǎng)達(dá) 17000 多年。由此可見(jiàn)，那些幻想著利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)超光速信息傳遞的人們，首先需要思考的是如何跨越如此遙遠(yuǎn)的距離，將糾纏粒子送到光年之外的目的地。

愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，是建立在科學(xué)界數(shù)百年積累的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及深厚理論基礎(chǔ)之上的偉大理論。通過(guò)質(zhì)速關(guān)系，狹義相對(duì)論有力地論證了真空光速是我們所處世界中最快的速度，它宛如一道不可逾越的 “天花板”，限制著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度上限。并且，狹義相對(duì)論借助洛倫茲變換，完美且精確地揭示了真空光速不變、光速恒定以及光速不可疊加的原理。這使得光速成為現(xiàn)代物理學(xué)中一個(gè)最為關(guān)鍵的常數(shù)，宛如支撐起整個(gè)物理學(xué)大廈的一根重要支柱。

然而，需要注意的是，光速不變以及光速極限是有特定前提條件的，那就是物質(zhì)的靜止質(zhì)量不為零。只要物體具有靜止質(zhì)量，無(wú)論其質(zhì)量多么微小，如一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)電子或者一個(gè)中微子，都無(wú)法達(dá)到光速。狹義相對(duì)論認(rèn)為，對(duì)于有靜止質(zhì)量的物體而言，如果其速度達(dá)到光速，那么它的動(dòng)能將會(huì)趨于無(wú)窮大。但我們知道，整個(gè)宇宙的質(zhì)能總量并非無(wú)窮無(wú)盡，因此這顯然是一個(gè)自相矛盾的悖論。這也就意味著，任何具有靜質(zhì)量的物體，不要說(shuō)超過(guò)光速，哪怕僅僅是達(dá)到光速，整個(gè)基于現(xiàn)有物理規(guī)律構(gòu)建的世界都將陷入崩潰。

質(zhì)速關(guān)系可以通過(guò)公式清晰地表達(dá)為：m = m0 / √(1 - v2 /c2)。在這個(gè)公式中，m 表示相對(duì)論質(zhì)量，m0 代表靜質(zhì)量，v 表示物體的運(yùn)動(dòng)速度，c 則是光速，其準(zhǔn)確值為 c = 299792458m/s。從這個(gè)公式中，我們可以直觀地看出，物體的慣性質(zhì)量會(huì)隨著其運(yùn)動(dòng)速度的增加而不斷增大，當(dāng)速度趨于光速時(shí)，慣性質(zhì)量將趨于無(wú)限大。

在我們所認(rèn)知的世界里，確實(shí)存在或者可能存在一些看似超光速的現(xiàn)象，比如量子糾纏、宇宙膨脹、蟲(chóng)洞穿越以及曲速航行等。

但實(shí)際上，這些現(xiàn)象都不屬于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的范疇。它們僅僅是在特定條件下呈現(xiàn)出的一種表面上超越光速的現(xiàn)象，本質(zhì)上與物質(zhì)在空間中實(shí)實(shí)在在的運(yùn)動(dòng)速度毫無(wú)關(guān)系。量子糾纏作為微觀世界的獨(dú)特現(xiàn)象，以其神秘性和特殊性挑戰(zhàn)著我們的傳統(tǒng)認(rèn)知，但我們必須正確理解它的本質(zhì)，避免陷入對(duì)其速度的錯(cuò)誤解讀，從而更好地探索微觀世界的奧秘以及推動(dòng)相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。