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量子力學是物理學的一個迷人而神秘的分支，它研究最小的亞原子水平上的物質行為。該領域最令人驚訝和難以理解的概念之一是非定域性原理。量子力學中的非定域性意味著電子等粒子的行為并不總是像單獨的、明確定義的點。相反，它們的狀態(tài)可以被描述為模糊的概率云，顯示粒子在下一個時刻可能結束的位置。

量子糾纏一詞由量子力學創(chuàng)始人之一埃爾文·薛定諤于 1935 年首次提出。薛定諤在他的著作中使用了德語單詞“Verschr?nkung”（翻譯為“糾纏”或“糾纏”），其中討論了阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和內(nèi)森·羅森（被稱為“ EPR悖論”。這個術語和概念成為量子力學領域的關鍵，并且仍然是激烈研究和爭論的主題。

這種概率云由稱為薛定諤方程的波動方程描述。它是一個數(shù)學公式，可以讓科學家預測粒子的狀態(tài)如何隨時間變化。要點是，在量子力學中，粒子精確位置的概念被其可能位置的概率分布所取代。這個概念與經(jīng)典物理學截然不同，它打開了通向令人驚奇且難以理解的量子現(xiàn)象世界的大門。

在一個傳統(tǒng)的現(xiàn)實概念經(jīng)常被顛覆的世界中，最令人著迷的現(xiàn)象之一就是粒子的交織?？紤]兩個電子，每個電子都有自己的概率云和獨特的波函數(shù)。當這些電子彼此接近時，它們的概率云開始相交，形成一個云，兩個粒子在其中相互作用和混合。

對電子“彼此靠近”及其概率云“開始相交”過程的描述是一種簡化。量子糾纏可以由粒子的相互作用產(chǎn)生，但這并不一定涉及它們在空間中的概率云的物理近似。

這種相互作用導致了一種稱為量子糾纏的現(xiàn)象。在這種狀態(tài)下，兩個粒子盡管物理分離，但仍繼續(xù)保持連接。它們的波函數(shù)原本是分開的，現(xiàn)在卻合二為一了。這意味著現(xiàn)在每個粒子的狀態(tài)都不能獨立于其他粒子來描述；它們成為單個量子態(tài)的一部分。

對其中一個糾纏粒子進行實驗可以讓科學家立即了解另一個粒子的狀態(tài)，而無需傳輸任何信號或信息。這種驚人的現(xiàn)象似乎違反了愛因斯坦的光速極限，并引發(fā)了有關量子世界中信息和相互作用的本質的許多問題。

量子糾纏挑戰(zhàn)了因果關系和局域性的經(jīng)典概念，這些概念自牛頓以來一直是物理學的基石。這種現(xiàn)象不僅神秘且令人不安，而且具有重要的實際應用，包括量子計算機和量子通信系統(tǒng)的發(fā)展，這可能從根本上改變技術世界。量子糾纏究竟如何運作的問題仍然是現(xiàn)代科學最大的謎團之一。

牛頓的萬有引力理論多年來一直是理解萬有引力的可靠基礎，一度代表了物理學的真正突破。它使得準確預測行星的運動并深入了解質量的相互作用成為可能。然而，仍然存在一個重要的問題：引力到底是如何在空間中傳播的？根據(jù)牛頓的說法，相互作用似乎是瞬時的，從而產(chǎn)生了遠距離作用的悖論。

艾薩克·牛頓本人承認，他不明白這種瞬時相互作用的本質，為后代科學家留下了這個謎團。隨著阿爾伯特·愛因斯坦對廣義相對論的發(fā)展，解決方案隨之而來。該理論表明，引力以光速傳播，引力相互作用是質量引起的時空彎曲的結果。

這種對重力的理解與自然力的一般概念相結合。對象之間的交互需要時間來傳輸信號或影響。這強化了物理學中局部性的概念：空間中某一點發(fā)生的事情不會立即影響其他地方的事件。因此，在量子力學出現(xiàn)之前，普遍的想法是，要理解任何物理系統(tǒng)，分析與其直接相互作用的物體就足夠了，排除遠程事件的影響。這種局域性概念看似直觀且合乎邏輯，直到量子力學對這種理解提出了新的挑戰(zhàn)。

在日常生活中，人們主要關注周圍環(huán)境中發(fā)生的事情，而忽視了遠距離發(fā)生的宇宙事件。例如，木星的運動、遙遠的仙女座星系中發(fā)生的事件，或者數(shù)十億年前發(fā)生的超新星爆炸，對于日常生活來說似乎都是遙遠且不重要的事情。這些天文現(xiàn)象不會直接影響日常活動和關注。

這個想法反映了物理學中的局部性概念，根據(jù)該概念，只有那些非常接近的事件和物體才是重要的。遠距離的互動，尤其是在空間尺度上的互動，似乎并沒有對日常生活產(chǎn)生直接影響。這種觀點凸顯了人類對周圍世界的感知與現(xiàn)代科學所揭示的復雜性之間的巨大差異，特別是在天體物理學和量子力學領域。

量子力學提供了一種獨特的世界觀，與經(jīng)典物理學和我們對現(xiàn)實的直觀理解根本不同。這一科學領域的核心是粒子糾纏的概念，它指出兩個粒子可以相互作用，使得一個粒子的狀態(tài)依賴于另一個粒子的狀態(tài)，盡管它們之間存在物理距離。

這一假設似乎違反了信息和影響的傳輸速度不能超過光速的經(jīng)典觀點。然而，在量子世界中，觀察一個糾纏粒子可以立即提供有關另一個粒子狀態(tài)的信息。然而，重要的是要了解，在量子力學中，信息的傳播速度實際上并不比光快。糾纏粒子并不交換傳統(tǒng)意義上的信息；相反，它們的狀態(tài)是如此密切相關，以至于對一個粒子狀態(tài)的了解可以立即提供有關另一個粒子狀態(tài)的信息。

量子力學的這一不尋常特征強調(diào)它不是一種局域物理學理論。這與我們的直覺相矛盾，我們的直覺表明物理現(xiàn)象應該僅取決于直接環(huán)境。量子力學擴展了這一觀點，表明遠距離發(fā)生的事件可以對局部現(xiàn)象產(chǎn)生直接影響。這一發(fā)現(xiàn)仍然是現(xiàn)代科學最神秘和最有趣的方面之一。