量子力学专栏|木白与木黑:恐怖的双生子

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Bai白话
2017.08.01 13:48* 字数 2718

文 / 量子力学编辑部 / 木白

木白和木黑是一对帅气的双胞胎兄弟。

但是从出生那天开始,木白和木黑的身上就发生着一些令人毛骨悚然的超自然现象。

出生的第一天,木白和木黑就不会哭。为了让他们哭出声,护士小姐先拎起木白啪啪在木白屁股上狠狠的打了两巴掌,木白嗷嗷大哭的同时在屁股上留下了两个大红手印。

就在木白哭出声的一刹那,木黑也哇的一声哭出。于是小姐姐抱起木黑准备轻轻的哄一哄,但是她却发现木黑的屁股上已经有了两个和木白一模一样的大红手印,一模一样的那种。更令人惊悚的是,木白和木黑两个人的哭声声调一致,声高一致,连哭累了喘息的节奏都一致。

初中的时候,木黑开始和别的班的同学打架。有一次他被人打破了眼角,鼻子和嘴角,流了一脸血。当时正在教室上课的木白突然觉得脸上一疼,猛地一抬头,血顺着七窍哗啦哗啦的往下流,无缘无故七窍流血的木白把正在讲课的数学老师吓得瘫倒在讲台上。

到了高中,木白和木黑由于巨大的课业压力开始在半夜出现梦游的现象。有一天晚上,两个人的妈妈被低声读经书的声音吵醒,她推开房门走出去,发现梦游中的木白和木黑跪在家里的灵堂前,对着死去亲人的灵位声音动作整齐划一的低声诵读大悲咒。那天晚上母亲被吓得送进了医院。

随着木白和木黑两个人的年龄越来越大,这种像双生魅影一样鬼魅的事情越来越多。小镇里的人开始不断有谣言传出,其中传得最广泛的一个谣言是木白和木黑上辈子其实是一个死刑犯,这个人犯了罪被官府活劈成两半,灵魂没办法入地狱,所以这辈子投胎转世转成了这样一对恐怖的双生子。

高考之后,木白木黑两兄弟和朋友相约去爬山,中途木黑因为上厕所的缘故和大家走散了,很晚都没有归队。当天晚上狂风大作,暴雨肆虐,木黑走失的方向甚至出现了严重的山体滑坡。

令人恐怖的事情发生了。一直躲在帐篷里避雨的木白全身莫名其妙的湿透了,就像被大雨刚刚淋过一样。紧接着木白的胳膊开始撕裂一样的疼,五分钟后他的胳膊在完全没有人碰的情况下扭曲成了一个S型。不多久之后,木白的大腿上开始出现淤青,然后大片大片的血从莫名出现的一个大窟窿里哗哗的往外流。渐渐的,木白开始呼吸困难,说话和呼吸的频率节奏越来越缓慢。

同行的人看着完全没有受到任何外部伤害的木白出现这种情况都被吓得要死。他们慢慢凑到木白的身边,这时,木白嘴里开始隐隐约约的发出声音,我在半山寺被大石头压住了,快来救我,快来救我,救我……

然后,木白停止了心跳。

第二天,在半山寺的后墙,人们找到了木黑的尸体,木黑的死相惨不忍睹:左手被一个巨大的石块压在底下,被石块砸断的树枝直接穿透大腿把木黑的大腿钉在了地上。山体滑坡滑下的泥土石块把木黑直接埋在了后墙上,只露出了半个脑袋……

而那半个脑袋上木黑的表情和眼神,与死在帐篷里的木白,一模一样。

好了,紧张而严肃的恐怖环节到这里就结束了。

如果你觉得上边的故事可能是一篇科幻小说或者恐怖小说,那么依旧还活蹦乱跳并且没有兄弟姐妹的木白要告诉你,这是一个非常小概率的真实事件。

在量子力学里,就有一个类似于木白和木黑这样的诡异的双生子现象:两个粒子(比如两个电子),无论相距多远,哪怕一个粒子在火星,一个粒子在地球,都可以产生相互影响,这种影响叫做量子纠缠。注意两个要点:距离无论多远,一模一样的相互影响。

比如,你的眼前有一只可爱的小电子A,而远在火星表面有另外一个可爱的小电子B。现在我们用手抓住小电子A上下晃动一下,那么小电子B也会在火星一模一样的晃动一下。

一模一样的哦。

其实到这里,量子纠缠是什么已经给大家讲明白了。有兴趣进一步了解的读者可以读完下边这两段,当然,如果你觉得这两段读起来太费力,也可以直接跳过。

让我们把这件事情搞得再专业再有趣一点。

有一对情侣电子C和D紧紧的抱在一起,他们没有速度。

现在我们给他们一个拆分拥抱的力量,让两个电子向相反方向biu的一声飞出去。

对于电子来说,有一个基本属性叫做自旋。大概可以将其类比成篮球在飞向篮筐的过程中可以自由的旋转那样(虽然实际上自旋完全不是这么回事,这么类比只是为了便于理解)。

自旋的方向有上和下两个,我们在观察C之前,C的自旋状态既可能向上又可能向下。

这里注意呦,并不是说我们在观察之前,C有一个确定的自旋状态,比如向上,而我们不知道,所以说他既可能向上又可能向下。也就是说,我们知道它没有确切的自旋状态,他的自旋就是既可能向上也可能向下。(关于这一点的解释,可以看下一部分)

现在,我们开始观察C。

在我们观察C的一刹那,C慌张的确定了一个自旋方向:上。

就在此时,远在同样没有确定自旋方向的D,在C确定自己是上体位(咳咳,上自旋,上自旋)之后,立马就选择成为了下自旋。

注意,这里我说的是立刻,消耗的时间为0。

就像大家所知道的,任何东西都不能跑的比光快,如果D立刻就知道了C选择了“上”这个信息而把自己变成下,这不就意味着这个“信息”跑的速度是无限快的,从而完全不需要花费时间么?

解释这个问题的理论有很多,我们就用和爱因斯坦先生怼了一辈子的伟大物理学家玻尔的理论来解释吧,虽然有点不要脸:

谁说这是两个粒子了,人家是一个整体,所以根本就没有信息传递这么一说。

所以波尔的理论里,一旦两个粒子量子纠缠了,这两个粒子就是一个东西了。

上一段这个奇怪的说法“既可能向上又可能向下”并不准确,更为准确的说法是“既是向上的又是向下的”。

用另外一件事情对此举例:

有一天你回到了家。来到父亲门前的你并不知道你老爸有没有在睡午觉。

你之所以不知道父亲有没有睡觉,可能的原因有两个:

一个,是你父亲就是在睡觉。但是因为隔着门,所以你不知道你父亲究竟睡没睡。但是如果有上帝从天上看到了,他会告诉你,你父亲在睡觉。

也就是说,你父亲睡觉这个状态是确定的,只是你看不到所以你不知道。

另一个比较难理解的原因是,他处在既睡又没睡的状态。即便有上帝从天上看到了,他也会告诉你,你父亲既睡着又没睡。是的,上帝都不知道。

也就是说,你父亲是否睡觉这个状态是不确定的。

(然后你推开了门,吵醒了正在睡觉的父亲,被揍了一顿。)

总结起来说:第一种原因认为你爸一直在睡觉,你看不看他他都在睡觉,而第二种原因认为你推开门看之前你爸既睡又没睡,你推开门之后你爸才睡。

前者是传统物理的决定论,后者是量子物理的不确定论。

既睡又没睡?这是个什么状态。

虽然没几个人能理解,但是实验证明后者就是对的。

那为什么木白和木黑的故事听起来那么恐怖,生活中很少有出现过呢?

因为量子力学约束了一个条件,这个条件规定粒子与外界环境相互作用越弱,越容易产生纠缠。

想想看,一肚子零食的你与环境的相互作用,和清心寡欲的小电子相比,显然要强无数倍!

这就使得日常生活和宏观状态下出现量子纠缠态的可能性微乎其微。

但是,并不是不可能。

木白和木黑的眼睛,还在直勾勾的盯着你。

日记本