比双缝实验更恐怖,贝尔不等式检测,对世界真实存在性进行判决

在日常生活中十分常见,不管是人造光还是自然光都对人类生活有着非常重要的作用

它虽然看起来十分普通,但要真的研究起来,还是让许多科学家都伤了脑筋。

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有关光的实验中最著名的是什么呢?那必然是轰动物理界的双缝干涉实验了。

该实验的目的是什么?结果如何?量子力学中所说的量子纠缠又是什么?玻尔和爱因斯坦的观点有什么不同?

双缝干涉实验曾经让整个物理学界都为之震惊,可后来的贝尔不等式检测更是让人类对世界的真实性产生了更大的怀疑

贝尔不等式检测究竟是什么?为何说它是对于世界真实存在性的判决

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双缝干涉实验

物理学界一直对光的基本构成有所争议,一些人认为光是由粒子构成,另一些又主张光是由波构成

两方各执己见都说服不了对方,于是他们决定共同做一场实验,来看看光到底是由什么构成,这就是双缝干涉实验的由来。

虽然聚集了许多著名的科学家,但这场实验并没有多么“复杂”,实验道具只是一盏灯光、一块中间带有两条整齐缝隙的不透明板,以及一个用来显示的屏幕

它们被放置在一条水平线上,科学家们只需要观察光透过双缝之后,在屏幕上显示出的形状便可以得出结论。

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如果屏幕上显示出两条杠那就说明光是由粒子组成,如果出现干涉条纹便证明光是由波构成

结果这次实验并没能解决两方的争议,因为实验过程竟然出现了两种不同的结果,摄像机中记录的画面和人们肉眼看到的有所差别。

这不禁让科学家们感到恐怖,难道构成光的物质能够感觉到自己被观测?

虽然后来科学家用光具有波粒二象性的结论解释了这一现象,但该实验还是对物理学界产生了很大的影响。

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量子纠缠

量子力学是个十分玄幻的理论,几乎没有任何一个人能够说自己懂得量子力学,即使是为量子力学做出过重要贡献的科学家,也一直强调自己根本不了解真正的量子力学。

人们无法理解量子力学很大的一个原因就是它的“不正常性”,它里面的许多理论都与人们日常理解中的概念完全不同,尤其是量子纠缠现象

量子纠缠是指当一对粒子被创造出来之后,一旦确立了其中一个粒子的属性,另外一个粒子的属性也就会自动显现出来

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举个例子,一双鞋子被分别放在宇宙的两端,只要确定其中一端的鞋子是左脚还是右脚,即使另一只鞋子远在宇宙的另一端也马上就能知道它的属性。

量子纠缠现象认为无论事物处于多远的距离,都可以被与之相关的事物性质推测出来。

玻尔和爱因斯坦的争论

爱因斯坦虽然是量子力学的主要奠基者,但他却对该体系中的许多理论都不予认同,尤其是以玻尔为首的哥本哈根学派的理论。

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爱因斯坦认为物质的属性是与生俱来的,它始终存在于物质本身,不会随着观测而出现会改变

可是玻尔却提出粒子在运动中是一种叠加态,当它被观测时会出现某方面的坍塌,于是它的具体属性就会在这个时候被确定下来。

大部分人都会认同爱因斯坦的观点,毕竟按照玻尔所说,世界上的一切事物都只是因为人的观测才出现的,其实并不存在这样的状态,这确实让人难以接受。

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著名的薛定谔的猫思想实验,也被认为是对玻尔这一说法的最好反击。

薛定谔提出如果将一只猫关在一个密闭的容器中,容器内装有少量镭和氰化物,镭可能会发生衰变也可能不会衰变,衰变猫就会死,不衰变猫就能存活

按照玻尔的粒子叠加态来解释的话,容器中的镭就是出于衰变和没衰变两种叠加态,那么其中的猫也就是既死又生的状态

这显然是不可能存在的一种状态,要想知道这一结果就得打开容器才能确定。

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爱因斯坦也认同量子纠缠现象,但他认为两个纠缠量子之间的联系是固有的

这个相互联系的物理量虽然没有被探测到,但它一定是存在的,它也被爱因斯坦称之为隐变量

当然玻尔并不这么想,他觉得两个粒子之间的联系是任意的,没有一个固有的物理量也就是并不存在隐变量。

后来一位叫约翰.斯图尔特.贝尔的人站出来说出了他的想法,他提出了一个不等式用来判定隐变量到底存不存在

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贝尔不等式判定

其实贝尔不等式就是两个概率问题,如果等式的左边小于等于右边,则证明隐变量确实存在,爱因斯坦说得没错;如果左边大于右边,则表示粒子之间并没有固有的联系,玻尔的判断是正确的。

等式两边的概率是指从不同的角度观察a、b两个纠缠粒子时得到的统计结果。

实际上要进行这项判定也并不难,如果将a粒子看做是一个垂直向上的箭头,b粒子是一个垂直向下的箭头,想象它们之间被一根钢筋连接着

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那么只要找出它们之间是否真的有一根钢筋存在,就能够判断隐变量是否真的存在。

因为如果这根钢筋确实存在,那么不管a箭头怎么移动,b箭头也会跟着一起移动,它们指向会永远都是相反的

如果钢筋并不存在,那么两个箭头的方向就可能会发生变化。

这个实验其实很简单,只是因为要从不同的角度去观测和记录,所以需要搜集大量的信息和数据才能得出结论。

科学家们经过几十年的不断观测和分析,最终得出了粒子之间没有隐变量的结论,这与玻尔的判断相一致。

按照这个说法,那么物质的状态就只是存在于人类的观测之中,实际上所有的一切都处于叠加态之中

我们所处的世界甚至宇宙难道都是不真实的吗?

而且事物之间不具有必然联系这一观点,也让哲学上的联系性受到了挑战,世界的真实存在性似乎就此被判决了

事物只能通过观测才能确定和存在的话,那么我们的家人、朋友,宇宙中的太阳和月亮,难道也是因为被人们观测到了才存在的吗?

这样一想未免也太过恐怖,虽说世界的真实性从一直有被人们怀疑过,但最开始几乎都是唯心主义有这个观点。

唯心主义认为世界上的一切物质,都是由人类自身的想法创造出来的,其实本身并不存在

当然这种观点已经被唯物主义怼得几乎没什么立足之地了,毕竟唯物主义拿得出确实的证据证明,而唯心主义却不行。

虽然哲学上说事物的本质是与生俱来的,早就已经被确定好了,唯物主义也被人们认为是认识和改造世界的主心骨

可是量子力学的这些观点仿佛正在一点点颠覆人类的固有认知,甚至量子力学中的理论也在相互矛盾中发展。

它的玄幻之处也在这里,越是深入了解越是觉得自己搞不懂它的内在含义。

世界是否是真实存在这一问题,又被量子力学重新拉上了台面,毕竟按照马克思主义哲学来说时间就是检验真理的唯一标准,那么实验得出的结论自然也无法被忽视掉。

可是如果像实验结果所说事物之间没有固有的联系,这又何尝不是在与哲学观点相矛盾呢?

虽然量子力学有着诸多的争议,但它确实是人类在物理学界的一大进步,科学家们也认为它才是人们未来探索宇宙的利器。

宇宙中的许多奇怪之处都无法用经典物理学理论来解释,以后还不知道会遇到怎样的情况和现象,量子力学作为研究微观粒子的主要理论,对物理学界有着十分重要的意义

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