天文小科普：量子力学中的悖论是什么？
量子力学中的悖论是什么？
(图：DAVID MCNEW/AFP/Getty Images)
量子力学的悖论是什么？我可以告诉你五条已经被实验证实了的结论。其中有些已经应用于商业产品，其他的可能很快也会被引入生活之中。如今量子迅速进入商业市场，把这个问题理解为 "量子力学在现实世界中能够展现哪些令大多数非专业人士觉得不可思议的能力？"是很有见地的。随后，我将以一些关于悖论的评论作为结尾，解释为什么它们会在量子理论中出现。在每个案例中，我都提供了科学文献的链接。
1）远距传送：量子技术允许我们将一个系统在A点的精确复制品（精确到量子数，即叠加态）"传送 "到另一个系统中B点的任意远处。这个话题在本文《实验量子传送》中讨论过，Quora上也有其讨论答案。
注意事项：我们必须首先发送物质团块，即把原始物质从A点 "克隆 "到B点。我们还必须通过一个 "标准的"（在适当的条件下）通讯通道，以小于或等于光速的速度，学习并交流这些物质的期望状态（即叠加状态）。这很有可能会破坏原有的系统，比如其本质，人等等。所以在信息传输上没有违反光速约束。这里的 "悖论 "指，活人的远程传送在理论上也是可行的，尽管（很可能）这在技术上是不可能且不切实际的。
2）远程检测窃听：这是安全量子加密的基础。利用纠缠，我们可以检测寄件人和收件人之间的（量子）信息是否在传输中被截获。这与窃听者的距离无关，我们仅仅是通过其窃听产生的影响来判断的。
注意事项：发送者和接收者之间必须发送过消息，且不违反光速。参见没有贝尔定理的量子密码学。这里的 "悖论 "是，我们可以在不知道是谁或他是怎样窃听到信息的情况下，知晓是否有人在某个地方窃取了私人信息。
3）"幽灵式 "计算：我们可以利用叠加来获得比硬件和时钟周期枚举更有效的等价计算。这个 "黑客 "利用了量子态可以处于叠加状态的特性，并且这个过程可以 "远程 "相互干扰。因此，我们可以在量子计算机中存储1和0，并在不重复硬件的情况下同时对两者进行计算。
注意事项：只有一些问题可以通过这种方式加速解决。截至2016年2月，我们的量子计算机并未超越普通计算机，但这种情况有望改变。科学家们证实，我们可以借助量子计算机来解决有关蛋白质折叠的问题。如果我们能真正实现量子计算机的商业化，那真是再好不过了。这里的 "悖论 "是，一台量子计算机在一纳秒内的计算量比宇宙中的原子数量还要多!
4）无交互测量：对此最好的解释是，我们可以在不测量的情况下测量量子中的东西。在量子理论中，这是最为奇特的！
注意：我们需要让物体 "靠近 "传感器，但不允许传感器以任何方式干扰物体。这将为我们测量用普通方式会受到伤害的物体提供条件，比如冷原子。这里的 "悖论 "是，我们可以通过远程测量的方式来测量事物，虽然有限，但却违背了我们的时间和空间感。
5）粒子的生命延续：因为量子使粒子以奇怪的方式相互作用，我们实际上可以减缓粒子的衰变。（注意：这里不是狭义相对论，粒子仍然保持静止状态，它只是 "感觉 "到的时间与周围环境不同。）
注意：与相对论中的时间膨胀不同，这种效应仅限于通过状态叠加进化的粒子。这个 "悖论 "是，我们可以通过与（某种类型的）动态系统相互作用，"简单"地选择性地减慢时间。
注意事项： "悖论 "是一个含糊不清的词。语言使用中未解决的歧义，使得量子在没有定义术语的情况下无法得到满意的解释。悖论可以指以下三种情况之一：(i) 我们通过逻辑推断出不同的矛盾答案 (ii) 我们似乎用逻辑得到不同的矛盾答案 (iii) 我们观察到一些违背常识的东西。
量子论中的“悖论”总是指这第三种意义上的悖论。在量子中从来没有逻辑悖论。如果(i)发生在数学的任何一个分支中，这将是一个史诗般的事件。如果在算术中可以用两种不同的解题路径得到两个不同的答案，我们就需要从头开始拆解和重建数学。第（ii）项在 "纯 "数学和应用于物理学的数学中经常出现。但正如 "似乎 "这个词所表明的那样，这是一个主观事件，不像（i），它关于数学而不是我们。小时候，我们会对那些成年后认为“显而易见”的事情感到困惑。
和（ii）一样，（i）项也是主观事件。但与（ii）不同的是，第（iii）项是关于我们对物质领域的感觉，而不是我们对理论的感觉。当外行说量子中存在悖论时，他们从来不是说 "嘿，量子中的赫米特算子在我选择希尔伯特空间中的不同基函数时，似乎给出了矛盾的结果"。如果他们这样做，我们就会处于悖论定义(ii)[如果可以解决]，或者(i)[如果无法解决]。在量子(无强引力)中，悖论总是物理的，即情况(iii)。我们称之为量子悖论的事实恰好证明了其惊人的预测和解释能力，以及其深厚的数学基础。正如从来没有人指责过细胞生物学，或者社会科学是悖论!
作者: Quora
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