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贝尔不等式验证漏洞

贝尔不等式验证漏洞(超距作用真的存在吗)

fwxlw fwxlw 发表于2025-02-24 00:03:12 浏览10 评论0

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超距作用真的存在吗

超距作用真的存在。

2015年11月发表在期刊《Physical Review Letters》上的一篇论文中,研究人员给出了可靠的证据,证明量子纠缠的确存在。美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员们制造了数对两两相同的光子,并将它们分别送往不同的地方进行观测。

该研究团队成功堵住了此前贝尔实验中的三大“漏洞”,最终取得了卓越的实验成果。开展的一项实验显示,“幽灵般的超距作用”的确存在,并为其提供了具有说服力的证据。

在早期的引力理论、电磁理论里,超距作用这术语最常用于描述物体因遥远物体影响而产生的现象。更一般地,早期原子论、机械论(mechanistic theory)试图将所有物理相互作用都约化为碰撞,其中一些不成功案例只能被归咎为超距作用。

对于这难以理解的现象所作的探索与分析,导致物理学显著的发展,从场的概念,到量子纠缠的描述与标准模型媒介粒子的点子。

扩展资料

在电磁学里,为了要说明超距作用,导致发展出场论,场能够媒介电流与电荷之间隔着自由空间彼此施加于对方的相互作用。根据场论,电荷在四周生成电场,其它电荷会感受到电场的作用力,这就是两个带电粒子彼此之间库仑相互作用的机制。

麦克斯韦方程组用电磁场来计算所有电磁相互作用。在麦克斯韦理论里,场的概念被提升至基础角色,场具有自己的实体,在空间拥有动量与能量,超距作用只是电荷与电磁场彼此之间局域相互作用所产生的表观效应。

根据爱因斯坦的狭义相对论,瞬时超距作用违反了信息传递速度的上限。

假设两个物体彼此相互作用,其中一个物体突然改变位置,另外一个物体会瞬时感受到影响,即信息传递速度比光速(光波传播于真空的速度)还快,则此现象属于“超距作用”。

相对论性引力理论必须满足一个条件——信息传递速度必须低于光速。从先前高度成功的电动力学案例来看,相对论性引力理论可能需要使用场的概念或者其它类似概念。

量子纠缠原理是什么,为什么相距很远的两个量子会有感应

答:量子纠缠的原理,可以由量子力学规律描述;但是量子纠缠更深层的机制,目前还是一个谜。

量子纠缠来源于爱因斯坦提出的EPR佯谬,EPR佯谬本来是爱因斯坦用来反驳根本哈根诠释的观点,因为爱因斯坦认为,量子力学会推导出相距很远的两个粒子,可以存在超距作用,这是违背光速不变原理的。

后来科学家证实,这种超距作用真的存在,但是并不能传递有效信息,所以没有违背光速不变原理,这就叫做量子纠缠。

量子纠缠的传递速度,理论上是瞬时的,而且实验证实肯定超过光速;在2015年,无漏洞的贝尔实验,以高置信度的实验结果,证实了量子纠缠存在。

子纠缠的传递速度,理论上是瞬时的,而且实验证实肯定超过光速;在2015年,无漏洞的贝尔实验,以高置信度的实验结果,证实了量子纠缠存在。

在2018年8月,潘建伟教授等人,利用11光年外恒星产生的星光随机数,验证了贝尔不等式不成立,从而证实了量子力学的完备性。

量子纠缠已被证实存在,而且量子力学的正统诠释(根本哈根诠释),也能精确描述量子纠缠的规律。

至于量子纠缠的本质,目前没有人说得清楚,有猜测量子纠缠是高维空间对三维空间投影的表象,但是还没有证据能证实这点。

又或许量子纠缠,本身就是量子的内秉性质,就如电子会带负电荷,不确定性原理是粒子的内秉性质一样,科学能用数学的方式精确描述这种规律,至于其本质,或许不是这个时代的科学能解释的。

在一些比较前沿的理论,比如超弦理论中,就认为量子纠缠的两个粒子,本身就是一个密不可分的整体;就如薛定谔的猫中,猫的生和死两个状态,本身就是一个事物的整体,我们的观察,只是打破了两个状态的关联而已。

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如何在家里通过实验证明量子纠缠

量子纠缠是物理学最难做实验的现象之一。如果想要做实验“证明”它,目前基本都是通过破坏贝尔不等式。因为目前几乎所有的关于贝尔不等式的验证都是有漏洞的,所以就算实验的结果和量子预言的理论完全对上(贝尔不等式不成立),物理学家们也很难完全确信地“证明”它,但是无论如何,实验的结果都是量子纠缠存在的证据。首先呢,我们需要在家中准备一个纠缠光源,每次可以发射出一对自旋相反方向相反的纠缠光子。然后我们需要在家里整一个比较大的房间,让他们飞的足够遥远,以排除测量时刻的误差等干扰。同时还需要让光路处于真空环境,因为大气散射会让光子衰减消失或者退相干(2017年墨子号卫星就是在太空做的这个实验)。在它们飞的足够远之后,就可以测量这一对光子的自旋啦(让光子通过偏振片然后计数),计数的结果就构成了贝尔不等式。所以,这个实验是不可能在家完成的,量子纠缠的实验证据来自所有相关科学家、工程师的群策群力,是人类团结协作探索自然的伟大壮举。

量子力学里的“波函数坍塌”是由于人的意识导致的吗

有一帮人老喜欢将量子力学神秘化,这不又有人提出一个这样的问题:量子物理中,“意识”导致波函数坍缩,这里“意识”到底指什么?

量子物理中,没有这样的说法。

这是一个神神叨叨的话题,说这种话的人连量子物理一根毛都不知道,却硬要不懂装懂大言不惭凭空臆断,把自己那一套神鬼玄说往里套,因此纯属扯淡。

“意识”导致波函数坍塌这是谁说的?量子力学大师们波尔、狄拉克、海森堡、泡利说过吗?没有。曾经与上述几位大师为代表的哥本哈根派对着干的爱因斯坦、薛定谔说过吗?也没有。那么是谁说过呢?原来是想借量子力学招魂纳幡死灰复燃的神鬼玄说,是某些宣扬“科学的尽头是神学”的一帮子人咋呼的。

他们利用的是量子力学中一些奇异特性,如不确定性原理(测不准原理)、波函数坍塌、量子纠缠等与宏观事物逻辑相悖的特点,把量子力学神秘化,往神学上引。

爱因斯坦与哥本哈根派之争。

关于量子力学的这些特性,在上世纪就已经有过一场大的争论,这就是哥本哈根派与爱因斯坦为首的经典科学派之争。爱因斯坦的观点就是,他承认量子力学有其独特的规律,但这个规律是可以认识的。所谓量子纠缠的鬼魅般超距作用和不确定性原理测不准定律、波函数坍塌等理论,实际上是量子理论的不完备性体现,是量子的一些现象里面还有一些隐变量没有被人们发现,通俗点说就是还有一些深层次的规律没被认识。随着科学进展,这些规律总会被认识的,这样量子力学中的这些看起来无法捉摸的事情就会变得可以预测和了解。

爱因斯坦有一句名言,译意是“上帝不会掷骰子”。这里的上帝意指大自然规律,他认为自然规律不是抓阄,而是有迹可寻的。爱因斯坦的铁杆粉丝薛定谔坚定地支持他这个观点,提出了一个“薛定谔的猫”来讽刺测不准定律。这个争论持续到爱因斯坦和薛定谔逝世,也没有结论。

“薛定谔的猫”就是所谓波函数坍塌的一个典型例子。

波函数坍塌实际上也是不确定性原理的一个延伸,是微观领域一种特别的现象。微观领域物质都有波粒二象性,表现粒子在空间分布位置和动量是以一定概率存在的,如量子力学的原子模型,电子就是以“电子云”的方式布满原子核的周围,这就是所谓的“波函数”。

当人们用物理方法对电子进行测量时,物质就会随机选择一个单一结果表现出来。我们用摇骰子打比,没被观测时,就像骰子在摇动的旋转中,谁也不知道是什么状态,这是呈现的是波函数状态,观测时骰子就定下了,显示出某个点子,所以就是“波函数坍塌”。

“薛定谔的猫”思维实验就是这样一个设定,他假定有一只箱子,里面有一只猫和一瓶放射性物质,这只猫的死活完全取决于这瓶放射性物质是否发生衰变,如果发生衰变,这只猫必死无疑;如果不发生衰变,这只猫就活着。

量子力学的观点是当这个箱子没有打开前,这只猫处于波函数状态,谁也不知道这只猫是死是活,只有在打开箱子的那一刹那,波函数就坍塌了,猫就以明显是死或是活的状态出现。

薛定谔的原意是借用这个思维实验,讽刺“不确定性原理”理论。

薛定谔认为,人们打开不打开箱子,这只猫的死活已经决定了,只是没打开前不知道而已。结论是:这只猫的死活状态并不是打开箱子那一刹那决定的。

这是一个生活常识,是一般吃瓜群众都知道的常识。如果投票,薛定谔的观点一定会得到90%以上的支持率。但可惜的是,爱因斯坦和薛定谔都是用宏观的一些常识和逻辑在套用量子领域的现象,后来证明他们是错的。

事实上,当时哥本哈根派用“以子之矛攻子之盾”的方法,用薛定谔波动方程的“几率”分布解释“薛定谔的猫”。哥本哈根派认为,不进行观测,在默认的粒子本征态下薛定谔方程可以阐述粒子波动规律。但是在观测下,波函数崩溃,粒子特性无法被认知。

德布罗意和薛定谔共同创建了波动力学以及薛定谔方程,是描述量子力学的一根支柱,为量子力学理论的创建起到了至关重要的作用。

由此薛定谔虽败犹荣,他依然是量子力学重要奠基人之一。

最终证实爱因斯坦错误的是贝尔不等式。

这是美国物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出的一个数学不等式,该定理是一个有关是否存在完备局域隐变量的验证理论。实验表明了贝尔不等式不成立,说明不存在局域隐变量理论可以复制量子力学的每一个预测,也就是意味着爱因斯坦主张的局域实体论预测不符合量子力学理论。

其数学表达式为:∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy

这样看来,爱因斯坦的确错了,他们的错误根源是用宏观的理论去套量子力学理论,而我们世界确实存在着量子领域与宏观领域逻辑不同的特性。贝尔不等式结论得到科学界广泛认同,从此,哥本哈根派胜出,波尔、海森堡、狄拉克、泡利等几位大师级科学家成为量子力学正统理论的象征。

粒子世界的微小,观测必然扰动是量子特异表现的主要原因。

现在的量子理论认为,不确定性原理主要是基于量子观测过程受到的干扰。我们知道,在我们这个世界,尤其是人类世界,所有的观测活动都需要光,不管多大的物体还是多小的物体,没有光我们都看不见。

光是电磁波,包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等波谱,这些电磁波谱各波段除了可见光,都属于不可见光范畴。

不确定性原理是描述量子世界粒子运动规律的,这个理论认为人们不可能同时知道一个粒子的位置和速度。这是因为粒子位置的不确定性,必然会大于普朗克常数,遵循不等式:

h为普朗克常数:h=6.62607015×10-34 J·s

在对微观世界观测时,人们不可能将粒子位置确定在比光的两个波峰距离之间更小程度,这样要精确的测出粒子位置,采用的光波越短越好。而波长越短的光能量就越强,如X射线、γ射线等,这些光照射到粒子上面,粒子获得的动量就越大,导致测量的不确定性就越大。

测不准定律是粒子世界其他特征的根源。

而既然量子世界存在不确定测不准的特性,量子纠缠和波函数坍塌等一系列理论,就必然从中引申出来。因此可以认为,不确定性原理(测不准定律)是量子力学种种诡异现象的根源,波函数坍塌、量子纠缠的一些特性,都是源于这个前提的。

这个前提就是观测必然对量子造成扰动,无法同时确定其位置和动量。

这与什么“意识导致波函数坍塌”风马牛不相及,毫不相干。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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