量子理论中有一个奇怪的想法:粒子的行为可能取决于它是否被观测过。另一个是:量子理论允许超光速通信,而爱因斯坦认为这是不可能的。
一束光
设想我们能产生一束特殊的光,其中 50% 是水平偏振光,50% 是垂直偏振光。眼下我先假设这束光由高速飞行的粒子——光子——组成。爱因斯坦曾用光电效应为此论证。
但首先,我想先做个小小的定义。毕竟我是个程序员。想把变量分开。
光束中的一个光子有一个偏振态:水平或垂直。我还想给它一个量子态:已知或未知。量子态表示我们是否知道它的偏振态。
如果我们不知道一个粒子的状态,而且存在多个可能的状态,我们仍然可以对一大群这样的粒子运用统计。比如,我们光束中 50% 的光子是水平偏振的,50% 是垂直偏振的。统计。
量子理论假设,这束光中的单个光子有 50% 的几率是水平的,50% 的几率是垂直的。在我看来是个合理的假设。
但有意思的是,理论(费曼)接着规定:某一个特定的光子只有在被观测时才会真正处于某个方向的偏振,而在那之前它并不处于任何方向。
你可能会问,这为什么重要?
因为按照量子理论,不同的量子态(已知或未知)实际上会让光子的行为有所不同。
一个常被用来证明这一点的实验:双缝实验。
一束光穿过合适的双缝,会产生干涉图样。
如果调低光束的强度,双缝实验仍然会产生(更暗的)干涉图样。这还不算太令人惊讶……
然而,如果把光束调弱到你真的能看到光子随时间一个个到达,它们仍然会以干涉图样落在你的测量面上。这就令人惊讶了!(不过我们看到的真是单个光子吗?一个有意思的问题,留待以后……)
超光速
假如我们从光束中取两个光子,并且能以某种方式确保它们的偏振方向相同。如果我们不知道这两个光子的偏振态(量子态 = 未知),就可以称它们为”纠缠的”。
那么假设我们成功制造了两个纠缠的光子,它们正彼此飞离。当我们测量其中一个光子的偏振方向时,可以说我们把该光子的量子态改成了”已知”。于是在那一刻,我们也知道了另一个光子的方向。
量子物理假设,我们现在不仅知道了偏振态,而且纠缠的光子现在确实处于某个方向的偏振。偏振态在我们观测时才被确定。两个光子同时确定。
实验远端的那个光子,因为我这一端的观测而发生了改变,而且这是同时发生的。 这就意味着,必定有某种东西以超过光速的速度传播了。

然而,要验证另一个光子是否真的经历了同样的状态转变,我们需要与实验的另一端通信。如果这只能以光速进行,我们就永远受限于此。
所以,即使量子态的信息传播得比光快,我的”已知世界”也永远受限于这个最大速度。
这与我的模拟实在正好吻合。在我个人的模拟实在里,事情最快以光速发生。