打开

爱因斯坦真的错了,在那样一个世界“观察”可以决定事物是否存在

subtitle
宇宙时空 2021-05-13 20:25

物理学家关于相对论和量子理论之间的争论一直持续了很长时间,而20世纪30年代的世界大战暂时中断了这两种理论的争论,由于欧洲战争不断,世界顶尖的物理学家纷纷来到美国,而美国科学界因为有美国经济的支持,焕发出一个崭新的未来。

战争之后,物理学家重操旧业,急不可耐地将量子理论应用到原子领域,因为我们已经知道了电子与光之间会相互作用,完全没有必要去考虑理论的哲学层面,于是哲学讨论已经处于次要位置了。

打开网易新闻 查看更多图片

量子力学促进了对半导体本质的理解,而正是半导体使我们进入了电子时代,它促成了激光的发明,使通信发生了重大变革,革新了医学手段,并在核能领域取得重大突破,量子力学取得了极大的成功,大部分物理学家因此有意忽视爱因斯坦的质疑,因为对他们来说只要能够应用,质疑已经无足轻重,他们甚至自侃道:闭上嘴去算吧!

但成功的代价却是爱因斯坦与波尔关于量子世界的现实性的讨论被束之高阁,而在量子力学的巨大成功和广阔应用之下,依然有人关心它的真正内涵,当人群纷扰,匆匆迈过50年代而进入60年代时,一位独行者一劳永逸地解决了这个争论。

他就是约翰-贝尔,并不为大众所熟知,但在物理学领域,他就是一个英雄,他是一个真正有勇气,有坚定信念的思想者。他曾经一直在思考一个问题:量子世界只有在观测时才存在吗,还是说还存在更深层的理论等待人们去发掘?

他无比困扰,以至开始怀疑量子力学的核心是不是有问题。他有一句很著名的话:量子力学是否错误我依然心存疑惑,但我确信它已腐朽不堪。

因此,在20世纪60年代早期,贝尔决定要解决量子力学核心的危机,这是前所未有的挑战,毕竟,如何才能决定事物是否真实存在,如何在不进行观察的情况决定事物的存在与否?如何在不拉开帷幕的情况下观察幕后的情景?

但约翰-贝尔想出了一个绝佳的方法,这或许是物理学界历史上最天才的想法之一,也绝对是最难以理解与解释的想法之一,我们不妨举一个简单的例子加以理解。

纸牌游戏的对手是一个神秘的量子庄家,他分发的纸牌代表着亚原子粒子,甚至是光量子,光子,我们玩的这个游戏最终将会告诉我们到底爱因斯坦和波尔谁对谁错。

纸牌游戏的规则看起来很简单,庄家发两张牌,牌面向下,如果两张牌同色,我赢,如果颜色不同,我就输。

比如说,第一张是红色的,要赢还得有一张红色的。按照概率,只要多玩几把,总有一局会赢得。当然如果一直在输,肯定是牌局被庄家事先操控了,让两张牌都是相反的颜色。

但是有一种简单的方法能让庄家原形毕露,我们要做的就是改变一下游戏规则,这次,如果颜色不同,我就赢。

但是一样,每一次,邪恶的量子对手都打败了我,庄家发的两张牌颜色总是一样。很显然,庄家肯定使用了狡猾的诡计,可能在我没看到时他偷换了牌,使得牌总是对他有利。

记住,实现操控好的牌局是爱因斯坦所认为的在纠缠实验中真正发生的事,他这样认为,就像手套被放进盒子里,邪恶的庄家在出牌之前就调整好了牌。但波尔的想法与此大相径庭,他认为,在我把牌翻过来之前,红与黑并不存在!

贝尔的天才之初就在于他想出了一个绝佳的方法彻底解决了到底谁对,爱因斯坦还是波尔?他是这样做的。我先不告诉庄家我要玩的是哪个游戏,是同色赢还是异色赢,直到他发完牌才告诉他!

由于他绝对无法预测我要玩哪种规则的游戏,他永远无法事先做好准备,这样他总不能总是赢了吧?

这个游戏直接反映了贝尔思想的核心,如果我和庄家现在开始玩,且我输赢的概率相同,那爱因斯坦是正确的,庄家只是个骗子,只不过是手上工夫出色罢了,现实性的存在也许很微妙,但它确实是客观存在的。

但如果我还是输呢?那么只能被迫承认没有合乎常理的解释,每张牌都能超过时空,悄悄地传送着信号,无视我们所知的一切,于是我被迫接受在最基本的量子领域,现实性是不可知的。

贝尔把他的思想浓缩成一个简单的数学方程,准确地回到了无法解答的问题:现实到底是什么?

贝尔在1964年发表了他的观点,不可思议的是,当时的整个物理学界都忽略了他,寂静无声,似乎人们还没有准备好,也可能因为他的方程看上去无法检测,或者因为没人认为这问题值得研究,但改变的时候终于到了,而这种改变发生在最让人意想不到之处!

当时的物理学家认为,如果两个粒子能穿越空间鬼魅般的通信,那么超感,心灵感应和透视也就极有可能真实存在,只要他们能证明其存在性。1972年,通过数学的一点小帮助他们实现了,他们能证明贝尔不等式并用实验来检测。

其中一位物理学家约翰-克劳泽从他工作的实验室中借了一些器材,建立了第一个也是至关重要的一个对量子力学进行检测的实验,在接下来的十几年里,这个实验由巴黎的阿兰-阿斯佩领导的小组改进,使结果更为精确。在贝尔发表了他的方程的十几年后,终于能对它进行检测了!

这是检测实验的一个现代版本。晶体将一束激光转换成相互纠缠的光量子,变成两束极精密的光束,这些光子依次通过实验装置又被反射回来,直至到达探测器。这两个光子就像邪恶的量子庄家分发给我的牌。

而实验中要检测光的一个特性叫偏振,这相当于是游戏中纸牌的颜色。比如说因两张牌都是红色赢得游戏就类似于两个光子的偏振方向一致。但是因为这是量子力学,所以要比纸牌游戏复杂一点。实验的过程比较复杂,但实验结果证明了爱因斯坦是错误的,而波尔是正确的!

这个实验结果至关重要,请记住它的意义,爱因斯坦关于现实的理解不可能正确(起码微观世界如此),实验中没有什么聪明的骗人把戏能欺骗自然,两个纠缠光子的特性不可能在一开始就被决定了,而是在我们测量时才真实存在!

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
10赞
大家都在看打开应用 查看全部
网易热搜每30分钟更新
打开应用 查看全部
打开