如果球像粒子一样移动,它可以改变它的轨迹,每次都射入球门。 现在,物理学家声称纠缠粒子可以逆转时间并协调我们对它们的测量特性。
想象一下,阿根廷队在世界杯决赛的最后一分钟发动进攻。 比分是1-1,莱昂内尔·梅西刚刚将球射向法国球门。 届时,世界杯的命运将决定。 进球与否取决于两件事:梅西射门时如何击球,以及守门员如何反应。
当球飞向球门时,它会发出一个信号,该信号由球的轨迹和守门员的反应组成。 这个信号使时间倒流。
过去,梅西对球施加力,使其改变轨迹,从守门员飞入球门。 这个故事与我们对因果关系的理解相矛盾。 没有什么可以发出来自未来的信号并影响现在。 然而,研究人员声称粒子就是这样做的。
这种逆因果关系理论为自然界最神秘的现象之一提供了可能的解释:纠缠粒子可以毫不拖延地相互通信,无论它们相距多远。
如果这个理论是正确的,那么它将彻底改变我们对宇宙的理解。 这意味着,未来可以影响过去,时间不是线性的,而是多维的。
2022 年,Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger 因自 1970 年代以来进行的粒子实验而获得诺贝尔物理学奖,其他物理学家以多种形式重复了该实验。
这个实验产生了两束光子,即光粒子,它们纠缠在一起。
这些光子 A 和 B 沿各自的方向发送,一段时间后,物理学家测量它们的一种特性,例如它们的偏振:相对于某个方向的方向。
这种偏振可以是水平的,也可以是垂直的,纠缠光子的奇怪之处在于,当我们测量一个光子是垂直偏振的,另一个光子会立即是水平偏振的,反之亦然。
无论两个粒子相距多远,它们都可以连接在一起。 当我们测量其中一个粒子的状态时,另一个粒子立即以相反的状态出现。
为了理解这种现象如何挑战我们对现实的理解,你可以想象用两个骰子代替光子,当单独掷骰子时,它们总是出现 7。
所以,如果你掷出3,你在房间另一边或宇宙另一端的朋友肯定会掷出4。
如果你看到骰子的行为是这样的,你会立即得出结论,它们必须相互发送信号。 然而,光子实验的设置使这是不可能的。
这些粒子彼此相距很远,以至于它们在测量时无法相互交换信号。 要做到这一点,信号必须快于光速,根据爱因斯坦的相对论,光速是一个不可逾越的极限。
然而,许多实验已经证明,纠缠粒子会协调它们的状态,因此一个粒子的测量会立即影响另一个粒子的测量。
大多数物理学家都接受自然定律。 近年来,研究人员提出了各种理论来解释为什么粒子会以这种方式行事。 其中一种理论被称为超决定论,它认为一切都从一开始就是固定的。
如果宇宙中发生的一切都是从大**的开始就注定的,那么光子就不需要交流,它们已经知道另一个光子的测量值。 但这也意味着我们所有的人类行为都是命中注定的。
超决定论不允许我们有自由意志,在这种情况下,一种新的逆因果关系理论似乎不那么重要。
物理学家肯·沃顿(Ken Wharton)和休·普莱斯(Huw Price)提出的逆因果关系理论认为,光子通过从测量中向后传播来协调它们的运动。 因此,当它们被创造出来时,这些粒子知道科学家以后将如何测量它们。 沃顿和普莱斯的理论基于对大量纠缠粒子实验的分析。
然而,现实生活中的实验涉及复杂的测量,因此两位研究人员创建了一个简化的类比来说明粒子在过去如何在不超过光速的情况下相互协调。
沃顿商学院和普莱斯的类比涉及两个人,每个人都在一个房间里,他们之间有一条隧道。
房间里有一个人拿着一张纸,上面写着一个数字。 另一个人有一个骰子。 两个人同时掷骰子,然后通过隧道将他们的结果传达给对方。 如果他们有相同的结果,他们就赢得了比赛。 在这个类比中,两个人代表纠缠的粒子,骰子代表粒子的测量值。 纸上的数字表示粒子在测量之前知道的测量值。
在现实生活中,粒子在被测量之前就知道它们的测量结果的想法似乎是不可想象的。 然而,沃顿和普莱斯认为,逆因果关系理论是对纠缠现象最合理的解释。
如果逆因果关系理论是正确的,那么它将彻底改变我们对宇宙的理解。 当然,这意味着逆因果关系理论仍处于早期阶段,需要更多的研究来支持它。 然而,这是一个令人兴奋的可能性,有可能彻底改变我们对世界的思考方式。
想象一个石头剪刀布游戏,但略有修改。
玩家 A 和 B 类似于真实实验中的测量站,被分成很远的距离,选择石头、剪刀或纸。 但这个版本的游戏还有一个第三人称,C,类似于制造光子的机器。
c 并将结果发送给他们,对应于光子。 然后他们选择石头、剪刀或纸。 当它们在前面时,它们保留选择权,而当它们在尾巴上时,它们需要改变,例如,从石头到剪刀。
也许在我们测量它们之前,粒子会逆转时间并协调它们的性质。 事实上,测量结果是一长串与测量设置选择相关的测量结果。 在我们稍微简单的实验版本中,结果是石头剪刀布的获胜者。
真正的实验必须证明光子是纠缠的在游戏的类比中,你会说一个玩家可以看穿另一个玩家的牌,每次都赢。 例如,我们可以说我们每次都想赢。
为此,请执行以下操作:A知道B的硬币是正面还是反面是不够的,因为他仍然可以选择石头、剪刀或纸。
当然,如果 A 知道 B 选择了什么,她就可以获胜,但随后两个玩家都可以使用这个机制使信息传播速度超过光速。
c在另一种情况下,沃顿和普莱斯给了他一个水晶球让他你可以看到它A和B最初选择石头、剪刀或纸结果并让他作弊来处理硬币,这样它们就不会随机掉落。 这样一来,他就可以将硬币排列起来,在每场胜利中都取得胜利。
在沃顿和普莱斯的理论中,C的水晶球和他改变硬币的能力代表了反因果关系。 在实际实验中,这意味着光子已经很清楚将要进行的测量。 这些粒子的行为就好像它们在测量之前回到了过去,并协调了它们过去的特性。
反向因果关系违背了我们对世界的基本信念,但自然法则并不禁止时间向两个方向流逝。 但是,如果你希望我们能用反向因果关系回到过去,那么你会失望的。
根据相对论,如果信息,比如本周的开奖结果,能够以超过光速的速度传播,我们就可以将信息发送到过去,而逆因果关系理论正是为了避免这种可能性而设计的。
之所以引入C的水晶球,是因为A和B之间不可能有任何机制可以使它们以超过光速的速度传输信息。 这将直接否定逆因果关系,因为根据相对论,没有什么能比光速更快。
因此,A和B不能利用纠缠的事实,A每次都获胜,以超过光速的速度传输信息,因为它们不能影响C发送信号的方式。 他们只能看到硬币总是以获胜的方式落下。
尽管沃顿和普莱斯表明,粒子的未来将在不违反相对论的情况下影响它们的过去,但我们仍然需要等待时间机器或足球比赛中,当球已经飞向球门时,梅西会改变他的射门方向。 这些东西仅限于粒子世界。