來源:hao123百家號 時間:2022-03-16 18:58:11
綜述
歷史上,唯心主義和唯物主義曾經(jīng)展開了持久的論戰(zhàn)??茖W(xué)家在此期間扮演著這一重要角色。然而,我們所置身的現(xiàn)實世界,遠(yuǎn)遠(yuǎn)有可能比科學(xué)本身更為深邃復(fù)雜,其吊詭之處在于,你難以探測真相往往是必須接受的常態(tài)。
但貝爾不等式檢測令人不得不匪夷所思,與著名的雙縫實驗相比,它所揭示的結(jié)論使世界的真實存在性大打折扣,極大顛覆了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)和物理學(xué)的認(rèn)知。對世界本來面目的終極判決如期到來了嗎?
科學(xué)思想的碰撞
科學(xué)思想的形成是一個漫長而曲折的過程。人們津津樂道于科學(xué)家們之間的巔峰對決和思想碰撞??茖W(xué)家們所引導(dǎo)的各項實驗,推動了人類對世界認(rèn)知的發(fā)展。其中,以貝爾不等式檢測為最,連電子的雙縫干涉實驗也得甘拜下風(fēng)。
科學(xué)將一個個奇妙的物理學(xué)現(xiàn)象展露無遺,實實在在的物質(zhì)聯(lián)系和因果關(guān)系,讓人們從此大開眼界、拓展心智。
很難想象,在兩個根本無關(guān)且毫不產(chǎn)生任何交集的物體之間,竟躲著一個深藏不露的高手——量子糾纏。
所謂的量子糾纏,正是量子力學(xué)研究下的產(chǎn)物。但秉持傳統(tǒng)物理學(xué)觀的愛因斯坦明確表示反對的態(tài)度,玻爾的意見卻偏偏與愛因斯坦相左。兩位科學(xué)家又將怎樣拉開爭辯的序幕呢?
我們得先搞明白量子糾纏存在的狀態(tài)是什么樣子的。把一對自我運(yùn)動方向相反的電子分別放置在兩個不同的地點,接下來,要測算出任意一個電子所包含的量子特征,讓人頗感意外和蹊蹺的是,另外一個電子所包含的量子特征也隨之穩(wěn)固下來。
這就是一種典型性量子糾纏反應(yīng)機(jī)制,即只要人工干預(yù)到一個電子的活動場,另外一個在自己獨立的活動場中,也會“感同身受”般接受到訊息,并給予及時的協(xié)調(diào)和配合。解釋其背后的邏輯和成因,愛因斯坦和玻爾所持的科學(xué)理念各不相同。
愛因斯坦對物理學(xué)界的貢獻(xiàn)有目共睹,只有相互關(guān)聯(lián)的兩個物體之間,才會形成同頻共振的“景象”,至于不符合傳統(tǒng)物理學(xué)定律的東西,充其量不過是坊間的談資和笑料而已。
以愛因斯坦的眼光來看,兩個量子產(chǎn)生糾纏一定借助了某種物理量。盡管這個物理量依據(jù)目前的科技手段尚未能探明,但并不代表著它不存在,又稱之為隱變量。
而來自哥本哈根學(xué)派的玻爾卻堅稱,隱變量不以任何實體形式存在。一旦玻爾的立場符合自然界的真實邏輯,那么就意味著任意兩個物體之間的活動軌跡將超越傳統(tǒng)物理學(xué)范疇。
玻爾打破僵局
正當(dāng)兩人爭辯得不可開交之時,愛因斯坦的一位名叫約翰.斯圖爾特.貝爾的粉絲,挺身而出并及時提出了一項貝爾不等式的檢測,繼而來驗證隱變量是否有真實存在的跡象。
貝爾不等式的算法擁有諸多的表現(xiàn)形式,它們皆歸屬于同一邏輯的指導(dǎo)和闡釋,在貝爾不等式的兩端,分別對應(yīng)著兩個概率輸出。對應(yīng)關(guān)系或相等,或左大于右,或右大于左。左小于等于右,則愛因斯坦獲勝;左大于右,則玻爾獲勝。
概率用于統(tǒng)計兩個粒子在不同觀測角度中的狀態(tài)。為了方便直觀顯示,首先,定位好兩個粒子轉(zhuǎn)動的指向性,如箭頭朝上的A和箭頭朝下的B。其次,把一條虛擬鋼筋線將A和B相連。
只要這條虛擬鋼筋線為實,隱變量的存在即可證明:無論A箭頭的運(yùn)動走向如何,其箭頭朝向和B箭頭的朝向永遠(yuǎn)不會改變。只要這根虛擬鋼筋不能為實,當(dāng)A箭頭朝著任意方向運(yùn)動時,B箭頭不一定非得保持相反的方向,也許會出現(xiàn)其它類型的運(yùn)動幅頻。隱變量的存在就此抹除。
證明虛擬鋼筋線的存在或不存在事實是關(guān)鍵。預(yù)備好實驗所需的大批量A箭頭和B箭頭,試圖從不同側(cè)面全方位探究兩者的指向性,最終判定這條虛擬鋼筋線的真實程度。當(dāng)虛擬鋼筋線直接決定箭頭的指向性,即可驗證愛因斯坦的假設(shè),反之則驗證玻爾的假設(shè)。
在三維世界中獲取數(shù)據(jù)樣本,其困難可想而知。為了給實驗減少成本,爭取時間,玻爾利用數(shù)學(xué)的有效性給出了這個不等式檢測。但鑒于苛刻的精度觀察,直到20世紀(jì)80年代才啟動這個項目的研究。在將近40年左右的時間里,貝爾不等式檢測不間斷地進(jìn)行了無數(shù)次,判定的結(jié)果驚人地說明了一個道理:這一回合,愛因斯坦輸了。
通過純粹地捕捉物質(zhì)運(yùn)動的軌跡,一切看似“凌駕”于傳統(tǒng)物理學(xué)定律的現(xiàn)象,至此皆水到渠成,與牛頓力學(xué)相悖的量子糾纏,將全新主導(dǎo)人們的世界觀。
結(jié)語
科學(xué)史上的交鋒其實從未停歇過,量子糾纏作為一項新的科學(xué)理論,也必然要經(jīng)過時間等一系列的考驗。這正體現(xiàn)了玻爾發(fā)明的貝爾不等式檢測的先鋒性。
他勇敢地站在了巨人的肩膀上提出新的課題。物質(zhì)的客觀性與否,影響著人們探索的方方面面,這不僅僅是一次對和錯的分辨與回答。
標(biāo)簽: 貝爾不等式
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