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报码:【j2开奖】顶尖科学家实验探求量子力学中的“鬼”

时间:2017-02-17 06:58来源:天下彩论坛 作者:开奖直播现场 点击:
然而量子力学天生的随机属性,让它一直难以真正令那些决定论的支持者信服。这其中就有伟大的阿尔伯特爱因斯坦。他首先拒绝承认“ 上帝会掷骰子 ”,而对于量子纠缠态表现出的

  然而量子力学天生的随机属性,让它一直难以真正令那些决定论的支持者信服。这其中就有伟大的阿尔伯特·爱因斯坦。他首先拒绝承认“上帝会掷骰子”,开奖,而对于量子纠缠态表现出的反常识的超距作用,爱因斯坦对此的形容是“spooky”(韦氏字典的解释为1.吓人的,2.表示闹鬼的)。

  

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  而如今,一群全球顶尖的宇宙学家和量子物理学家在维也纳做了一个实验,他们使用恒星光线来控制纠缠态下的光子,试图进一步了解量子纠缠态发生的机理和限制条件,以便能够捉到爱因斯坦所说的那只“鬼”,该实验及其结果发表在了2月7日的《Physical Review Letters》上。

  日内瓦大学的量子物理学家尼古拉斯·吉辛(Nicolas Gisin)说,“从技术上讲,这个实验是着实令人印象深刻的。”

  根据量子理论,粒子并没有确定的状态,至少在测量之前我们都只能谈概率;而当测量发生时,它们却仿佛如骰子被掷完一般拥有了确定的结果。

  更古怪的是,两个粒子可以进入“纠缠”的状态,不在拥有各自的概率,而需要更加复杂的概率函数将它们作为整体进行描述。该函数可以指定两个纠缠的光子在相互垂直的方向偏振,光子A在竖直方向偏振,光子B在水平方向偏振,或者相反。两个光子可以相距数光年,但它们依然是联系的:如果测量光子A得到的结果是为竖直方向的偏振,那么光子B就会瞬时变为水平偏振,即使测量之前并不知道B的状态,两个粒子间也没有传递信息。

  这就是所谓的“鬼魅般的超距作用”,而在上世纪30-40年代,爱因斯坦则以此质疑量子力学的完备性。

  在1964年,北爱尔兰物理学家约翰·贝尔(John Bell)发现了一种方法可以检验这个矛盾。他证明,如果粒子具有确定的状态,即使没有人在观察(“realism”,编者认为应翻译为客观性),而且如果确实没有信号传播得比光快(“locality”,即“局域性”),那么粒子间的关联性应具有上限,而且这个上限可以在两个粒子的已测量状态里被观察到。

  然而,实验结果一次又一次地表明,纠缠态下粒子的关联性比贝尔的上限更高,因此更加倾向于充满随机性的量子力学世界观。

  只有一个问题:除了局域性和客观性,贝尔还使用了另一个微妙的假设推导他的公式,几十年来这个假设在很大程度上都被人们忽视了。

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  新论文的合作者之一、来自麻省理工学院的安德鲁·弗里德曼(Andrew Friedman)表示:“贝尔定理中三个相关的假设是局域性、客观性和自由度。最近人们发现,极少量地降低自由度变可以保持局域性和客观性。”

  “选择自由度”(freedom-of-choice)成为了研究量子纠缠态相关理论的一个漏洞。

  在贝尔测试中,纠缠的光子A和B被分离并发送到互相远离的光学调制器(选择性透过光子的装置),它们的原理是根据调制器与光子的偏振方向相同或是垂直来选择让光子通过还是将其阻挡。

  贝尔不等式给出了在一个局部客观的宇宙中,光子A和B同时通过它们的调制器并被检测到的频率上限。(实验结果表明纠缠光子间这种相关性的发生频率高于贝尔极限。)

  其中有一个条件至关重要,贝尔公式假设两个调制器的设置与被测试粒子的状态无关。在实验中,研究人员通常使用随机数发生器来设置器件的取向角度。然而,如果一旦调制器的设置并非完全独立(事实上随机数发生器给出的也不是完全的“随机数”)——即自然对可能的选择有某种限制,那么这些调制器的设置将有可能与实验开始之前的粒子状态发生关联——这些减少的自由度可以用来解释贝尔极限为什么会被打破,而此前一般来说,大家都会把一切归咎于量子纠缠。

  弗里德曼对此的解释是,我们可以把宇宙看作一个餐厅,餐厅里的菜单上有10个选项,你可以点10个中的任何一个。但是有可能鸡肉卖光了,那么事实上就只有5样东西真的在菜单上,因此你其实是高估了自己的自由度。

  “同样,当你设置了实验却发现看似违反局域客观性,那说明可能存在未知数、约束条件、边界条件、守恒定律等等,最终以某种微妙的方式限制了你的选择数。”

(责任编辑:本港台直播)
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