03.01 貝爾不等式的不成立是不是已經得到認可了?

石華國80999


是的,科學界公認貝爾不等式是不成立的,實驗證據已經很多了。

不過對於題主的後面那個問題,我需要說明題主理解錯了,貝爾不等式成立與否跟唯物主義沒有關係。貝爾實驗的勝利是科學的勝利,你可以說我們對唯物主義的理解深化了,但絕不應該說推翻了唯物主義,除非你對唯物主義做一個非常狹義的理解,——那只是因為你本來就理解錯了嘛。

對於不瞭解前因後果的讀者,這裡簡單地介紹一下。

量子力學是人類已知的最基礎的物理理論之一,創建於二十世紀早期。普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克等許多科學家,對此做出了重要的貢獻。

愛因斯坦雖然是量子力學的奠基人之一,但他對量子力學有一些本質性的懷疑。1935年,愛因斯坦(Albert Einstein)和波多爾斯基(Boris Podolsky)、羅森(Nathan Rosen)寫了一篇論文《量子力學對物理實在的描述可以被認為是完全的嗎?》,具體地提出了他們的疑問,後世稱之為EPR佯謬。他們的問題是:根據量子力學,你可以使兩個粒子處於“糾纏態”,也就是說,你對其中一個粒子測量某個物理量,會同時對這兩個粒子獲得這個物理量的確定的值(比如說叫做a和b),你可以預測這兩個值之間的關聯(比如說a必然等於b,或者a + b必然等於1)。那麼,第二個粒子是怎麼知道第一個粒子取了某個值的?這豈不是出現了超越光速的信息傳輸,違反了相對論?

量子力學的另一位奠基人玻爾,立刻寫了一篇同名的文章,對EPR進行了反駁。他的基本觀點是,這兩個粒子應該被視為一個整體,對一個粒子的測量必不可免地會影響到第二個粒子,所以這裡並沒有超越光速的信息傳輸,不違反相對論。

雙方各執一詞,在外人看來,這是個很有趣的問題,但無法用實驗來判決,所以只是個哲學爭論而已。這事就這麼慢慢地涼下來了,愛因斯坦1955年去世的時候都沒有看到突破。

到了1964年,有一位物理學家貝爾(John Stewart Bell,1928 - 1990)做出了一個石破天驚的觀察:這場爭論並不是純粹的哲學爭論,而是可以用實驗來判別的!他設計出了一個非常一般性的不等式,適用於任何的不包含非定域作用的理論(也就是說,作用只能從一點以有限的速度傳到另一點),而量子力學不滿足這個不等式,這就是貝爾不等式。

貝爾

用貝爾自己的話說:

“如果有這樣一個理論,將參數添加到量子力學中來決定每個測量的結果,但不用改變其統計預測,那麼在這個理論中就必須有這樣一種機制,在這種機制作用下,一種測量裝置的設置會影響另一個測量裝置的讀數,無論相隔有多遠。另外,相關的信號必須在瞬間傳播出去。”

有趣的是,貝爾的本意是支持愛因斯坦的。但到了1970年代末期、1980年代早期,人們真正開始做實驗檢驗貝爾不等式的時候,卻每次都發現這個不等式被違背了,也就是說量子力學是對的,EPR錯了。所以EPR和貝爾雖然想推翻量子力學,但結果卻是幫助量子力學更加打牢了基礎,這當然也是一個偉大的成就。

最後,量子力學違反唯物主義了嗎?當然沒有,除非你認為只有定域作用才算唯物主義。但你憑什麼要這樣認為呢?


科技袁人袁嵐峰


答:是的,貝爾不等式不成立,已成為科學界的共識;量子通信的絕對安全性,就是以貝爾不等式不成立為基礎的。


需要明確的是,貝爾不等式基於兩個前提下,才是正確的。

1964年,物理學家貝爾,為了找到量子力學的不完備性,提出了一個數學上強有力的不等式——貝爾不等式。



該不等式基於兩個前提,嚴謹地推導出來,定域性和實在性,可簡單地理解為:

定域性:一定時間內,因果關係只會維持在特定的區域內;也就是信息的傳遞不能超過光速。

實在性:真實事物客觀存在,不依賴於觀察者。換句話說,就是世界的唯物性。

該不等式一出,震驚整個科學界,因為量子力學是否完備性,主要爭論在於量子力學的定域性和實在性,我們可以基於這個不等式,來設計實驗進行驗證。


到了1982年,阿斯派克特首次完成了貝爾實驗,發現貝爾不等式被破壞,隨後幾十年,科學家一直在改進貝爾實驗,排除實驗中的漏洞。



直到2015年,實驗物理學家堵上了貝爾實驗中最關鍵的檢測漏洞和局域性漏洞,2016年低,科學家進一步升級為大貝爾實驗,排除隨機數漏洞。



可以說,結果毫無例外地違背了貝爾不等式,而且全部以量子力學的方式去違背,所以貝爾不等式不成立,已經成為了科學界的共識。


值得一提的是,貝爾不等式基於兩個前提推導出來,所以定域性和實在性是貝爾不等式的基礎,貝爾不等式被違背,註定兩者至少有一個是錯誤的,或者兩者都不正確。




至於更深的答案,目前不得而知,不過量子通信得以實現,至少說明定域性是錯誤的;實在性是否也存在問題,目前還存在爭議呢!


好啦!我的答案就到這裡,喜歡我們答案的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


大體說來,還是人類認知度過於極限挑戰的事!

做個類比,數學上有很多類似的問題:

①五次及以上方程的解的表示;

②三大作圖問題:畫圓為方,立方倍積,三等分任意角;

③數學悖論。

在沒有成熟的數學理論發展起來之前,各種探討,各種各樣的方案,浪費了多少時間!

物理亦如此,歷史上的糾錯不勝枚舉!比如“以太”學說!

所以,既然量子力學有其不逮之處,那以後可能會有更好的理論出現,現在非得量子糾纏解釋的事,說不定其它的解釋就不算事,同時也能解決量子糾纏的不能解決的問題!


林根數學


我對袁研究員的回答有不同的看法。

首先,關於量子糾纏,介紹的不清不楚。設一個自旋為0的粒子,分裂成兩個粒子,一個自旋為S,根據守恆定律,另一個自旋必定為-S。如果把這兩個粒子分送兩地,你只在一個地方測量,假設你發現這個粒子的自旋為S,那你就立馬知道了另一個地方的粒子自旋必定為-S。這是量子糾纏嗎?這太簡單了,地球人都知道。愛因斯坦的問題是,按照標準解釋的說法,在你沒有測量你這邊的這個粒子之前,它的自㫌是不確定的,它處於一種自旋為S和自旋為-S的疊加態,一旦你對它進行了測量,它的這種疊加態就立馬坍縮,變成你測量到的S態,由不確定狀態轉變為確定狀態。同樣,發往另一地的另一個粒子,在你未測量它之前,也處於自旋為S和-S的疊加態,處於一個自旋不確定的狀態,但沒有對它測量,僅僅是你對你這邊的粒子進行了測量,你就立馬知道了另一個粒子的自旋為確定的-S,它的狀態也就同時被確定,那它這時就不應該再處於那個疊加態,它就應該同時由疊加態坍縮為確定狀態。但沒有人去測量它,它為什麼會自發坍縮呢?只能認為,你這邊的粒子在因測量而坍縮的同時,超距的發信息告訴另一個粒子說:“我己經坍縮為S態了,你也立馬坍縮為-S態吧”。這才是愛因斯坦等人所說的量子糾纏。

愛因斯坦是不認可“粒子在測量前,處於一種不確定的疊加態,但一旦測量,它的狀態就會立馬由疊加態坍縮為確定狀態”這一說法的,愛因斯坦認為,如果這說法成立,則上述的過程中就必然存在著超距的相互作用。

玻爾的回答是,原來的一個自旋為0的粒子,儘管分裂成兩個粒子,並被分送到兩地,但描述它們的波函數仍然是唯一的一個波函數,你對你這邊的粒子進行測量,使波函數坍縮,則坍縮的必定是這個描述兩個粒子整體的那個唯一的波函數,所以,當你這邊的粒子因測量而由疊加態,由不確定狀態坍縮為確定狀態時,另一地的另一個粒子也就必定同時由不確定的疊加態坍縮為確定狀態。顯然,玻爾的回答相當於承認了兩個粒子之間存在著超距作用,這種超距作用在唯一的一個波函數內部進行。

由玻爾和愛因斯坦的爭論可以看出,關於最終所得到的兩地的兩個粒子的自旋,兩人的看法是一致的,即如果你測量出你這邊的粒子自㫌為S,則另一個粒子的自㫌必定為-S,因為這是由自㫌守恆定律所確定的,這個守恆定律,不論是在經典理論中,還是在量子力學中,都是成立的(愛因斯坦最早用的是動量守恆)。也就是說,對於測量出的兩個粒子的自旋狀態之間的關聯,按經典理論還是按量子力學,關聯的程度是完全相同的,因為這是由守恆定律所確定的。測量出兩個粒子的自旋之間的關聯程度,並不能說明究竟是愛因斯坦的觀點正確,還是玻爾的觀點正確,只能說明守恆定律在量子力學中還再不再成立。

顯然,愛因斯坦與玻爾的爭論焦點,並不是測量出的兩個粒子的自旋如何如何,而是愛因斯坦和玻爾都認為,量子糾纏現象中有超距作用,但愛因斯坦認為超距作用是不合理的,而玻爾卻認為是合理的。測量出兩個粒子的自旋如何如何,不能說明量子糾纏現象中有沒有超距作用。只有當我們在上述的現象中,測量不到超距作用,才能說明愛因斯坦的觀點正確。所以,測量上述現象中是否存在超距作用,才是關鍵。

但是,這一問題到了貝爾手中,卻完全變味了。貝爾推導出一個不等式,認為檢驗這個不等式是否成立,就能檢驗愛因斯坦和玻爾誰的說法正確,但貝爾不等式卻不是關於有無超距作用的,而是關於兩個粒子自旋的關聯程度的!我認為,貝爾在這裡偷換了概念,這種偷換是如此的明顯,但為什麼大家都看不出來?

不論是按照經典理論,還是按照量子力學,給出的兩個粒子的自旋值,都是相同的,即當一個為S時,另一個必定為-S,因為這是由自旋守恆定律所確定的,但是在貝爾那裡,使用了一個新名詞,叫兩個粒子自㫌的關聯程度,並且認為,按經典理論,與按量子力學,計算出的兩個粒子的自旋的關聯程度居然是不同的。這是不是說,如果守恆定律在量子力學中成立,在經典理論中就不能成立?或在經典理論中成立,在量子力學中就不能成立?實際上,在貝爾給出的說明中,如果對兩個粒子在同一方向進行量(自旋是個矢量),則不論按經典還是按量子力學,都是如果一個為S,另一個必定為-S,只有當兩個粒子的自旋的測量方向不同時,按經典與按量子力學,給出的兩個粒子的自旋的關聯程度,才會不同。但為什麼僅僅是我們的、外在的測量方向改變,而不是粒子本身的改變,就會導致按經典理論與按照量子力學計算出的粒子之間的關聯程度,由完全相同改變為互不相同?

我認為,不論兩個粒子的狀態如何,只有當我們測量出了兩個粒子之間超距的互通信息,才能說明兩個粒子之間存在著相互糾纏。但是在標準解釋的語境下,這種相互糾纏卻實際上是根本無法檢測的。請問,我們怎麼才能知道另一地的另一個粒子究竟有沒有因糾纏而由不確定的疊加態坍縮為一個確定態?如果我們不去測量它,我們怎麼知道它究竟有沒有因糾纏而狀態坍縮?但如果我們進行了測量,我們又怎麼區分它的狀態坍縮,究竟是因糾纏引起,還是因為我們對它的測量引起?顯然,不論這種糾纏是不是超距的糾纏,都無法測量驗證。這一點是如此的明顯,為什麼大家都沒看出來?

量子糾纏,實際上是無法測量驗證的。


董加耕


在此問答中,有兩位作者,一位是艾伯史密斯先生,另一位是中科大潘建偉團隊的副研究員袁嵐峰先生,他們均作出了肯定性的回答,但他們的文章與刁博先生一樣,只顧自話自說如何正確,卻從來都不敢正面回應我等國民納稅人所提出的一系列質疑,建議大家進入本人主頁“問答"欄,查閱《為什麼說潘建偉團隊已驗證貝爾不等式的實驗是假的?》的文章,以正視聽,掃除偽科技!


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