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诺贝尔物理学奖揭晓的背后,贝尔功不可没, 爱因斯坦并非不可挑战

  • 发布时间2022-10-06 18:25:39
  • 作者澳门威斯尼斯人6667vip

今年的诺贝尔物理学奖颁给了三位物理学家,以表彰他们通过光子纠缠实验,确定贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了“量子信息科学”这一领域。

诺贝尔物理学奖揭晓的背后,贝尔功不可没, 爱因斯坦并非不可挑战

是不是很难懂?简单说,今年物理学奖的关键词是“量子纠缠”。

什么是量子纠缠?这就必须首先要提到爱因斯坦全力捍卫的“局域性原则”,它是指:任何两个不在一个地方的事物要想用信号彼此联系,最快的信息传递也不能超过光速。反之,如果两个事物之间的联系速度超过了光速,爱因斯坦将这它称之为并不存在的“幽灵般的超距作用”。可物理学家波尔却认为这种作用一定存在,即两地能够“隔空地、即时地”联系。只不过,他也并不能用实验证明自己的观点罢了。

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为了证明“局域性原则”是正确的,作为爱因斯坦的追随者,贝尔提出了著名的“贝尔不等式”,他本意是希望人们用实验证明他的不等式是成立的,可事与愿违,如今三位物理学家相继用实验证明了,在量子世界里,贝尔不等式不成立。也就是说,在量子世界里,爱因斯坦所谓的不能存在的“幽灵般的超距作用”真的存在!

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因此,当今国际物理学界普遍认为,量子纠缠的现实存在颠覆了经典的力学时空观,对此贡献最大的人应当是贝尔,贡献第三大的是爱因斯坦,而贡献第二大的才是这三位物理学家。

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为什么说贝尔贡献最大呢?1964年,英国物理学家约翰·贝尔(John Stewart Bell)提出了贝尔定理和贝尔不等式,使“EPR佯谬”成为了一个可以实验检验的问题——量子是非定域性的吗?贝尔把爱因斯坦的一个思想实验,利用简单精巧的逻辑,转换成一个可以用实验来实证的不等式:贝尔不等式,提供了一种验证经典物理和量子物理本质差别的实用方法。

今年诺贝尔奖的得主,通过多年不懈的努力,设计出精巧的实验,毫无疑义地验证了微观粒子学不符合经典力学——统计力学下的贝尔不等式,从实验上验证微观世界并不是我们尚不理解的经典力学,而是具有和经典力学完全不同的量子特性。贝尔是这一发现的二传手,这一发现明确无误的揭示了传统力学和量子力学的差别,他如果不是去世的太早,得诺贝尔奖是荣致实归。

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既然提到二传手,那就不得不说事情的始作俑者,我们又得回到我们伟大的爱因斯坦。爱因斯坦是量子力学的奠基人之一,但是他对量子力学的波尔诠释意见非常大,以至于他把他的后半生用来找出量子力学波尔诠释中的漏洞。他最著名的名言就是上帝不是掷骰子的。那么为什么上帝不是掷骰子的呢?爱因斯坦和他的合作者提出了著名的量子力学的超距离作用的佯缪。也就是如果量子力学的波尔解释是正确的话,那么纠缠的量子之间的作用将是超距离的,不是局域的。作用的局域性在经典物理中的根深蒂固,是经典物理中的基本原则之一。

爱因斯坦通过思想实验得到这一佯谬,深刻的揭示了经典力学和量子力学的本质差别。他甚至可能根本没有想到过做这一次思想实验,就高傲的和量子力学的哥本哈根学派说,你看你们错了吧!如果不是爱因斯坦站队过早,把这个思想实验只当做一个实验提出来,爱因斯坦实际上是对这一诺贝尔奖贡献最大的。又如果爱因斯坦活得足够长的话,在100年后又可以得一个诺贝尔奖。当然对于老爱来讲,多一个诺贝尔奖,在他可以获十几项诺贝尔奖的篮子里,也就多一个小芝麻而已,不足挂齿,还不如和老对手波尔口炮来的爽。

诺贝尔物理学奖揭晓的背后,贝尔功不可没, 爱因斯坦并非不可挑战

接下来的故事大家就都知道了,2022年诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯佩克特,约翰·克劳瑟和安东·泽林格,表彰他们通过光子纠缠实验,确定贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了“量子信息科学”这一领域。

关于贝尔不等式的三级跳,深刻地揭示了微观世界并不遵从人类从宏观世界概括出的经典力学。那么经典力学的本质是什么呢?经典力学的本质就是局域实在论。微观世界遵守的物理规律不可能即满足局域论,又满足实在论!完了!经典物理在微观世界完了。

这标志着从伽利略开始,由牛顿奠基,麦克斯韦集大成,爱因斯坦完美收官的经典力学,在微观世界倒了!而且说不定20年之内,“量子擦除实验”又会再得一个诺贝尔奖!“量子擦除实验”冲击的就不仅仅是经典力学,而是对于整个经典时空观的冲击,说白了是对因果定律的冲击。想想都可怕。

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