来源:hao123百家号 时间:2022-03-16 18:58:11
综述
历史上,唯心主义和唯物主义曾经展开了持久的论战。科学家在此期间扮演着这一重要角色。然而,我们所置身的现实世界,远远有可能比科学本身更为深邃复杂,其吊诡之处在于,你难以探测真相往往是必须接受的常态。
但贝尔不等式检测令人不得不匪夷所思,与著名的双缝实验相比,它所揭示的结论使世界的真实存在性大打折扣,极大颠覆了传统数学和物理学的认知。对世界本来面目的终极判决如期到来了吗?
科学思想的碰撞
科学思想的形成是一个漫长而曲折的过程。人们津津乐道于科学家们之间的巅峰对决和思想碰撞。科学家们所引导的各项实验,推动了人类对世界认知的发展。其中,以贝尔不等式检测为最,连电子的双缝干涉实验也得甘拜下风。
科学将一个个奇妙的物理学现象展露无遗,实实在在的物质联系和因果关系,让人们从此大开眼界、拓展心智。
很难想象,在两个根本无关且毫不产生任何交集的物体之间,竟躲着一个深藏不露的高手——量子纠缠。
所谓的量子纠缠,正是量子力学研究下的产物。但秉持传统物理学观的爱因斯坦明确表示反对的态度,玻尔的意见却偏偏与爱因斯坦相左。两位科学家又将怎样拉开争辩的序幕呢?
我们得先搞明白量子纠缠存在的状态是什么样子的。把一对自我运动方向相反的电子分别放置在两个不同的地点,接下来,要测算出任意一个电子所包含的量子特征,让人颇感意外和蹊跷的是,另外一个电子所包含的量子特征也随之稳固下来。
这就是一种典型性量子纠缠反应机制,即只要人工干预到一个电子的活动场,另外一个在自己独立的活动场中,也会“感同身受”般接受到讯息,并给予及时的协调和配合。解释其背后的逻辑和成因,爱因斯坦和玻尔所持的科学理念各不相同。
爱因斯坦对物理学界的贡献有目共睹,只有相互关联的两个物体之间,才会形成同频共振的“景象”,至于不符合传统物理学定律的东西,充其量不过是坊间的谈资和笑料而已。
以爱因斯坦的眼光来看,两个量子产生纠缠一定借助了某种物理量。尽管这个物理量依据目前的科技手段尚未能探明,但并不代表着它不存在,又称之为隐变量。
而来自哥本哈根学派的玻尔却坚称,隐变量不以任何实体形式存在。一旦玻尔的立场符合自然界的真实逻辑,那么就意味着任意两个物体之间的活动轨迹将超越传统物理学范畴。
玻尔打破僵局
正当两人争辩得不可开交之时,爱因斯坦的一位名叫约翰.斯图尔特.贝尔的粉丝,挺身而出并及时提出了一项贝尔不等式的检测,继而来验证隐变量是否有真实存在的迹象。
贝尔不等式的算法拥有诸多的表现形式,它们皆归属于同一逻辑的指导和阐释,在贝尔不等式的两端,分别对应着两个概率输出。对应关系或相等,或左大于右,或右大于左。左小于等于右,则爱因斯坦获胜;左大于右,则玻尔获胜。
概率用于统计两个粒子在不同观测角度中的状态。为了方便直观显示,首先,定位好两个粒子转动的指向性,如箭头朝上的A和箭头朝下的B。其次,把一条虚拟钢筋线将A和B相连。
只要这条虚拟钢筋线为实,隐变量的存在即可证明:无论A箭头的运动走向如何,其箭头朝向和B箭头的朝向永远不会改变。只要这根虚拟钢筋不能为实,当A箭头朝着任意方向运动时,B箭头不一定非得保持相反的方向,也许会出现其它类型的运动幅频。隐变量的存在就此抹除。
证明虚拟钢筋线的存在或不存在事实是关键。预备好实验所需的大批量A箭头和B箭头,试图从不同侧面全方位探究两者的指向性,最终判定这条虚拟钢筋线的真实程度。当虚拟钢筋线直接决定箭头的指向性,即可验证爱因斯坦的假设,反之则验证玻尔的假设。
在三维世界中获取数据样本,其困难可想而知。为了给实验减少成本,争取时间,玻尔利用数学的有效性给出了这个不等式检测。但鉴于苛刻的精度观察,直到20世纪80年代才启动这个项目的研究。在将近40年左右的时间里,贝尔不等式检测不间断地进行了无数次,判定的结果惊人地说明了一个道理:这一回合,爱因斯坦输了。
通过纯粹地捕捉物质运动的轨迹,一切看似“凌驾”于传统物理学定律的现象,至此皆水到渠成,与牛顿力学相悖的量子纠缠,将全新主导人们的世界观。
结语
科学史上的交锋其实从未停歇过,量子纠缠作为一项新的科学理论,也必然要经过时间等一系列的考验。这正体现了玻尔发明的贝尔不等式检测的先锋性。
他勇敢地站在了巨人的肩膀上提出新的课题。物质的客观性与否,影响着人们探索的方方面面,这不仅仅是一次对和错的分辨与回答。
标签: 贝尔不等式
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