發生糾纏的量子,把其中一個送入黑洞後會怎麼樣?


一不小心問到了一個非常非常前沿的物理悖論。

我們平時接觸到的物質通常處於一種"混合態"。比如我有一堆小球,但由於能力和觀測手段有限,我不是很清楚這些小球的位置、速度,那我就認為這些小球按照一定的概率有可能出現在各個地方(各個速度)。那麼這樣的狀態就叫做混合態。混合態與系統的混亂程度,也就是系統信息的缺失程度有關。

可是如果我的小球是一堆糾纏在一起量子、基本粒子。那麼我雖然不知道到他們具體的位置(速度),但我可以斷言:由於量子糾纏,這些粒子的位置(速度)一定是一樣的。那麼這種狀態就是一種糾纏態。你可以發現,糾纏態的混亂度是要比其對應的混合態少的,對應信息則更多。

現在回到問題,如果一個糾纏態的量子掉到黑洞中去了。按照傳統的黑洞視界的觀點,黑洞內部和外部是完全沒有因果的,這個掉進去的量子就和我們的世界徹底沒有關係了。那麼我們那個兩個粒子處於某種相同狀態的斷言也就沒有意義了。自然剩下來的一個粒子就從糾纏態變成了普通的混合態。對應系統的信息變少了。

但是問題在於,有一個酉演化定理告訴我們。物理系統中的信息在演化過程中雖然會變得越來越難以獲取,但信息本身是守恆的,不會隨便變少或變多。這就矛盾了。物理學家們將這個矛盾稱為「黑洞信息悖論」。

而想解決這個悖論的思路有好幾種,由於黑洞內部不會包括額外的信息(黑洞五毛定理)。比較早的觀點認為信息可能是從黑洞的霍金輻射過程中悄悄地還給了外面的宇宙。另一種觀點說黑洞的視界附近有一股「火牆」,它將信息擋在了黑洞的外部。應該說目前這個悖論還沒有被真正令人信服地解決。

黑洞——一旦你落入其中,永遠不可能再出來


我們這個世界的公理就是:物質世界是普遍聯繫,相互作用在一起的;信息就是物質間相互作用的反映;宇宙中不存在信息不可達的孤立部分。

那麼,基於以上公理,我們知道量子世界,觀測者和被觀測者,或者說,觀測系統與被觀測系統是緊密聯繫的;觀測結果沒法獨立,或者說,沒法去除觀測者的干擾。這實際就是測不準原理的物理本質。

所以說,我們在進行科學研究時,對體系做一些孤立條件的極限假設,既沒意義,也可能得出一些誤導結果。

因此,以上假設基本無意義。因為所有粒子糾纏都是在封閉體系,基於粒子狀態幾率守恆下的性質。上述假設成立的條件是其糾纏時間足夠長才行。

另外,不要試圖證明存在與觀測系統無相互作用的,孤立的被觀測系統,例如,平行宇宙。如果說有什麼平行宇宙,那也是與我們有相互作用,有信息與我們通達。既然與我們有相互作用,那實際還是我們宇宙本身,只不過換了個角度,或換了一個表象(或表觀)集而已。這就是個悖論。

海森堡當年沒法解決這個觀測者和被觀測者悖論,轉而求助東方神秘主義的原因。目前看,東方神秘主義也沒有什麼可操作的辦法。


這個問題是非常好的,有很多大科學家都思考過這個問題。

我先簡單的說一下答案:我們知道,在量子力學中是從來不考慮引力的存在的,而如果我們把發生糾纏的兩個量子的其中一個放過黑洞,那麼,相當於在量子力學的理論框架中,強行加入了引力。很明顯,這時候會出現兩個效果:

1。量子糾纏被引力場破壞

因為已經有一個量子進入了黑洞,而我們知道,黑洞是摧毀一切粒子的,因此,有理由相信,量子糾纏被黑洞破壞了。既然量子糾纏被破壞,那麼,量子糾纏所隱藏的信息也就丟失了。所以,這就是彭羅斯說的「引力破壞量子力學的幺正演化」。

其實,量子糾纏被破壞是很正常的事情。我們中國發生的墨子號量子實驗衛星,它所建立的量子糾纏也是可以被颳風下雨打雷閃電所破壞的。因此,有什麼理由我們讓量子糾纏堅不可摧?量子糾纏本來就是很脆弱的,是很容易被破壞的。

2。霍金輻射

我們知道,兩個量子糾纏在一起的虛粒子對,如果其中一個掉入黑洞,那麼另外一個會變成實粒子,形成霍金輻射朝黑洞外面運動。

我們又知道,黑洞的霍金輻射是一個熱輻射譜,不能攜帶量子信息,因此,信息確實是丟失的。

從以上討論可以看出,引力的出現,與量子糾纏之間存在很複雜的關係。目前最新的理論物理學研究認為,量子糾纏的本質可能就是引力理論中的蟲洞。


感覺所謂的量子糾纏其實就是在更高維度有某種簡單關聯的物質在三維空間的現實表現罷了,就好像貓在一張紙上走,在二維空間里表現的就是是個爪子之間很深奧的糾纏關係。

既然是這樣那這種關係在特殊條件下,很可能被破壞,所以把一個量子送到黑洞,很大可能這種糾纏會被破壞,僅此而已。


無任何意義,量子糾纏只能傳遞狀態,不能傳遞信息,相互纏繞的一對光子其中一個丟那裡去都一樣。類比推理相當於你的一雙鞋子在窗檯曬,大風刮掉了一隻,你不知道是左腳還是右腳那隻掉下去了,當你去窗檯觀察到時候就確定下來到底那一隻掉下去了。無任何意義信息沒發生傳遞,只是測量後知道光子是左旋還是右旋而已。


之前就構思過類似的想法,在我看來這個實驗可以同時論證兩個事實:黑洞是否聯通了宇宙的其他維度(如果宇宙真有高於四維時空的維度存在),量子糾纏現象是否是可以跨越維度的非局域性。至於實驗結果,傳統的觀點無非是和否,但是我認為涉及到量子力學這個微觀層面,可能還有出現第三種結果,就是測不準!是和否的結果的疊加,每次測試結果不確定。原因我懷疑所謂普適的物理法則在極端環境下,也許會改變和失效了。

所以這個實驗,將來如果技術成熟可能會很有研究潛力。


這問題不需要理論推導吧?霍金輻射貌似就是對黑洞可視邊界外圍產生的粒子對所產生的宏觀現象的秒速?當糾纏被破壞 一個被吸收一個被高速拋出遠離 並且糾纏信息丟失 是被確認的....反正量子糾纏呢挺有意思的,不需要過多想像 也無論客觀事實是哪一種可能...糾纏態的粒子對起碼說明一個不可辯駁的事實,就是當處於糾纏態時,糾纏信息以一種我們無法觀測無法理解的方式以及媒介 實時在傳遞著這個糾纏信息 而且遠超光速....研究透徹量子糾纏 其中的意義以及技術的突破那講是顛覆常規性的 人類的認知和科技講跨越一個層面 受限於光速恆定於現有速度的一切都將打破 絕對值得每一個人的期待.....


想補充說明一個認知誤區,剛看到其他回答有說,黑洞這形容挺容易讓人1無解....由於其自身接近於無限的質量和密度,引力導致任何進入其可視界限以內的物質 當然也包虧沒有靜態質量的光子..都無法逃脫它引力而被吸收...所以...理解上 觀測上我們看不到它,感覺像是深不見底的空洞,但經過科學計算和推演證明,黑洞是個球形的,也就是說黑洞其實是一個看不見的球形天體,可不是個洞啊


對於黑洞外的觀測者而言,這個落入無底洞過程所用的時間是無窮大。所以就像沒有黑洞一樣,糾纏實驗結果繼續成立。黑洞的視界可以隔絕信息傳遞,但是量子糾纏本身不傳遞信息,所以視界不影響糾纏狀態。這個問題根本不涉及所謂"另一個"時空。


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