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爱因斯坦错了!2022物理诺奖公布,提及的贝尔不等式到底讲了啥?

常驻编辑 科普中国 2022-10-06 贝尔   爱因斯坦   不等式   哥本哈根   量子力学   量子   粒子   箱子   测量   物理   状态
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这个不等式是从经典物理角度出发,对相互分开粒子的测量所得情况做了一个限制,简单来讲,如果实验结果违背贝尔不等式,那么定域实在性不攻自破,爱因斯坦就是错了。ekg拜客生活常识网

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为了让大家能通俗理解这个贝尔不等式,下面就用一种非常简单的推导方式展现一下过程:ekg拜客生活常识网

建一个三维直角坐标系,它有8个卦限ekg拜客生活常识网

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那么粒子的自旋情况就能包含其中,比如分裂出去的第一个粒子A自旋方向在第一卦限,那么从XYZ三轴观测,Ax为+,Ay为+,Az为+,此时B粒子的自旋方向显然而A相反,那么Bx、By、Bz都为-,依次类推,当A自旋方向出在不同卦限里时,与B粒子会有接下来的七种情况,如图ekg拜客生活常识网

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虽然不知道两个粒子到底会是哪一种结果,但这8种情况合起来的概率是1,但在测量时,因为有三种方向可以选择,因此粒子自旋状态的关联程度可以表示为Pxy、Pzy、Pxz,其中Pxy指的是从X方向测量A粒子,y方向测量B粒子,如果测量结果一致,那么就为正,不一致就为负,等式写下来就是这样Pxy=-N1-N2+N3-N4+N5-N6+N7+N8,以此类推可以写出Pzy、Pxz。ekg拜客生活常识网

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之后我们将Pxz和Pzy相减取绝对值,回想起中学学过的绝对值不等式||a|-|b|| |a|+|b|,于是可以写出,这时我们发现这四项可以变得臃肿起来,意外发现前面刚好是8卦限概率之和为1,后面正好是Pxyekg拜客生活常识网

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于是就有了这个不等式,这就是贝尔不等式ekg拜客生活常识网

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上述推导过程,完全是基于经典物理出发,也就是满足定域实在性所得到的结果,如果实验结果能够验证这个不等式成立,那就说明这世界上确实有隐变量理论存在,但事与愿违,原本贝尔是想借此证明量子力学的不完备性,没诚想却意外巩固了量子力学的正确性。ekg拜客生活常识网

这一点和当年泊松为了反对光的波动学说,就用该学说计算出了“泊松亮斑”的故事有些雷同。ekg拜客生活常识网

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总结

因而总的来讲,虽然获奖的这些实验和技术啊,早已实现多年,但本次诺贝尔物理学奖的颁布,既是对这些物理学家的肯定,也是在一个更高的传播面上,让大众对量子力学有了一次听闻。ekg拜客生活常识网

首张量子纠缠照片ekg拜客生活常识网

还有就是爱因斯坦这位相对论创始者及量子理论的元老,也是否定了他对量子世界的一些想法信念,目前看来,他确实错了。ekg拜客生活常识网

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