我以光量子为例,解析量子纠缠超光速及瞬移”的奥秘。我在《光速传播光子的形成及其光子传播隐藏的奥秘》一文中论证了:光子在传播的过程中频率不变、机械能保持不变,并得出光子自成的系统机械能守恒的数学表达式:mc^2= mc^2/2±kΔλ^2/2——(1),其中,光子在真空中传播的压缩量是Δλ、c是现有真空理论光的传播速度、m是光子的质量、k是光子之间的劲度系数,当光子之间被压缩时k前面是+、当光子之间被拉伸时k前面是-,也就是说,光子的弹性势能还可以是负值。从方程mc^2= mc^2/2±kΔλ^2/2——(1)我们可以看出笼统的结论,光子的速度决定于光子的势能,光子的势能越小,光子的速度越大。纠缠量子的最大波长或称最大距离,就是两个光量子的弹性限度。光子的动能大小决定于弹性势能的减少增加,光子的能量数值的大小和光子所处的空间属性相关,犹如宏观物体的机械能大小和参考平面相关一样。
光子的传播频率不变,可以类比简谐振动的周期公式得到启示,简谐振动的周期公式:T=2π√(m/k),其中T是周期,m是振子的质量,k是系统自身特性的物理量,对于光子m是光子的质量,k是光子系统自身特性的物理量,相当于弹簧的劲度系数,所以同一列单色光它的周期不会因为媒介的不同而改变,周期不变,频率一定不变,这就是光子传播频率不会因为媒介不同而改变的原因。
我在《探索光子之间作用力的变化及意义》还计算了光子在真空中传播过程中,光子在真空中传播的波长λ和Δλ的关系,由于λ0-λ=Δλ、λ0=√2Δλ所以光子在真空传播的波长λ等于(√2-1)Δλ,Δλ是光子之间在真空中的压缩量、λ0是光子之间在不存在引力、斥力的情况下的波长。
以红光量子为例:红光量子传播波长约是:λ=6.5×10^-7m,根据c=λγ,γ是红光的频率,则红光量子的频率γ=c/λ=3×10^8/6.5×10^-7=4.6×1014(赫兹)。光子之间在不存在引力、斥力的情况下波长,称为光子之间的“原长”是λ0,我们计算一下原长λ0、Δλ的值,由于λ=(√2-1)Δλ、λ0=√2Δλ,计算得:Δλ=1.15×10^-6m、λ0=1.63×10^-6m,在此基础上(λ0=1.63×10^-6m),光子之间压缩弹性势能为正、拉伸弹性势能为负。下面以红光为例具体解析量子纠缠超光速奥秘:
假设两个红光量子纠缠的波长是:λ=1m,由于“原长”λ0=1.63×10^-6m,这种情况下,Δλ约等于λ=1m,由方程mc^2= mc^2/2±kΔλ^2/2——(1)可知:此时光子的动能远远大于mc^2/2,由于在真空中mc^2/2=kΔλ^2/2,此时(波长λ=1m)光子的动能远远大于光子在真空时的动能:mc^2/2、kΔλ^2/2,粗略计算光子在波长是1m红光量子的能量约是通常情况下在真空红量子能量的:λ^2/Δλ^2=8.7×10^11倍。由于红光量子的频率是红光量子组成系统固有的特性不会改变,其值是=4.6×10^14(赫兹),当两个红光量子波长等于1m,即两个纠缠的红光量子的波长被人为改变到1m时,它的传播速度是:v=λγ=4.6×10^14×1=4.6×10^14(m/s),v/c=4.6×10^14/3×10^8=1.53×10^4,也就是说,两个红光量子的纠缠距离是1m时,它们的纠缠速度大约是光速的10000倍。波长是1m,速度约是1.53×10^12m/s,何况光子之间的纠缠距离(波长)更长,红光量子的传播速度更是大得不可想象。
我们把红光量子的理论推广到所有光量子,众所周知:1频率传播一个波长,传播一个波长所需要的时间就是两个光子传递需要的时间,其实,就是频率的倒数。任何一种类光子的频率都是恒定不变的,周期也是恒定不变的,也就是说,任何纠缠的两个光量子的传递需要的时间,都是光量子传播频率的倒数。紫外线的波长100nm—400nm,假设紫外线之一的波长是100nm=10^-7m,它的频率γ=c/λ=3×10^8/10^-7=3×10^15(赫兹),这样的两个光子“瞬移”时间是1/γ=300阿秒。其实,这一理论可以推广到所有量子。实例分析如下:
2017年,中国“墨子号”量子卫星首次实现了上千公里的量子纠缠,两个地面站相距1203公里,卫星的工作高度约为500公里。此外,中国科学技术大学也实现了两个量子存储器相距50公里的纠缠。按照我上述的理论,两个紫外线光子相距1000公里,量子的纠缠速度是:v=λγ=3×10^15×106=3×10^21(m/s),两个光子之间传递需要的时间是:t=1/γ=300阿秒,和科学实验数据:关于量子纠缠的速度,有一个重要的发现:中国科学家团队在2024年利用先进技术测量出量子纠缠的时间差为232阿秒,理论计算数据和科学观测的数据符合地非常好。因为300阿秒大于232阿秒,说明中国“墨子号”量子卫星首次实现了上千公里的量子纠缠是两个x射线光子的纠缠。由于这一发现揭示了量子纠缠在极短时间内发生的特性及原因,展示了量子世界的奇妙与复杂背后是大道至简。解析了量子纠缠速度之快、量子纠缠现象实现“瞬移”现象,传递几乎不需要时间的原因,揭示了量子超距作用的机理。
结论:光量子只有在现有真空理论的真空其传播速度是常数c,在其它任何媒介光量子的传播速度都不是光速常数c。同种光量子不变的只有传播频率,同种光量子的传播速度等于v=λγ,其中γ传播频率,并且是常数,λ是传播波长,随着不同媒介λ可变。纠缠光量子的速度也等于v=λγ,其中γ传播频率,并且是常数,通常情况下,λ比光量子在真空的波长大得多。不论波长如何变化,例如纠缠量子的波长变得上千公里甚至更大,两个纠缠量子之间的纠缠时间差始终等于频率的倒数,大小可以是几百阿秒(1阿秒=10-18秒)甚至更小。