量子力学理论为什么会带来“超光速现象”呢?

如题所述

我们都知道量子力学里面有很多奇怪的结论,其中有一个结论就是:超光速。但是爱因斯坦的相对论告诉我们,世界上任何有质量的物体都无法超光速,那么这与量子力学所推导出的“超光速”结论就已经冲突了,那么量子力学为啥会带来超光速现象,两者冲突如何解决,今天我就来谈谈这个问题。



首先你要明白量子力学里面的一个特点:概率。在微观世界里面,我们讨论任何物体的运动状态都不能用“非常确定”的语气来表达,而必须用“可能性”来表达,也就是用概率来表达。举一个例子,宏观世界里面我们描述一个物体的运动状态可以用这句话来说:当T=3秒时,物体的位置在x=10米处。但是微观世界对这个物体的描述却是:当T=3秒时,物体的位置在X=10米的概率是30%。所以大家体会到宏观和微观世界描述差别没?其实就是宏观世界用肯定语气表达,微观世界用不确定语气表达。



明白这点后你得知道一个概念“叠加态”,关于这个状态上一期我已经讲解过,不懂可以往前翻下。由于微观世界必须用不确定语气来表达,那么表达某物体的位置,就不能直接说物体在x=10米。而要说物体在x=0、x=1、x=2......x=10等等,每个位置的概率分别是多少。也就是说把X可能的位置对应的概率值都算出来才行。由此可见,描述一个微观物体的位置肯定比宏观物体要复杂很多。而当你把微观物体所有可能的位置概率都算出来后,其实微观物体就是同时处于这些位置,这就是“位置叠加态”。



那么为啥这个叠加态会带来超光速现象呢?这是因为微观世界有一个非常奇怪的规律,那就是“观察”会影响到微观物体的运动状态。在举一个例子,假设宏观世界里面有一个小球正在地面上滚动,你在T=3秒时去观察它会发现小球有一个速度和位置。但是我们同时也明白,假设我在T=3秒时不去观察它,其实小球也是有一个速度和位置,而且这个速度和位置,与我们去观察时的速度和位置是相同的。换言之,宏观世界里面的观察,只是观察,不会对观察的结果造成因果关系。



但是微观世界则完全相反,当你在微观世界里面去观察,就会影响到被观察物体的运动状态,比如本来微观物体速度是3m/s,被你一观察速度立即改为9m/s,你不去观察了,微观物体速度可能又变成4m/s了。所以对微观世界进行“观察”会直接影响到微观世界的演化进程。有了这个知识,你就能明白为啥会出现“超光速”现象了。

问题的核心在于“概率”,比如此时一个微观物体同时存在于A、B和C的位置叠加态,A的概率20%,B的概率70%,C的概率10%。此时如果对A位置进行观察想看看微观粒子是否在此处,假设观察到的确存在于A处,那么观察的这个时刻,A的位置概率瞬间从20%变到100%,B和C的概率瞬间变为0%。也就是说“观察”瞬间破坏了微观物体的“位置叠加态”。最终的效果就是我只对A位置进行观察,居然瞬间影响到了B和C位置的概率,无论B和C距离A有多远,这个影响都是瞬间完成的。这个已经通过无数次实验验证了,这个作用过程的确是瞬间完成。



所以大家明白量子力学为啥会带来“超光速”现象了吧,其实指的就是观察某个位置,会瞬间作用于远在天边的另一个位置的事物,这种瞬间作用虽然没有传递有质量的物体,但是却可以用于传递一些抽象的信息。而爱因斯坦相对论则认为:任何有质量的物体都不能超光速。所以量子力学传递的瞬间作用其实是无质量的,所以并不与相对论冲突。但是爱因斯坦依然认为这种瞬间作用是不存在的,一个事物要对另一个事物产生因果关系,必须要花费时间,尽快时间也许非常短,但是肯定要花费时间,不可能瞬间完成。



就目前的物理学发展来看,越来越多的证据证明:这个瞬间作用是的确存在。爱因斯坦似乎也有错误的时候,但是这也很正常,做学术科研不可能保证自己的成果任何一个部分都绝对正确,都是大家发表出来,相互讨论,慢慢推动科学的发展。

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第1个回答  2021-05-09

超光速现象是可能发生的,难道爱因斯坦狭义相对论是错的?

第2个回答  2021-01-26
叠加态会带来超光速现象,微观世界有一个非常奇怪的规律,那就是“观察”会影响到微观物体的运动状态,观察某个位置,会瞬间作用于远在天边的另一个位置的事物,这种瞬间作用虽然没有传递有质量的物体,但是却可以用于传递一些抽象的信息。
第3个回答  2021-01-23
因为科学家们认为当速度达到光速时,时间会停止。进而想象,如果时间逆转的话,是否只有超光速才可以达到这种情况。
第4个回答  2021-01-26
如果一个物理理论能推导出,第二天你会在科学家的垃圾箱里发现它。当然也有很小概率在某些记者搞的大新闻版面发现。
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