比雙縫實驗更恐怖,貝爾不等式檢測,世界的真實存在性被判決?

在日常生活中十分常見, 不管是人造光還是自然光都對人類生活有著非常重要的作用

它雖然看起來十分普通,但要真的研究起來,還是讓許多科學家都傷了腦筋。

光對人們的生活有很重要的意義

有關光的實驗中最著名的是什麼呢?那必然是轟動物理界的 雙縫干涉實驗了。

該實驗的目的是什麼?結果如何?量子力學中所說的 量子糾纏又是什麼?玻爾和愛因斯坦的觀點有什麼不同?

雙縫干涉實驗曾經讓整個物理學界都為之震驚,可后來的 貝爾不等式檢測更是 讓人類對世界的真實性產生了更大的懷疑

貝爾不等式檢測究竟是什麼?為何說它是 對于世界真實存在性的判決

雙縫干涉實驗

物理學界一直對光的基本構成有所爭議,一些人認為 光是由粒子構成,另一些又主張 光是由波構成

兩方各執己見都說服不了對方,于是他們決定 共同做一場實驗,來看看光到底是由什麼構成,這就是雙縫干涉實驗的由來。

雖然聚集了許多著名的科學家,但這場實驗并沒有多麼「復雜」,實驗道具只是 一盞燈光、一塊中間帶有兩條整齊縫隙的不透明板,以及一個用來顯示的屏幕

它們被放置在一條水平線上,科學家們只需要觀察光透過雙縫之后,在屏幕上顯示出的形狀便可以得出結論。

雙縫實驗裝置

如果屏幕上顯示出 兩條杠那就說明光是由粒子組成,如果 出現干涉條紋便證明光是由波構成

結果這次實驗并沒能解決兩方的爭議,因為實驗過程竟然 出現了兩種不同的結果,攝像機中記錄的畫面和人們肉眼看到的有所差別。

這不禁讓科學家們感到恐怖,難道構成光的物質能夠感覺到自己被觀測?

雖然后來科學家用 光具有波粒二象性的結論解釋了這一現象,但該實驗還是對物理學界產生了很大的影響。

雙縫實驗的結果:光具有波粒二象性

量子糾纏

量子力學是個十分玄幻的理論, 幾乎沒有任何一個人能夠說自己懂得量子力學,即使是為量子力學做出過重要貢獻的科學家,也一直強調自己根本不了解真正的量子力學。

人們無法理解量子力學很大的一個原因就是它的「 不正常性」,它里面的許多理論都與人們日常理解中的概念完全不同,尤其是 量子糾纏現象

量子糾纏是指當一對粒子被創造出來之后, 一旦確立了其中一個粒子的屬性,另外一個粒子的屬性也就會自動顯現出來

舉個例子,一雙鞋子被分別放在宇宙的兩端, 只要確定其中一端的鞋子是左腳還是右腳,即使另一只鞋子遠在宇宙的另一端也馬上就能知道它的屬性。

量子糾纏現象認為無論事物處于多遠的距離,都可以被與之相關的事物性質推測出來。

玻爾和愛因斯坦的爭論

愛因斯坦雖然是 量子力學的主要奠基者,但他卻對該體系中的許多理論都不予認同,尤其是以 玻爾為首的 哥本哈根學派的理論。

愛因斯坦認為 物質的屬性是與生俱來的,它 始終存在于物質本身,不會隨著觀測而出現會改變

可是玻爾卻提出 粒子在運動中是一種疊加態,當它被觀測時會出現某方面的坍塌,于是它的具體屬性就會在這個時候被確定下來。

大部分人都會認同愛因斯坦的觀點,畢竟按照玻爾所說, 世界上的一切事物都只是因為人的觀測才出現的,其實并不存在這樣的狀態,這確實讓人難以接受。

著名的 薛定諤的貓思想實驗,也被認為是對玻爾這一說法的最好反擊。

薛定諤提出如果將一只貓關在一個密閉的容器中,容器內裝有少量鐳和氰化物,鐳可能會發生衰變也可能不會衰變, 衰變貓就會死,不衰變貓就能存活

按照玻爾的 粒子疊加態來解釋的話,容器中的鐳就是出于衰變和沒衰變兩種疊加態,那麼其中的貓也就是 既死又生的狀態

這顯然是不可能存在的一種狀態,要想知道這一結果就得打開容器才能確定。

愛因斯坦也認同量子糾纏現象,但他認為 兩個糾纏量子之間的聯系是固有的

這個相互聯系的物理量雖然沒有被探測到,但它一定是存在的,它也被愛因斯坦稱之為 隱變量

當然玻爾并不這麼想,他覺得 兩個粒子之間的聯系是任意的,沒有一個固有的物理量也就是并不存在隱變量。

后來一位叫 約翰.斯圖爾特.貝爾的人站出來說出了他的想法,他 提出了一個不等式用來判定隱變量到底存不存在

貝爾不等式判定

其實貝爾不等式就是 兩個機率問題,如果 等式的左邊小于等于右邊,則證明隱變量確實存在,愛因斯坦說得沒錯;如果 左邊大于右邊,則表示粒子之間并沒有固有的聯系,玻爾的判斷是正確的。

等式兩邊的機率是指從不同的角度觀察a、b兩個糾纏粒子時得到的統計結果。

實際上要進行這項判定也并不難,如果將a粒子看做是一個垂直向上的箭頭,b粒子是一個垂直向下的箭頭,想象它們之間 被一根鋼筋連接著

那麼 只要找出它們之間是否真的有一根鋼筋存在,就能夠判斷隱變量是否真的存在。

因為如果這根鋼筋確實存在,那麼不管a箭頭怎麼移動,b箭頭也會跟著一起移動, 它們指向會永遠都是相反的

如果鋼筋并不存在,那麼兩個箭頭的方向就可能會發生變化。

這個實驗其實很簡單,只是因為要 從不同的角度去觀測和記錄,所以需要搜集大量的信息和數據才能得出結論。

科學家們經過幾十年的不斷觀測和分析,最終得出了 粒子之間沒有隱變量的結論,這與玻爾的判斷相一致。

按照這個說法,那麼物質的狀態就只是存在于人類的觀測之中,實際上 所有的一切都處于疊加態之中

我們所處的世界甚至宇宙難道都是不真實的嗎?

而且事物之間不具有必然聯系這一觀點,也讓 哲學上的聯系性受到了挑戰, 世界的真實存在性似乎就此被判決了

事物只能通過觀測才能確定和存在的話,那麼我們的家人、朋友,宇宙中的太陽和月亮,難道也是因為被人們觀測到了才存在的嗎?

這樣一想未免也太過恐怖,雖說 世界的真實性從一直有被人們懷疑過,但最開始幾乎都是 唯心主義有這個觀點。

唯心主義認為 世界上的一切物質,都是由人類自身的想法創造出來的,其實本身并不存在

當然這種觀點已經被 唯物主義懟得幾乎沒什麼立足之地了,畢竟唯物主義拿得出確實的證據證明,而唯心主義卻不行。

雖然哲學上說事物的本質是與生俱來的,早就已經被確定好了, 唯物主義也被人們認為是認識和改造世界的主心骨

可是 量子力學的這些觀點仿佛正在一點點顛覆人類的固有認知,甚至量子力學中的理論也在 相互矛盾中發展。

它的玄幻之處也在這里,越是深入了解越是覺得自己搞不懂它的內在含義。

世界是否是真實存在這一問題,又被量子力學重新拉上了臺面,畢竟按照馬克思主義哲學來說 時間就是檢驗真理的唯一標準,那麼實驗得出的結論自然也無法被忽視掉。

可是如果像實驗結果所說 事物之間沒有固有的聯系,這又何嘗不是在與哲學觀點相矛盾呢?

物理學還有很多值得我們去探索

雖然量子力學有著諸多的爭議,但它確實是人類在物理學界的一大進步,科學家們也認為它才是人們未來探索宇宙的利器。

宇宙中的許多奇怪之處都無法用經典物理學理論來解釋,以后還不知道會遇到怎樣的情況和現象, 量子力學作為研究微觀粒子的主要理論,對物理學界有著十分重要的意義

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