近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!

2023-07-21 来源:旧番剧
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-----精选段落-----
宇宙的结构
这就是贝尔的发现。他的实验表明,即使你不能实际测出电子绕多个轴的自旋——即使你没法明确地“读出”电子进入探测器时的程序——那也并不意味着试图弄清楚电子在每个轴上是否都有确定的自旋这样的问题,等同于搞清楚针尖上可以站多少个天使。远远不是这样。贝尔发现,粒子是否可以在每根轴上都有确定的自旋这个问题有一个真正的、可通过实验验证的结果。利用不同角度的3根轴,贝尔找到了一种数清泡利的天使的办法。
不期而至
即使你略过了许多细节也没有关系,我们来总结一下。根据海森伯的不确定性原理,量子力学宣称这个世界的一些性质——比如粒子的位置和速度,或粒子绕不同轴的自旋——不能同时有确定的值。根据量子理论,粒子不可能同时具有确定的位置和确定的速度;粒子不可能沿多根轴都有确定的自旋(顺时针或逆时针);粒子不能同时拥有在不确定性下处于对立面两端的确定属性。相反,粒子处于不稳定的量子状态中,总是处于各种不同状态按概率的叠加中;只有在被测量的时候才会从众多状态中挑出一种确定的结果。显然,这与经典物理学所勾画的客观实在性大相径庭。
出于对量子力学的怀疑,爱因斯坦及其合作者波多斯基以及罗森,试图将量子力学的这个方面当成反对量子理论本身的武器。EPR认为,即使量子力学不允许同时测定所有这些性质,粒子却可以有确定的位置和速度,粒子在所有轴的方向上也可以有确定的自旋;对于所有的性质,粒子都可以具有量子不确定性所禁戒的确定值。因此,EPR认为,量子力学并不能处理物理上的客观实在的所有元素——它不能处理一个粒子的位置和速度,它不能处理一个粒子在多个轴上的自旋——因此量子力学不是一种完善的理论。
相当长的一段时间内,关于EPR是否正确的问题看起来更像是一个宇宙哲学问题而不是物理学问题。但正如泡利所言,如果你在实践中不能测量量子不确定性所禁戒的性质,如果这些性质隐藏在物理实在背后,那么这同它们根本就不存在又有什么不同呢?但是,令人惊奇的是,约翰·贝尔发现了爱因斯坦、玻尔以及20世纪其他理论物理学巨匠没有发现的事情。贝尔发现,尽管我们无法通过测量获知某些事物是否真的存在,但如果它们存在的话,那就真的会带来一些不同之处——而这些不同之处可以用实验来验证。贝尔认为,如果EPR是正确的,那两个间隔很远的探测器在测量某些粒子性质(在我们所用的方法中,就是要测量绕各种随机选择的轴的自旋)时所得到的结果,彼此相符的概率将在50%以上。
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