第598章 量子纠缠原理与验证!绝妙实验!布鲁斯不等式!震撼全场!
量子纠缠概念震惊了在场所有大佬。
这种“鬼魅般的超距作用”,简直匪夷所思。
就好像两个纠缠的粒子具有神奇的“心电感应”一样,超越时空,感应彼此。
物理学发展到量子纠缠这一步,离玄学也不远了。
爱因斯坦神色激动,他接受不了量子纠缠的存在。
这个世界上确实存在一些超光速的现象。
比如宇宙大爆炸理论中,空间的膨胀速度是超光速的。
或者拿着一个手电筒,往天空上随便一划拉,手电筒射出的光线的移动速度也是超光速的。
这种速度一般称为“相速度”。
光线本身不能超越光速,超越的是光线的相位状态变化速度。
甚至人类的思维可以在一瞬间抵达宇宙的任何角落。
以上这些都是超光速的现象。
但是如果你仔细分析就会发现,这些超光速现象都有一个特点,那就是与物质无关。
它们要么与空间有关,要么与抽象的状态有关,要么就是与不可解释的意识有关。
而量子纠缠则完全不同,它是物质之间切切实实的相互作用。
物质被光速完全锁死,绝对不可能有任何超光速的性质。
所以,即便量子纠缠不传递信息,爱因斯坦也无法想象它能超越光速。
无尽遥远的两个粒子,怎么可能有瞬时作用呢?
如果有,那背后的机理是什么?
于是,爱因斯坦震撼地问道:
“布鲁斯,我不认可你的量子纠缠理论。”
“什么样的物理机制,才能支撑这种超越空间的相互作用?”
李奇维微微一笑,说道:
“量子纠缠和光速不变原理一样,都是宇宙的底层规则之一。”
“至少我们暂时无法理解,只能被动接受。”
哗!
众人皆是一惊!
如果量子纠缠是底层原理,那确实没有办法解释。
这样的例子在物理学界也不少。
说到底,自然科学也和哲学类似,都需要一些【默认的前提】。
比如空间的概念,时间的概念,物质的概念等等。
物理学家不可能用更基础的概念,来解释这些前提。
不过,量子纠缠是不是这种前提,也是一件有待商榷的事情。
于是,李奇维接着说道:
“当然,我也能提供几个可行的思考角度,让大家能更深刻地理解量子纠缠。”
哗!
所有人顿时竖起耳朵,神色兴奋。
指不定接下来的内容就关系到好几个诺奖。
布鲁斯教授的预言从未让人失望过。
“第一种,量子纠缠可能不是相互作用,而是某种结构性的东西。”
“我们的宇宙存在比空间更深刻更基础的结构。”
“这种结构的变化导致了量子纠缠的存在。”
“第二种,量子纠缠是微观量子世界的某种固有属性。”
“它就和自旋一样,是量子的客观存在形式,和宇宙本身没关系。”
“第三种,量子纠缠是高维世界在三维宇宙的投影,所以能无视空间。”
“就好像一个二维空间的生物,无论如何也想不明白三维空间中生物的高度是什么。”
“或许量子纠缠就是四维空间或者五维空间物体的投影。”
“但我们生活的宇宙是三维的,因此,我们永远也无法得知量子纠缠的真相。”
嘶!
众人闻言震撼不已!
布鲁斯教授提出的三个猜测,一个比一个天马行空,简直和科幻概念差不多了。
但是大家竟然都觉得有那么一丝可能。
“量子纠缠也太神秘了。”
“如果能洞悉量子纠缠的奥秘,应该离终极真理就不远了吧。”
这时,很久没说话的卢瑟福突然开口了:
“布鲁斯,那你要如何验证量子纠缠的正确性呢?”
“量子纠缠可以超光速,但人类乃至任何实验仪器都不能超光速。”
“所以,量子纠缠的无限超距作用,永远无法在实验中得到证实。”
“一个注定不能被证实的理论,该怎么评价它呢。”
哗!
众人瞬间清醒过来。
卢瑟福说到了最关键的地方。
任何理论都必须经过实验的验证!
哪怕量子力学也不例外。
即便是匪夷所思的概率波、不确定性原理、互补原理,都通过了实验验证。
所以,哪怕爱因斯坦强力反对,大部分人依然支持量子力学。
但是现在,问题来了。
爱因斯坦教授的思想实验不能通过实验验证。
布鲁斯教授的量子纠缠理论也不能通过实验验证。
那二人的争论就失去了意义。
“不,严格来说,是布鲁斯教授处于下风。”
“因为一个完美的理论应该是能解释任何的质疑。”
“哪怕质疑不能实现,理论也应该能从逻辑和实验结果上否定它。”
众人议论纷纷。
如此精彩绝伦的论道,如果最后没有一个确定的结果,那真是太令人遗憾了。
这甚至是物理学界的损失。
爱因斯坦神色凝重。
卢瑟福的话其实也是他刚刚想说的。
他实在无法想象量子纠缠现象的存在,除非亲眼见证。
此刻,李奇维淡淡一笑,说道:
“量子纠缠作用距离无限远这一特性确实没有办法验证。”
“我们无法把一对纠缠的粒子真的分开1光年的距离。”
“但是,量子纠缠本身却是可以被验证的。”
“而我恰好想到了一个方案。”
嘶!
所有人闻言皆是一惊!
“天啊!”
“布鲁斯教授不仅提出了量子纠缠,竟然还想到了验证方案?”
“这岂不是和几天前的单电子双缝干涉实验一样?”
“太强了吧!”
卢瑟福和爱因斯坦的眼中同时爆发出精光,内心震撼无比。
布鲁斯竟然真的能证明量子纠缠!
这真的可能吗?
李奇维说道:
“爱因斯坦教授和我争论的核心,其实并不是量子纠缠的超光速机制,而是确定性与不确定性。”
“爱因斯坦教授认为两个粒子在观察前,状态就已经确定了。”
“而我认为两个粒子只有在观察时,它们的状态才能确定。”
“所以,我只需要证明粒子在观察前,状态并不能确定,就可以证明爱因斯坦教授是错的。”
“接着,我再用实验证明观察一个粒子的状态,可以影响另一个粒子。”
“以电子为例。”
“对于两个电子而言,哪怕相距只有几公里,它们之间的库仑力也足以小到忽略不计。”
“换句话说,如果能证明相距几公里的两个电子,它们之间存在某种关联性。”
“那么足以说明这种关联性就是量子纠缠。”
“否则,没有任何已知的相互作用可以解释这种现象。”
众人闻言,顿时眼睛一亮。
布鲁斯教授的逻辑完全没有问题。
“两个电子之间又不可能像人一样串供,而且这个过程也没有光子的参与。”
“所以,如果一个粒子真的能影响另一个粒子,那这种影响必然是超越时间和空间的。”
“量子纠缠的无限超距性质就是一个自然而然的推论了。”
“至少这个实验如果能成功,就证明量子力学是没问题的。”
但问题来了,这个实验要怎么做呢?
卢瑟福作为当世最顶级的实验物理大佬,他暂时也想不出来。
此刻,所有人的目光再次聚集在李奇维的身上,他们的脸上充满了期待。
李奇维一边画图,一边解释道:
“如图所示。”
“刚刚讨论的电子自旋,只有向上和向下两个方向。”
“把电子放在三维坐标系内分析,可知此时的电子自旋只在z轴(上下)上。”
“但是电子的自旋投影同样可以在x轴(前后)和y轴(左右)上进行测量。”
“比如在y轴上测量,电子的自旋方向依然是向上或者向下。(根据投影计算)”
“现在,人为规定一个概念。”
“当电子a的自旋向上,电子b的自旋总是向下时,规定a和b的自旋相关性是+1。”
“当电子a的自旋向上,电子b的自旋也总是向上时,规定a和b的自旋相关性是-1。”
“当电子a的自旋向上,电子b有50%的概率自旋向下时,规定a和b的自旋相关性是0。”
“如果我们总是在同一个轴上测量两个电子的自旋,那么相关性肯定是+1。”
“这种情况下,无法分辨两个电子到底有没有量子纠缠。”
“所以,换个角度思考,在x轴上测量电子a的自旋,在y轴上测量电子b的自旋,看它们的相关性。”
“这个相关性用pxy表示,且x和y之间的夹角是0°到180°。”
“同理,还有pxz、pzy。”
“重点来了!”
“如果爱因斯坦教授是对的,即两个电子在分开前,自旋方向就已经确定了。”
“而且两个电子之间没有任何关联性。”
“那么当只在x轴上测量时,自旋相关性总是+1。”
“此时,慢慢移动y方向上的电子探测器,使其与x方向上的探测器呈现一定的夹角。”
“这时,自旋相关性就会跟着逐渐降低。”
“当夹角为90°时,自旋相关性变为0;当夹角为180°时,自旋相关性变为-1。”
“大量重复这个实验,就可以在统计学上画出两个电子的相关性。”
“如果爱因斯坦教授是对的,那么这个相关性一定是线性关系。”
“同理,对pxz和pzy按照同样的方式测量,最终会得到和pxy相同的结果。”
“如图所示,根据以上的实验逻辑和数学推导,最终可以得出一个相关性的不等式。”
“即:|pxz﹣pzy|≤1+pxy。”
“如果这个不等式成立,说明爱因斯坦教授是正确的。”
“如果这个不等式不成立,说明量子纠缠是正确的。”
“以上就是我设计的实验方案。”
静!
死一般的寂静!
所有人听完之后都一脸懵逼!
这个实验的创新性超越了众人的想象。
一时间,竟然没有一个人能完全理解。
大家的脑海里不断充斥着呓语:我是谁?这是什么?
“老天啊!布鲁斯教授到底是怎么想出这种验证方案的。”
“而且还是在这么短的时间内,这简直太不可思议了。”
“以后谁要是再说布鲁斯教授不擅长实验物理,我上去就给他一个大比兜。”
“一个不等式就能决定量子力学最巅峰的争论!”
“简直恐怖如斯!”
“以后这个不等式估计会被称为【布鲁斯不等式】吧。”
足足过了十几分钟,房间内的安静终于被打破,爆发出阵阵惊呼。
所有人激烈地讨论着。
布鲁斯不等式的名字也被叫了出来,众人觉得理所应当。
这个不等式实在太重要了,甚至决定了量子力学的生死!
但是只有几个人真正搞懂了这个实验。
卢瑟福满脸震撼,兴奋地说道:
“实验逻辑没有任何问题。”
“它可以验证量子纠缠的正确性。”
“绝世天才般的想法,这个实验方案实在太惊艳了!”
实验物理大佬卢瑟福发话了,足以证明布鲁斯教授的方案是对的。
很快,在玻尔等人的解释下,所有人都理解了。
众人神色兴奋:
“终于要分出胜负了吗?”
这时,洛伦兹突然笑着说道:
“各位,请看看窗外。”
“今天恐怕是完不成布鲁斯教授的实验了。”
“而且,明天大家确定要做这个实验吗?”
哗!
话音刚落,众人就忍不住吼道:
“做,一定要做!”
“我们要亲眼见证这个伟大的时刻!”
“我不想回去之后,只能从论文上看到这个改变物理学界的实验。”
“布鲁斯教授,做吧!”
这一刻,哪怕是爱因斯坦、卢瑟福、玻尔等人也动容了。
他们和其他人一样,都等不及了,不愿意错过这个历史性的时刻!
李奇维微微一笑。
“如你们所愿。”
接着,他和几位大佬一起商议。
为了赶时间,所有实验仪器只能从布鲁塞尔的几所大学临时调用了。
众人相信比利时方面非但不会觉得麻烦,反而会竭尽全力,满足布鲁斯教授的一切需求。
就在李奇维等人讨论明天的实验细节时。
物理学界早已吵翻了天。
“怎么回事?”
“三天会议不是结束了吗?”
“大佬们为什么还没有出来?”
“到底发生了什么?”
(本章完)