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愛因斯坦最後的戰役,終結了“科學”開啟了“神話”?

愛因斯坦絕對不會相信,給予他恢復經典物理學光榮與夢想最後一擊的人,居然是自己的得意門生,忠實鐵粉——貝爾!

貝爾也不曾想到,自己親手為埋葬量子力學打造的致命武器,摧毀的居然是自己誓死捍衛的隱變量假設!

為何一個感恩圖報的故事,最後卻成為相愛相殺事故?!

案件背景:

愛因斯坦在索爾會議的辯論中,敗給了波爾為代表的量子幫。經典物理失去了其嚴格的決定論以及優美的因果律,經典物理的“科學”就此敗給了量子論的“神話”。物質的本質解釋淪為一場上帝擲骰子的賭局鬧劇。愛因斯坦不甘失敗,事後潛心鑽研隱變量理論,意圖擊破量子論基石之一的不確定性原理,祭出終極殺招EPR佯謬,為經典的“科學”認知論做最後一搏。科學界戰雲密布,屬於天才的最高級別的對決一觸即發。

第一幅拚圖:

馮.諾伊曼。現代計算機的奠基人之一,20世紀最傑出的數學家沒有之一。江湖傳聞他6歲能心算8位數乘法、8歲懂微積分、12歲精通泛函分析、10歲通曉5種語言。一句話,百年罕見的天才。

舉個栗子:科學史上已經封神,排位第四的狄拉克,流傳後世皇皇巨著《量子力學原理》,馮諾伊曼觀後,覺得從數學上來說,還差那麽點意思,於是收拾了一下,整了本《量子力學的數學基礎》,至今仍是各大學物理研究生必修教材之一。

1932年,馮諾伊曼順手證明了一件事,那就是:任何隱變量理論都不可能對測量行為給出確定的預測。換句話說,任何隱變量理論——注定都要失敗,這是一個惡毒的封印!愛因斯坦隱變量第一戰,似乎又將飲恨。

第二幅拚圖:

大衛.玻姆(DavidBohm)。當代最著名的量子力學專家之一,愛因斯坦鐵粉。

玻姆通過復活古老的德布羅意導波,成功創立了一個完整的隱函數體系。此體系基本做到了傳統量子力學所能做到的一切!馮諾伊曼關於隱函數理論的魔咒,關鍵的第5個假設,仿似宿命般,被玻姆看出了破綻。隱變量理論重生眼看迎來一線生機。

但是,玻姆殺敵一萬自損八千,他放棄了另一樣同等重要的東西:定域性(Locality)。簡單來說,就是指不能有超距作用的因果關係,任何信息都必須以光速這個上限而發送,這也就是相對論的精神!愛因斯坦不能接受這一切!愛因斯坦還需要等待另一個人到來!

第三幅拚圖:

1928年7月28日,約翰.斯圖爾特.貝爾(JohnStewartBell)出生在北愛爾蘭的首府貝爾法斯特。貝爾11歲立志,要成為一名科學家。16歲就跳級到貝爾法斯特女王大學的實驗室當實習工,一年後順理成章地進入女王大學攻讀物理。他也是個天才。

貝爾在大學的時候,量子論已經佔領主流地位,但貝爾並不同意老師和教科書上對於量子論的正統解釋。貝爾想要的是一個確定的,客觀的物理理論,他天生就是愛因斯坦的忠實追隨者。

玻姆理論問世,貝爾感到相當興奮。他為隱變量理論的想法所著迷。貝爾清楚知道,隱變量理論正是愛因斯坦所要追求的東西,可以完成對量子力學的完備化。愛伊斯坦未竟的事業,貝爾將替他完成。

貝爾對於所有的量子現象描述,拋棄了不確定性,而改用一種實在論來描述:

Pxz-Pzy≤1+Pxy

這就是名垂千古的“貝爾不等式”。它被人稱為“科學中最深刻的發現”,它即將對我們這個宇宙的終極命運作出最後的判決。

致命凶器:

貝爾不等式究竟意味著什麽。

如果世界的本質是經典的,如果我們的世界同時滿足:1.定域性,也就是沒有超光速信號的傳播。2.實在性,也就是說,存在著一個獨立於我們觀察的外圍世界。它們所表現出來的協作程度必定要受限貝爾不等式之內。

如果世界的本質是量子論,那就不同了!在量子論中,貝爾不等式是可以被突破的!在一個量子論主宰的世界裡,貝爾不等式不成立。

總而言之,如果世界是經典的,愛因斯坦是對的話,那麽在EPR中貝爾不等式就必須得到滿足。反之,如果世界如量子論的描述,只是一場上帝擲骰子的賭局,那麽,貝爾不等式則被突破。

第一擊:

1964年,貝爾把他的不等式發表在一份名為《物理》(Physics)的雜誌的創刊號上,題為《論EPR佯謬》。這篇論文論證和推導教人拍案叫絕。或許此文殺氣太重,《物理》這份期刊隻發行了一年就倒閉了。

貝爾抓住馮諾伊曼的錯誤,給《現代物理評論》雜誌寄去文章。馮諾伊曼不敵貝爾,其對於隱變量的封咒迅速被摧毀。

貝爾躊躇滿志,馮諾伊曼縱絕世天才,也一擊必殺。這只是第一步。而他,已經打造出了足夠致量子論以死命的武器。EPR不管是在技術或是倫理上都是可檢驗的!我們可以在貝爾不等式的指引下,確實地去做出實驗,讓實驗數據來證明我們生活其中的世界究竟是“科學”還是“神話”。

殺局、錯局:

物理學家們行動起來,準備以實踐為檢驗真理的唯一標準,檢驗世界的本質。

1969年,人們在伯克利,哈佛和德州進行了一系列初步的實驗,出乎貝爾的意料之外,除了一個實驗外,所有的實驗都模糊地指向量子論的預言結果。但是,最初的實驗都是不嚴密的,技術的限制要獲得EPR的原始推論仍然要靠間接推理。這仿佛是個不好的預兆。

隨著雷射技術的進步,更為精確嚴密的實驗有了可能。進入80年代,法國奧賽理論與應用光學研究所裡,科學家準備第一次在精確的意義上對EPR作出檢驗。要做的事情,就是記錄兩個光子實際的協作程度。1982年,暮夏和初秋之交,巴黎。一對對奇妙的光子正從鈣原子中被激發出來,衝向那些命運交關的偏振器;一對,兩對,三對……數據逐漸積累起來了。1萬2千秒,也就是3個多小時後,結果出來了。實驗結果和量子論的預言完全符合,而相對愛因斯坦的預測卻偏離了5個標準方差——這已經足夠決定一切。貝爾對量子論揮出的利劍,成功擊敗了愛因斯坦,殺死了隱變量理論的可能性!

落幕之時:

不知道愛因斯坦如果活到今天,他會對此發表什麽樣的看法?貓先生似乎聽到在遙遠的天國,他和玻爾仍在重複那段經典的對白:

愛因斯坦:玻爾,親愛的上帝不擲骰子!

玻爾:愛因斯坦,別去指揮上帝應該怎麽做!

最後的卷宗打開,貓先生只能寫上這個故事的結局:愛因斯坦的上帝已經死了。

經典的“科學”認知論已死,有事燒紙。

來源:貓先生內涵科普,旨在分享,如有侵權,聯繫刪除。

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