​量子世界十大奇妙现象视频（量子世界七大奇迹）

量子世界十大奇妙现象视频（量子世界七大奇迹）

本文目录一览：

1、宇宙中最神奇的量子纠缠现象，究竟是什么？ 2、量子效应 3、物理学中最诡异的现象-量子纠缠 4、塞林格谈神秘的量子世界 5、在研究量子世界的过程中，人类发现了哪些奇怪的现象？ 6、宇宙中有哪些奇妙的现象

宇宙中最神奇的量子纠缠现象，究竟是什么？

量子纠缠乎缺只是信息传递的一种方式，它的神奇特点，可以发生于宇宙中任意两之间，其传播速度高于光卖握速，不依赖于传播介质。

目前，传递信息的途径有电磁波、声波、网络、量子通讯等。网络传岁配辩递信息实际上可归纳为电磁波传递信息。

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量子效应

在量子世界，奇怪的、违背逻辑的现象比比皆是，比如一个物体可以同时以两种或两种以上的状态存在；再比如两个或多个在空间上分隔的物体，却有着相互关联的量子态……虽然这些奇怪的量子现象听起来虚无缥缈，但它们却都真实地存在。物理学家已经通过实验观测到了许多反直觉的量子效应。

今天的故事可以从薛定谔的猫开始说起。在这个著名的思想实验中，一只猫被困在一个装有放射性物质的密闭盒子中，如果物质衰变，产生的辐射就会触发探测器，释放出有毒的气体将猫杀死。在我们打开盒子测量结果之前，盒子中的猫同时处于两种状态：一种是衰变没有发生，猫仍活着；另一种是衰变已发生，猫已死亡。在打开盒子的那一瞬间，猫的野竖生死状态就会坍塌成一种——要么活、要么死。

如果我们频繁地打开盒子检查猫的颂姿大状态，猫的命运会因此发生改变吗？

简单来说，量子齐诺效应所描述的就是这样一种奇怪的量子现象，一个量子系统的演化可以通过频繁地重复测量而改变。以薛定谔的猫为例，如果我们频繁的打开盒子测量猫的状态，便能不断地重设原子的衰变时钟。根据观测方式的不同，原子的衰变可以被延迟或加速，从而猫的寿命得到延长或缩短；前者被称为量子齐诺效应册搏，后者被称为量子反齐诺效应。换句话说，猫的性命取决于受哪种量子齐诺效应的影响。

物理学中最诡异的现象-量子纠缠

如果说在物理学中哪种现象最为神奇，恐怕非量子纠缠莫属。量子纠缠是发生在量子世界的一种波动性叠加干涉现象，在量子力学里当几个粒子在彼此相互作用后，各腔告个粒子所拥有的个性则会综合成为整体，并且无法单独描述各个粒子的性质。即使将这些例子分开，他们也可以远距离相互感应，而且这种感应速度远超光速。

假如在两个纠缠粒子中，我们把一个粒子放置地球，另一个粒子放置太阳附近，那么我们只需要测量地球上粒子的自伍孙明旋方向，太阳旁边的粒子就会马上呈现出相反的自旋方向，比如地球上粒子的自旋方向为上，另一个粒子的自旋方向则必定向下。

要知道太阳和地球相距1.5亿千米，光传播需要8分钟，而量子纠缠的这种感应瞬间穿越了8分钟的距离，明显超过光速，。因为量子纠缠这种鬼魅般的超距作用，爱因斯坦才不遗余力的反对量子力学。为此还和量子力学学派隔空论战了几十年的时间，结果反而进一步证明了量子力学的正确性。

根据爱因斯坦的理论认为，宇宙空间内信息传递的速度无法超越光速，因此量子纠缠不能携带信息，由于量子纠缠中任何一个量子的状态都不能被干扰，一旦干扰的话，两个例子的纠缠现象，就会马上消失，所以与相对论也并不违背。

虽然量子纠缠无法传递信息，但可以利用量子纠缠的特性来对信息进行加密，我国的量子纠缠通信就是利用量子纠缠态实现绝对安全的信息传输，一旦有人窃听电子通信中的信息，那么信息发射器里的量子态就会瞬间坍塌。这样一来，窃听者不仅没偷到信息，反而暴露自身的窃听行为。如今量子纠缠这种现象早已被证实真实凯漏存在，只是目前科学家还不清楚他背后的机制到底是什么 。

塞林格谈神秘的量子世界

以下文章来源于墨子沙龙 ，作者Anton Zeilinger。

大约从20世纪70年代开始，人们开始在实验上深入 探索 量子世界，思考这个世界是否真的如此奇妙。当时并不是为了应用而进行实验，新生的婴儿又能做什么呢？所以，我们之中的一些人在20世纪70年代和80年代早期所做的工作并没有什么实际用处，而后来我们却收获了惊喜。这是我生命中最大的惊喜之一，我确信这样的事情还会再发生。

相信大家对量子物理的一些基本概念已经有所了解了。我想从另外的角度来讨论这些概念。你们闲暇时可以思考一下这些与众不同的观念，也许会对你有所帮助。

这幅图是尼尔斯·玻尔所绘画的双缝实验装置。玻尔是一名丹麦的理论物理学家，关于量子力学，他和爱因斯坦有过激烈的讨论，大家一定听说过这些故事。

请注意图中最前面的那条缝，它在这个实验中非常重要，它使得光源保持稳定，这样才能看到干涉条纹。当一束光——也可以是其他东西，如电子——到达并透过第一条缝，然后穿过中间的两个缝隙，你会在观察板上看到明暗相间的条纹。从波的角度出发，这很好理解，但是如果我们只让一个粒子穿过，会发生什么呢？当只有一个粒子穿过时，这个可怜的粒子会怎样呢，它会落在哪里？

情况似乎是这样的：当一个粒子落在了某处，你发射第二个粒子，它也会落在某处。如果你发射了成千上万个粒子，这些粒子将会飞过缝隙，产生成千上万个落点——最后你会看到明暗相间的条纹。然而，只要你关闭其中任一条缝隙，这些条纹都将会消失。也就是说，基本上每个穿过缝隙的光子都知道这两个缝隙是打开的还是关闭的。

这时爱因斯坦会说：“光子本来就必须穿过这两个缝隙之一，不是吗？这有什么意义，只是换个方式表述了而已。”这是爱因斯坦1909年所说的。他认为，一个光子只能从这里或者那里穿过，所以条纹只会在很多光子同时穿过时出现。它们相遇，互相交流信息，知道哪条缝隙是打开、哪条是关闭的，从而它们可以重新设置自身的“性质”。

现在已经有很多实验可嫌尘纳以一次只让一个粒子通过。那么，答案是什么呢？目前的观点是，一个粒子可能经过宇宙中的任意一条路径，要想观测到明暗相间的干涉现象，这只有在没有路径信息的时候才能做到。这就是信息所扮演的角色。很重要的一点是，问题的关键不在于你是否一直盯着粒子看，而是你是否得到了粒子行走路径的信息。

双缝干涉实验通常使用光子进行实验，不过原则上讲，没道理大的粒子就不会发生干涉。但这对于实验学家来说，是一项巨大的挑战。我们在国际上率先开展了中子、原子、大分子的量子干涉实验。

再提一个很有名的概念——“薛定谔猫”叠加态，我们不讨论很多细节。有人说这只猫是死或生的，这是一个错误的说法，应当说它是处在死和生的叠加态。那么，我们能在多大的系统里观测到这样的叠加态呢？它对系统的尺度有没有限制？这成为实验上的挑战。甚至，我们能在生命系统中观测到叠加态吗？我的答案是，可以！当然，在生命系统中，很多相关的领域都还是空白。

还有一个相关的概念——随机性，兄禅这是一个有争议的概念。假设我们有一个非常弱的光源，发出的光通过一个玻璃片。这个玻璃片是一面镜子，却不是一面很好的镜子，它会反射一半的光，然后让另外一半透过去。想象你站在商店的橱窗前，你能看到店里的东西，也能看到自己，它就是这样的一面镜子。

那么，大家都来思考一下：如果单个的光子或单个的其他粒子来到镜子上，会发生什么呢？这个粒子会做什么？它会穿过去还是被反射？量子物理告诉我们，它不可再分，所以它必须做一个决定。两边都有一个探测器，当这个光子被反射了，我们称这件事为“0”，当它穿过去了，我们称之为“1”芹没。

当然，刚才描述它的方式是错误的，因为这个粒子并不是去这里或者去那里——它是以两条路径的叠加态形式传播，就像在双缝实验中那样。它并不知道自己在哪，没人知道它在哪。但是当你在路径上放了探测器，某个时刻，粒子“啪”的一下撞击了其中一个探测器，这时候，这个粒子的叠加态就塌缩到了这里，也就再也不会出现在另一个探测器上了。在1927年，这样的事情让爱因斯坦感到非常困惑。

另外，这个实验除了作为一个有趣的现象，还可以为你提供一串随机数。当你一个接一个去做很多次这样的测量，你会得到一串随机数。这也是潘建伟教授团队所从事的一个重要工作。

现在的问题是，我们能否从原则上解释：为什么在这种情况下光子会被反射，而在另外一种情况下光子会穿过去？量子力学并没有给我们解释。或许不是所有人都同意，但我个人的诠释是，这是一种新的随机性，一种在经典图像下不存在的随机性。这一随机性不是由于我们没有足够的信息，而是由于这个世界本身就没有足够的信息。这是我个人的观点，也是海森堡和玻尔等人的观点。但爱因斯坦不这么认为，他是不喜欢这个观点的人之一。他有一句很著名的话：“上帝不掷骰子”。而玻尔回答他“不要教上帝怎么掌管这个世界”。这个回答很棒，我想这个世界上唯一敢于教上帝怎么掌管世界的人就是爱因斯坦了。

当一个粒子或其他物体处在两个概率事件的叠加态时，我们称其为量子比特 （qubit） 。一个简单的开关，只有开或关两个状态 （让它们分别对应“0”、“1”） ，可以看做是一个比特。如果我们进行打开或关闭的动作，两个状态的切换就会立马实现，而一个量子比特会是两个状态的叠加态。问题是你没办法去观测它，在你观测它的一瞬间，它就会塌缩成开或关。但我们只需要想象一下，这东西是0“和”1。“和”这个字在这里有了新的含义，它的含义和经典物理中不一样，它代表着所有你可能测到的态。

1935年，爱因斯坦和波多尔斯基 （Boris Podolsky） 、罗森 （Nathan Rosen） 一起发表了一篇文章，题目是 “Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?”  （“量子力学对物理实在的描述能被认为是完备的吗？”） 。这就是著名的EPR文章。在文章中他们提出，如果有两个粒子，它们相互作用后分开，这样就会出现对其中一个粒子的测量会影响另一个粒子的情况。爱因斯坦不喜欢这种事情，并且将其称为“幽灵般的超距作用”。对于这篇文章，《纽约时报》评论道：“爱因斯坦攻击了量子理论：一位科学家和他的两个同事发现它不完备”。如果你和爱因斯坦一起发表文章，你就不被称为“科学家”了，仅仅是个“同事”。

随后，薛定谔用了一个非常漂亮的词语来描述这件事。他使用了德语“Verschränkung”，意思是两个物体关联了起来。但对应的英文翻译“Entanglement”表意很糟糕，就像在表示一团乱麻。相比下，德语名字就好多了，它指的是两个事物之间非常好的关联，这个关联可能在未来被用以实现“纠缠的骰子”。我们现在买不到它，也许在未来的50年内可以买到。所谓纠缠的骰子就是指，无论这对骰子相距多远，如果你扔了一个6，那么另一个也会是6；如果你扔了一个3，那么另一个也会是3；以此类推。它们完美同步，但实际上它们之间并没有连接起来。薛定谔表示这不是我们现在已知的物理，这是新的物理现象。

现在我们开始讨论量子密码学。量子密码学有趣的地方是，两个人用经典的信道来交换信息，然后他们使用量子信道来建立秘钥。你可以让窃听者操作所有的信道，但只要你操作正确，就算是Makarov教授 （注：一位著名的量子黑客） 来做信道攻击，你仍然是完全安全的，窃听者无法获得任何信息。实现的方法之一就是利用纠缠。

首先，我们生成一对纠缠的光子，比如它们在偏振维度发生纠缠，然后把它们往两端传输。这时，位于两端的Alice和Bob测量它们的偏振。在每一端，都能测到垂直或水平偏振，也就是0或者1。重点是，如果Alice和Bob在两端进行同样方式的偏振测量，那么两人的结果就会完美相关：要么都是0，要么都是1。

Alice和Bob获得了两个随机数序列，它们是完美关联的，也就是同时在两地生成了秘钥。注意，在这种方式中你不需要传输秘钥，它是由阿图尔·埃克特 （Artur Ekert） 最早提出的。你需要做的是，首先对原始数据加密。比如Alice想要发送一张图片，那么我们将要发送的图片和Alice的秘钥这两组数据混合成一幅图，这就是传输过程中间的加密图片。由于采用“一次一密”的加密技术，其他人无从破解这张图到底是什么。但是Bob有相同的秘钥，他可以一个比特、一个比特地将这幅图解码出来。

量子隐形传态 （quantum teleportation） ，这是一种奇特的量子现象，你们或许听过它。

在科幻作品中，量子隐形传态大概就是大喊一声：“Scotty，传送我” (注：《星际迷航》中的经典台词) 。那你们知道为什么在电影中会这么拍吗？电影中这么拍是为了节省制作成本！一艘飞船到达地面，你看着它着陆，拍摄这样的场景是很贵的。但是拍摄一束光把人传过去的场景就不贵了。

电影中的设定是扫描信息、传输信息，然后重组物质。这个设定已经被很多人批评，因为这是不可能实现的。由于量子力学原理，如果你只有一个系统，我们是无法获得系统的所有信息的。海森堡，量子力学奠基人之一，说“不可能完全测量出系统状态的全部信息”。所以电影制作人私下里发明了“海森堡补偿”的概念，当然这实际上并不存在。

正如海森堡所说，你无法完整的测量出要传输的初态的信息，而量子隐形传态妙就妙在：你并不测量要传输的初态，你仅仅只是利用了纠缠。借助量子纠缠，我们可以将未知的量子态传输到遥远的地点。1997年，我和同事首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证，实验非常成功。潘建伟也是这一个实验的重要参与者之一。

在最初的实验中，我们所实现的传输距离很短。后来，我们又完成了跨越多瑙河的量子隐形传态实验，以及非洲加那利群岛之间的远距离纠缠和隐形传态实验。岛屿之间的距离是百公里左右，在很长时间内这都是纠缠分发的最长纪录。现在很显然，它被“墨子号”量子卫星打败了。

墨子是中国古代的一位哲学家，他是第一个证明光沿直线传播的人。你可能会说，这不是很显然的吗？但它是需要证明的。“墨子号”量子卫星的命名就是为了纪念他。通过“墨子号”量子卫星，科学家们不仅实现了千公里级的纠缠分发和量子隐形传态，还实现了第一个洲际量子通信实验。

中国在远距离量子通信领域已经领先于世界。通过“墨子号”量子卫星以及上海和北京之间的量子“京沪干线”，他们在千公里级距离上实现了纠缠分发和量子通信。全球性量子网络的远景也很令人振奋：地面上，我们有局域网，通过空气和光纤来传播光子；然后建立地面和量子卫星的联系，从而把信号传到世界上任何一个地方。我们也想在欧洲建立一个量子网络，不过尺度比中国的要小得多。

我相信，我们会为未来的发展感到震惊。

（整理、节选自作者2019年在“墨子沙龙”的演讲）

在研究量子世界的过程中，人类发现了哪些奇怪的现象？

倘若一个科学家可以让你的大脑保持永久活性，并且可以将你的神经末梢与电脑连接起来，通过程序给大脑重拟一个虚拟的宇宙和世界，这时大脑要如何才能发现自己正在经历的一切并不是真实的呢？

从本质上来说，我们对于这个世界的认知，都是大脑将一系列所接收到的生物电信号处理过后的结行念果。举个例子来说，当我们的眼睛接收到了某个物体的可见光后，视觉系统会自动生成特定的生物电信号，这些信号会通过神经系统传递给大脑的相关区域，接着大脑会处理这些信号，最后最呈现了我们所看见的物体。

回到开头提出的疑惑蚂和，其实人类的大脑是没有办法区分这些生物电信号到底是真实的还是虚拟的，这也就意味着，如果有个特别精妙的系统档物困通过电脑程序给人类的大脑模拟出了各种生物电信号，重拟了一个世界，而身在其中的人类只会认为自己所处的世界是真实的。

所以我们有足够的理由来怀疑我们现处的世界是否真实。事实上，现在有不少的人都持有，宇宙有可能是一套计算机程序模拟出来的观点。为什么说宇宙是虚拟的呢？对此，持有这种观点的研究者们指出这2种现象，并点明这些现象都令人产生怀疑，下面我们来了解了解。

这两种现象都是来自于量子世界的强烈暗示，第一种现象是，在量子世界里，所有物理量都不能够被无限细分，一切都存在于一个不可分割的基本单位，就是普朗克常量。如果超过了普朗克时间或者普朗克长度，所有的物理定律都会失去意义。

研究者认为这与计算机程序十分相似，计算机程序为我们呈现的画面，其实都是一个个像素所构成的。如果我们还要将像素细分，那么就已经超出了计算机程序的能力范围，这样的操作也是无意义的。

第二种现象就是量子纠缠了，对于两个处于纠缠态的量子而言，无论它们相隔的距离有多么遥远，始终会存在一种妙不可言的联系，只要其中一个发生了变化，另一个也会瞬间出现相应的变化。

这般奇怪的现象，就算是爱因斯坦也无法对此现象做出合理的解释。然而，如果宇宙真的是一套计算机程式设定的虚拟世界，那么这个现象就可以用计算机来解释了。

虽然还会有不少人怀疑宇宙的真实性，认为宇宙很可能是一套完整的计算机程序。不过对于宇宙是否真实对于我们来说并没有那么重要，真真假假，并不会让我们的生活有所不同，生活仍然会继续。既然我们的大脑无法分辨这种真假，那么对于它来说所经历的一切均是真实的！

宇宙中有哪些奇妙的现象

光速是无法超越的，时空是可以扭曲的，量子纠缠，物质可以无中生有。

光速是无法超越的，速度是人类理解地球的关键因素。在古代，人们没有快速前进的交通工具，所以他们不能走遍世界了解地球的每个角落。直到进入科技时代，在科技的帮助下，出现了各种先进快捷的交通工具。时空是可以扭曲的。爱因斯坦的广义相对论向我们提出了时间和空间的基本属性，即扭曲。也许在很多人眼里，我们看到的时空是平坦稳定的，但是如果我们把宇宙放大很多倍，你会发型庆现整个空间根本就不是平静的，而是处处扭曲的。量子纠缠，在我们的宏观认知中，光速是一个极限，即使光子和无线电波也只能以光速传输，不能搏余超过。那么在科学的世界里，有没有不可思议的超光速现象。答案是肯定的。物质可以无中生有。宏观理论认为物质不是凭空产生的，而量子世界的理论认为在宇宙的真空中可以凭空出现基租滚大量的粒子。它们以正负两种方式成对出现，然后以相互湮灭的形式在短时间内消失，这种现象称为“量子涨落”。

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙起源是一个极其复杂的问题。现代天文观测证明它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。许多科学家认为，宇宙是由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成的。