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比雙縫實驗更可怕的貝爾不等式檢測,我們的世界是真實存在的嗎?

2024-10-22科學

人啊,那可是地球上最聰明的生靈。打從人在地球上冒出來,就一直搗鼓這世界的秘密呢。這麽幾千年下來,人都能邁出地球去探索宇宙了,可見人在科技這塊的發展速度那是相當快的。在人這老長的發展歷程裏,出過好些個怪裏怪氣的實驗,這些實驗能把人的三觀震得稀巴爛。就說雙縫幹涉實驗吧,這雙縫幹涉是咋來的呢?得從1913年嘮起,那會兒波爾做了個實驗,提出氫原子量子化這麽個假設。後來到了1924年,德布羅意整出個物質波的概念,他尋思電子可能是一種波,還拿實驗給證明了。再後來科學家發現光的執行和電子的執行是一碼事,當時不少科學家就覺得電子是一種波。

可在科學界啊,有那麽些科學家就覺得光純粹是一種粒子呢。光到底算是粒子還是波啊?這事兒在科學界那可爭得是不可開交。咋整呢?為了搞清楚光到底是粒子還是波,科學家就鼓搗出了個雙縫幹涉實驗。這雙縫幹涉實驗啊,把量子世界還有量子力學那股子詭異勁兒展現得那叫一個透透徹徹。咱正常人尋思著啊,這世間萬物那都是能確定的,都能說得明明白白的,還能預測呢。就好比在經典物理學裏,咱能算出物體的運動軌跡和方向,還能預測未來可能發生的一些事兒。可這雙縫幹涉實驗,好家夥,一下子就把人類的認知給徹底掀翻了。最開始的時候,科學家在前面擱了個擋板,這擋板上有兩條狹縫,擋板後面是螢幕。

接著呢,朝著擋板射光,擋板能把大部份光給擋住。光就只能從倆狹縫那兒過了。要是光就是粒子呢,那螢幕上就該是兩道杠;要是光屬於一種波呢,那就會出現好多道杠,也就是幹涉條紋。科學家頭一回做這實驗後,瞅見墻上出現了明暗相間的幹涉條紋,這結果就表明光啊,是一種波。後來呢,科學家又做了第二次實驗。這次和頭回不一樣的地兒是,科學家在狹縫後頭加了電子探測器,這麽著就能清楚看到光子是從哪個孔穿過去的。末了,科學家發現,光子要麽從左邊孔穿過去,要麽從右邊孔穿過去,這實驗結果就說明光它是一種粒子。

末了,科學家給光下了個定義,說光有波粒二象性。就這實驗完了之後啊,科學家瞅出來了,光到底是波還是粒子,這跟觀測的人有關系呢。雙縫幹涉實驗要是沒觀測者的時候啊,粒子就處在疊加的狀態。這疊加的狀態往雙縫那兒走的時候呢,一半會從A縫過,另一半就從B縫過。沒觀測者的時候,量子也是疊加狀態,咱瞅見的就是粒子模樣。等咱去瞧它的時候呢,就能知道它是從A縫還是B縫穿過去的。粒子的路線這一被定住了,幹涉條紋就沒了,這時候它就成波了。這實驗就是告訴咱,觀測的人能定事兒的最終結果。

嘿,這實驗可不得了啊,一下子就把人類那些老傳統認知給掀翻了個底兒朝天,科學家們也借著這事兒對世界又多瞅明白了幾分。在量子的世界裏啊,原先那因果定律可能壓根兒就不存在。就因為這實驗,好多科學家都忍不住嘟囔,說自己可能打根兒上就沒搞懂過量子力學呢。量子力學裏啊,除了雙縫幹涉實驗夠讓人迷糊的,還有個更嚇人的實驗,就是貝爾不等式。這貝爾不等式是1964年的時候,英國一個物理學家貝爾提出來的定理。他證明了啊,要是有隱形變量存在,對兩個有聯系的粒子搞不同的測量,得出的相關系數就得滿足些個約束條件,不管這隱形變量具體是個啥模樣。可量子力學裏的纏結態呢,就不用滿足這種約束條件。

量子力學裏那些特性啊,自旋量子化這玩意兒,用經典物理學可太難解釋嘍。1935年的時候啊,愛因史坦和波多斯基、羅森搞出一篇論文,叫【能認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎?】。這論文啥意思呢?就好比有一對纏結的粒子,把它們擱個幾萬光年遠。你要是測量其中一個粒子,嘿,另一個粒子也跟著受影響。就說A粒子自旋朝上吧,這倆粒子是纏結著的呀,那老遠的B粒子自然就自旋朝下嘍。哥本哈根那幫人覺得呢,在測量A粒子之前啊,A粒子是處於那種又朝上自旋又朝下自旋的疊加態。等你一測量,這波函式就「嘩啦」一下坍塌了,就得出一個測量結果,這時候疊加態就沒影了。

愛因史坦覺得這個過程有毛病。他首先就不承認粒子的自旋狀態得測量了才知道,這哪符合物理實在性啊?粒子的狀態打一開始制備出來就該是確定的呀。就好比咱們的地球,難道咱一閉眼,地球就沒了?愛因史坦覺得自旋狀態早就定好了。不管A和B離得多遠,只要其中一個粒子被觀測到,另一個粒子也能被觀測到,就跟一雙鞋似的,把它們一個放地球,一個放火星,要是地球上的鞋是左腳穿的,那火星上的鞋肯定是右腳穿的。在當時啊,哥本哈根學派和愛因史坦學派就一直爭這個事兒。

這問題啊,之前就一直擱那兒撂著,咋都解決不了。嘿,直到貝爾冒出來了,弄出個特有名的數學不等式。簡單講哈,要是實驗結果跟貝爾不等式對不上,那定域實在性就像紙糊的一樣,一下子就破了,這就表明愛因史坦錯嘍。貝爾不等式推導是這麽個事兒啊:Ax Ay Az Bx By Bz,+ + + - - - 這情況出現的機率設為N1,+ + - - - + 呢……就設是N2,+ - + - + - 這就……N3,+ - - - + + 這就是……N4,- + + + - - 就設為……N5,- + - + - + 這算……N6,- - + + + - 這定為……N7,- - - + + + 這就設成……N8。假設Pxy是啥意思呢?就是粒子A在x方向上和粒子B在y方向上的協作性,要是一致呢就為正,不一致就為負。這麽一來呢,Pxy就等於 -N1 -N2 +N3 +N4 +N +N6 -N7 -N8。

一樣的理兒,Pzy就等於 -N1加上N2再加上N3減去N4再減去N5加上N6又加上N7減去N8,Pxz呢,等於 -N1加上N2減去N3加上N4加上N5減去N6加上N7減去N8。那|Pxz - Pzy|就等於 |-2N3 + 2N4 + 2N5 - 2N6|,這又等於2|(N4 + N5) - (N3 + N6)|,這個數肯定是小於等於2[|(N4 + N5)| + |(N3 + N6)|]的。為啥呢?因為啊,所有出現的機率加起來是1,就是說N1加上N2加上N3加上N4加上N5加上N6加上N7加上N8等於1。把這個式子往上面那個式子裏頭一帶,就能得出|Pxz - Pzy|小於等於(N3 + N4 + N5 + N6)+(1 - N1 - N2 - N7 - N8),這就意味著|Pxz - Pzy|小於等於1 + Pxy。得嘞,貝爾不等式一出現,就證明愛因史坦錯嘍。在貝爾不等式裏啊,有三個機率值,分別是Pxz、Pzy,還有|Pxz - Pzy|,這個|Pxz - Pzy|呢,就是求兩個機率差值的絕對值,絕對值嘛,就是把負數變成正數,正數就還讓它是正數,這樣才能保證最後結果是正數。

這個不等式的意思可簡單了,就是兩個機率差值的絕對值呢,得小於或者等於1加上第三個機率值。貝爾不等式啊,能讓人類拿來區分宏觀世界和微觀世界,就好像給這倆世界下了個特清楚的定義似的。最後啊,貝爾不等式證明了量子力學是對的。量子力學和相對論在科學界那可是兩大頂梁柱呢。貝爾不等式不光能證明量子力學有多重要,還讓好多人都開始懷疑這個世界是不是真的。咱這世界到底是不是真存在啊?科學家們現在正積極研究這個事兒呢。要是觀測者能改變事物最後的結果,那咱這世界說不定就是虛擬的。為了搞清楚世界是不是真的,科學家們可做了不少研究呢。

科學家讓超級電腦吭哧吭哧幹了2000萬個小時,嘿,總算弄出個虛擬世界來。這模擬可不得了,從138億年前宇宙大霹靂就開始了。在這個模擬實驗裏啊,宇宙誕生就不用說了,什麽宇宙現象、宇宙物質,還有那些宇宙定律,全都能模擬出來。科學家琢磨著,要是把時空、時間這些概念加進去,那就能瞧見一個完完整整的虛擬宇宙,還能看到宇宙打誕生到現在是咋變的。就現在人類這技術,都能大概鼓搗出個虛擬宇宙了。那要是宇宙裏有高級文明,人家是不是有那本事,幹脆造個真宇宙出來呢?

好些科學家琢磨啊,人類說不定就活在一個假模假式的世界裏呢。你瞧啊,現在人類的技術能耐,都能搗鼓出一個特別完美的虛擬世界了。這麽一來啊,虛擬世界和現實世界之間的那道界限就越來越分不清了。更讓科學家覺得神了的是,馬里蘭大學有一幫搞研究的,在研究弦理論的時候發現,咱們這個世界裏好像有能糾錯的程式碼。這程式碼和咱們現在網路裏用來糾錯的程式碼可像了。就這些事兒,都能說明啊,咱們這個世界搞不好就是虛擬的。在微觀世界裏啊,那種虛擬世界的感覺就更明顯了。每一片葉子、每一個小得不能再小的物質,那都是一個完整的小世界呢。在這些小世界裏啊,有好多原子、分子、誇克啥的。

咱這地球在宇宙裏呀,會不會就跟原子似的,小到根本瞅不見呢?這就好比咱人身體裏有老多細胞和微生物了。說不定地球就是宇宙裏的一個細胞,地球上的生物呢,就是比細胞還小的病毒。現在人類能觀測到的宇宙直徑都有930億光年了,可這還不是宇宙的全貌呢,宇宙沒準比咱們想的還要大得多。要是把宇宙當成一個超級大的生物體,那咱們不就成了宇宙裏的細胞或者微生物嘛。宇宙外邊到底啥樣兒呢?科學家到現在還在使勁兒研究呢。在咱現在這個世界裏,虛擬世界是真有,就像人類設計的遊戲唄。我估摸不少人都玩過遊戲,在遊戲世界裏,人物都是按照設好的劇情和任務發展的。

人啊,遊戲對咱們來說那就是個虛擬的地兒。可遊戲裏的那些家夥呢,它們壓根兒就不知道自己在虛擬世界裏呀,還覺得自個兒的世界千真萬確呢。咱現在也一樣啊,人也搞不清自己是不是就在個虛擬世界裏頭。畢竟啊,科學家到現在都還沒在宇宙裏找到啥BUG呢。小編覺著啊,真要想弄明白咱們這個世界,那就得走出宇宙才行,那樣才能瞅見宇宙的全貌。就現在,人的飛行速度連太陽系都飛不出去,還飛出宇宙呢,想都別想。眼巴前兒啊,確實有不少沒個準兒的東西,咱們對世界上物質的了解也不全乎兒。在咱們這個宇宙裏,肯定還有好多人類還沒發現的神秘玩意兒呢。

就像暗物質啊、反物質呀、暗能量之類的,現在科學家可都在積極地找尋這些神神秘秘的玩意兒呢。咱人類呢,是宇宙的產物,在宇宙裏就跟一瞬間似的存在。對於宇宙來講,任何天體的死活那都沒影響,就好比咱踩死只螞蟻,地球該咋轉還咋轉一樣。不過小編覺著啊,人類既然能當上地球上最聰明的生命,而且在短短幾千年裏就已經能走出地球探索宇宙了,這就表明人類科技發展的速度那是相當快的。只要人類能一直這麽堅持努力下去,以後隨著科技進步,保不齊人類就能把宇宙的奧秘給解開了呢。哎,大家說說看,咱們這個宇宙是不是虛擬的呀?