大貝爾實驗:快速裝逼指南

前兩天大理寺卿給我發了大貝爾實驗的鏈接。

點開看了一下感覺科普能做到這個地步還真是讓人興奮呢~


講解大貝爾實驗的文章不少了,然而大盒神還是決定跟風做個科普文。

。。。為什么呢?

因為如果你們去網上搜索BBT怎么回事的話,你看到的可能是





這種充滿逼格名詞的科普文真的有人看嗎?懂的人不怎么需要看,不懂的人會覺得讀起來很困難吧。。。

大盒神的目的很直接,就是不求面面俱到,但求通俗易懂。


當然每一句話都是大盒神仔細考究之后才寫的,準確度已通過質檢。。。

哈?你問我能不能展開討論?大盒神想到了自己教授上課經常說的



當然果殼的頭條文章還是強烈建議大家看看的。

總結起來果殼想說:

一、定域理論:信息的傳播速度是有限的。

二、隱變量理論(決定論):事物的發展是可預測的,至少是理論上可預測的‘

三、一和二不能同時滿足。

大盒神首先來講一講歷史故事。。。

差不多九十年之前(1927年),關于量子理論的完備性有一場巨大的爭論。


觀眾:等等,我似乎還看到了一個叫波姆的人?


貝爾是設計實驗驗證的那個人。


然而無數貝爾實驗最終證明愛因斯坦陣營似乎是錯的。。。


這就非常尷尬了。

但之所以是似乎,因為貝爾實驗在設計上有一些無法避免的誤差,讓隱變量陣營還勉強保留著一絲希望。

以上。


整篇開始↓

先說結論,

敲敲敲產生的是決定隨機取哪個觀測方向的數字,一切只為了夠隨機。

其實大盒神覺得各位對大貝爾實驗最迷惑的地方不是它的原理,而是

自由意志產生隨機數?!

這個很哲♂學♂的說法,真的好嗎?


王的凝視

別說。。。自由意志漏洞還真是。。。一個科學上的概念。。。好奇你就往下讀呀。

貝爾實驗在干嘛?

初中物理:一對糾纏的量子,測其中一個會得到上,那么另一個一定是下。


一對糾纏的量子會處于相反的測量狀態

為什么一定就會一上一下呢?

你可以把量子理解成一段程序黑箱,而測量就是按黑箱上的按鈕。按了就有輸出,也就是測量結果。

而這段程序如何工作有兩種解釋:

1. 兩個量子走的是完全相反的程序,所以在同樣的輸入之后a和b輸出相反的結果。


2. 測量a之后a用某種方式告訴b“我向上了”,然后b輸出相反的結果。


電腦一般會選擇b,因為跑得快一些。。。如果你也支持b,恭喜你,你是隱變量陣營的。

a是怎么告訴b的?我不知道啊。

。。。那就干脆叫隱變量吧


隱變量真的是一個很常見的概念。在生活中他基本上就是


銷售模型,心理分析的時候凡是有說不清的東西讓結果沒那么顯著,

。。。。。隱變量快來背鍋。。。。。


Anyway反正都解釋的通。。。但是驗證到底有沒有隱變量是個很大的問題_(:τ」∠)_

最自然的想法就是,找辦法切斷隱變量的聯系就好了嘛~

然而程序你可以拔掉wifi,量子和普通的程序不一樣,你是沒法把他們之間的聯系找出來切斷的。一般的實驗觀測,兩種理論給出的結果都一樣。

舉個例子如果你恰好測上下,

那肯定是上旋就是上,下旋就是下。

如果測量角度和量子的方向有偏角,最簡單60°,那么有3/4概率測得上,1/4測得下。


可是兩種解釋都會給你這個答案。。。

也許你會問怎么解釋這個問題真有必要嗎?就好像牛三定律,打人的也疼,這也需要理由嘛?

愛因斯坦表示


大家也知道,測不準原理可以理解為動量和位移不能同時知道。

納尼?這就有問題了呀,愛因斯坦:如果我在兩個量子相距很遠之后測了a的位移,遠到兩者不會影響,再測b的動量,兩個的狀態不就都知道了嘛?


波爾:老師,我有問題。




這可是涉及到有沒有命中注定可能的大問題啊喂。這個讓量子力學測不準的變量到底存不存在呢?說人話:如果你知道了做從古到今所有的變量,你能夠預測未來嗎?

為了結束這場爭論,貝爾想到了一個很精彩的設計:用隨機把隱變量逼出來。

前方高能預警↓↓↓

我知道如果一次只測兩個相反的方向,不會有任何區別。

可是只要加多一個變成三個可選方向,情況就會大不一樣。

具體來講就是兩邊隨機選測量的方向,統計結果是否相同。

有隱變量假設的,你會得到5/9相同


從123里面各挑一個結果,會得到九種組合


而量子力學假設,則是一開始就決定好了各個方向的概率,所以概率相同和不同應該各占一半。

打個比方就是,如果第一個粒子測了是上旋,那么第二個粒子得到下旋的概率和上旋結果是耦合的。雖然九種組合都會出現但是方向不同的組合概率會降低,最終變成一半一半。

當然隱變量依然可以背這個鍋的。


很久以前兩個探測器選擇的方向就已經因為說不清的關系商量好來迷惑你了啊。

怎樣才能排出這種說不清的關系,就只能增加測量方向的隨機性了~

啊啊隨機性終于登場了。。。

隨機性想打破的其實就是定域性(局域性)。用人話來說就是:因為我們也不知道隱變量什么時候跑出來決定兩個隨機選取的方向是不是有跨越時空的約定導致他們又串通好了來迷惑你啊!!

所以盡量要選擇光錐(世界線)不要有交叉的事件來作為隨機數發生器啊!

按照貝爾的假設,如果兩個東西光錐有不太遠的交點,那么隱變量就會告訴他們要做相反的事!

除非你在時空上隔得夠遠,否則你這一對用來做實驗的光子之間就會串通好的。


舉個例子目前為止最完備的驗證貝爾不等式的實驗是用兩個相隔超遠的超新星作為隨機數發生器,因為實在是太遠了,可以認為他們兩個的前世今生沒有糾結。


但是這種實驗有個缺點,就是太遠了觀測的途中好多光子跑丟了啊!!!

科學家表示


所以科學家提出來另一個很哲學的設定,就是人的自由意志是不受隱變量控制的,人的選擇不完全符合因果律。

如果你信,請盡情參與隨機測量的生成吧~

(整篇完結)


我知道有人特別鐘意哲學的總結,非要問我該怎么理解的,你可以參考下面這句:

你信命嗎?

不信就來產生一點隨機數吧。。。。

然而。。。。。你要問我資詞不資詞,我只能說,你們還真挺會搞大新聞的┑( ̄Д  ̄)┍自由意志什么的,我真不care。。。

參考文獻

[1]? A. Einstein, B. Podolsky, N.Rosen. "Can quantum-mechanical description of physical reality be consideredcomplete?" Phys. Rev.47, 777 (1935).

[2]? J. S. Bell. "On the EinsteinPoldolsky Rosen paradox." Physics1,195 (1964).

[3]? A. Leggett, (2009), Aspect?experiment, Compendium of Quantum Physics, Edited by D Greenberger, K Hentschel?and F Weinert (Berlin: Springer) pp 14–18.

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