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愛因斯坦大智的錯誤：量子糾纏態 - 查德．歐澤

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    阿爾伯特‧愛因斯坦發表光電效應理論
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    確立他在量子力學中的地位。
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    但他始終對其論述有所質疑。
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    雖然我們大多知道他推導出E=MC^2，
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    但他最後的偉大貢獻
    應是1935年的論文，
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    與他年輕的同事鮑里斯‧波多爾斯基
    和納森‧羅森共同發表(EPR論文)。
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    到1980年代仍被視為哲學上的悖論，
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    但近年來EPR論文的重要性日漸提升，
    也為量子力學帶來新視角。
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    其中尤為重要的是
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    對弔詭現象糾纏態的描述。
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    論文起頭假設來自同源的成對粒子，
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    每個粒子具兩種可測量的屬性，
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    兩種屬性測量後各有兩種可能的結果
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    且機率一樣。
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    我們假設第一種量測量結果非1即0，
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    第二種結果可能為A或是B。
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    一經量測，
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    同一粒子同一種量的後續觀測
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    都會得到相同的結果。
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    這情況下衍生出弔詭的論調，
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    其一為單一粒子的狀態
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    在未測量之前都是不確定的，
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    其二為測量的行為決定了狀態。
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    甚至發現，測量結果會相互影響。
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    如果測量一粒子的結果為1，
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    再進行第二種屬性的測量，
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    得到A或B的結果各一半，
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    但如果重複第一種屬性的測量，
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    仍有50%的機會結果會是0，
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    即便先前已經測量過的結果顯示為1。
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    改變測量的屬性，就會重寫原本的測量結果，
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    有機會得到一個不同的隨機測量值。
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    更加難懂的是，如果同時考量兩個粒子，
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    任一粒子都會有隨機的結果，
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    但如果比較兩者，
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    可以發現兩者相依相存。
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    例如若兩者量測結果皆為0，
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    這個相對關係永遠不變。
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    兩者的狀態糾纏在一起。
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    測量其一，則可確定另一個的結果。
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    但這種糾纏現象似乎
    牴觸愛因斯坦的相對論
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    因為粒子間的距離沒有上限。
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    如果距離拉大，如在紐約正午測量其一，
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    十億分之一秒後在舊金山測量另一個，
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    兩者該得到相同的結果。
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    但如果量測的行為決定狀態，這表示
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    一方得傳送某種訊息給另一方
    來確定彼此狀態，
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    傳遞速度還得是
    光速的一千三百萬倍，
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    以相對論來說這是不可能的。
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    因此，愛因斯坦稱為
    「spukhafte fernwirkung」，
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    也就是，鬼魅似的遠距作用。
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    他堅信量子力學有不完備處，
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    所以不足以揭露並解釋
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    兩個粒子具有的深層先决狀態。
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    支持正統量子理論的尼爾斯‧波耳一派
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    認為量子狀態確實是不確定的，
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    而糾纏現象讓某一粒子的狀態，
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    與距離甚遠的另一粒子緊密相關。
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    三十年來，物理陷入僵局，
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    直到約翰‧貝爾想出試驗EPR論點的方法，
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    關鍵在於討論涉及兩個粒子
    不同測量的狀況。
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    愛因斯坦、波多爾斯基和羅森
    支持的局域隱變數理論
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    嚴格限制得到的固定結果，
    如1A或是B0的次數，
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    因為這些結果事先已經固定。
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    貝爾從純量子的方法著手，
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    也就是說測量前屬性確實無法確定，
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    這樣的狀況下有不同的限制
    且預示混雜的測量結果，
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    其結果不可能在事先
    安排好的狀況下達成。
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    貝爾一提出驗證EPR論點的方法，
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    物理學家紛紛出馬試驗。
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    起於70 年代的約翰·克勞澤
    及80年代早期的阿蘭‧阿斯佩，
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    許許多多的實驗
    反覆驗證EPR預測，
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    全數得到相同的結論：
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    證明量子力學是正確的。
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    具不確定性的兩糾纏粒子間
    確實存在相關性。
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    沒有更進一步的變數可以解釋此現象。
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    EPR論文雖然不成立，但是個精彩的錯誤。
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    它引領物理學家深究量子力學的根基，
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    使理論得以更為完備，
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    也有更多研究投入各個面向，
    好比量子資訊，
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    現在是個熱門的領域，
    有潛力發展出效能無敵的電腦。
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    但礙於測量結果的隨機性，
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    科幻場景還是不可能成真，
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    好比利用粒子糾纏現象以超光速傳遞訊息。
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    所以相對論暫時還站得住腳。
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    但量子的世界，確實難搞，
    不像愛因斯坦堅信的客觀實在。
Title:
愛因斯坦大智的錯誤：量子糾纏態 - 查德．歐澤
Description:

完整內容參見：http://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel

說到愛因斯坦跟物理，E=mc^2大概首先浮出腦海。但他對此領域的偉大貢獻中，還有他1935年與他人共同發表的論文其中的一小部分，但卻是古怪的思想實驗---最後證實有誤。查德．歐澤將仔細說明「EPR」論文和其針對詭異的量子糾纏現象所提出的看法。

講者：查德．歐澤
動畫製作：芉保/曼艾
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:10

Chinese, Traditional subtitles

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