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第8章 量子必须死(第2页)

(2)无论如何移动,光速对每个人都是相同的。

第一个假设意味着没有人可以说自己的测量是客观的。例如,你可能认为自己正坐着不动,其实并不是。你正在绕太阳运行,相较于读到这句话的时候,你的身体已经移动了90千米。你的速度取决于谁拿着速度计。在你自己看来,你的速度是0kms,但在太阳看来,你以30kms的速度绕着它运转。狭义相对论认为这两个答案都是有道理的,都是相对于不同的环境的。

假设你以20ms的速度射出一支箭,你的朋友以15ms的速度骑自行车(假设她之前被炮弹炸掉的手现在已经好了)。

你会说箭以20ms的速度移动着,但如果问她,她会说箭射向她和自行车的速度是5ms。你们的这两个数字都是对的,因为这两个速度同样有效。但是光速例外,对每个人来说,光速都是299,792,458ms,无论何时何地。

你可能在学校里学过,光穿过玻璃时速度会变慢,但这有点误导人。玻璃中的原子吸收光子并重新发射光子,这一过程延长了光穿过玻璃的总时间,但光子在每个原子之间的速度仍然是299,792,458ms。这在整个宇宙中都是不变的。

如果你发射一束光,光速为299,792,458ms,你的朋友再一次沿着光速的方向骑自行车,假设速度是100ms(假设她身体非常健康),你问她现在的光速是多少,她会回答说299,792,458ms。和你一样。但这好像有点问题。如果她紧挨着光束以100ms的速度骑车,她测量的速度应该比你测量的慢,就像测量箭速那样,不是吗?狭义相对论说不是。光速对每个人来说都是相同的。

即使她的移动速度达到光速的99%,她的测量结果仍然是299,792,458ms。你以为她会说出不同的答案,但每一次她的答案都是相同的。

或者假设她朝着你骑车,光束与她迎面碰上。光在靠近她,难道她测量的光速不应该更快吗?爱因斯坦说,不。她看到的光速是一样的。

有一个简单的方法证明光速对每个人来说都是相同的(参阅附录Ⅲ),但如果我们现在就把它当成给定的条件,其含义就真的有些古怪了。

如果不同速度的两个人测量到相同速度的光,那么他们的参考系之间一定有什么东西被扭曲了;如果他们测量两种不同的情况,却得到了相同的结果,就一定有哪里不对。爱因斯坦说,罪魁祸首就是时间。

如果我们接受狭义相对论的两个假设,那么对移动中的两个观察者来说,时间的流速一定不同。一个人的速度越快,他的时钟就越慢,结果光的时间流动也更慢,看上去似乎光速是一样的。你的朋友骑在自行车上,她的时间更慢,因此在测量光速时,得到的结果似乎是一样的。

然而,她感受不到这种时间膨胀。如果她看着自己的表,秒针的“嘀嗒嘀嗒”(对她来说)也不会有什么差别,她脑中的所有粒子也都在体验更漫长的时间。在她看来,你才是那个时间轴被扭曲的人。她看到你在加速,就像一部快进的电影,而你们都不能说自己的时间是“正确的”,因为所有测量都有各自的依据。

听起来像编的,对吧?1971年,理查德·基廷和约瑟夫·哈菲尔校准了两个原子钟,把它们以不同的速度分开,从而检验了狭义相对论。一个原子钟被放在商用喷气飞机里(机票是给钟先生的),环绕地球飞行了8圈;另一个原子钟则留在地面。

飞行结束后,哈菲尔和基廷对比了钟先生及其兄弟的读数,发现它的读数落后的时间正好与爱因斯坦预测的相符。

影响确实很微弱(钟先生只慢了几纳秒),但你的移动速度越快,衰老速度就越慢。在一定程度上如此。

时间膨胀效应不可能无限地持续下去,因为存在一个时间流逝最慢的速度—时间可以完全停止。猜猜在什么速度下时间会完全停止?答案是299,792,458ms。光速实际上是时间停止的速度,所以它也是万物所能达到的最快速度。

我们谈论光速,并说它是万物能够达到的最快速度,其实这并不准确。我们最好这样说:速度越快,时间越慢,直到速度达到299,792,458ms,对你而言时间就停止了。

对光本身而言这没有什么特别之处,特别的是宇宙有一个最大速度,而光恰好以这个速度运动。时间扭曲使任何事物的速度都有限制,这使得量子纠缠不可能发生。

在狭义相对论中,两个粒子之间的传播速度不可能超过299,792,458ms,但量子纠缠的粒子之间的信息必须做到这一点。选择上旋的粒子必须以比光还快的速度向它的伙伴发送一份公报,提醒它该坍缩了。爱因斯坦把这种现象称为“幽灵般的超距作用”。

幽灵般的猫

爱因斯坦、波多尔斯基和罗森强调了量子力学与狭义相对论的这种矛盾,而且提供了一种解决方案,那就是量子力学错了,而爱因斯坦是对的,真让人大跌眼镜。

如果被测量,纠缠的粒子必须提前决定该如何自旋。它们在从“纠缠机”(我随便给产生纠缠对的装置起了个名字)中诞生的时候就达成了协议,然后按照预定的路线飞行。

它们的对话会是这个样子:

电子:嘿,哥们,等我们穿过施特恩-格拉赫自旋探测器的时候,你上旋,我下旋,怎么样?

另一个电子:等等,为什么一定要我上旋?

电子:(叹气)你怎么总是这样?

另一个电子:我怎样了?

电子:执拗。

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