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!(6)
2023-07-21 来源:旧番剧
根据标准的量子力学,当我们测量某个粒子,并发现它在这里时,会造成其概率波的改变:潜在的可能结果减为实际测量中看到的那一种,如图4.7所示。物理学家们认为测量会造成概率波坍缩,而且,初始概率波在某个位置处越大,概率波坍缩到该处的概率就越大——就是说,粒子出现在该点的概率就越大。在标准方法中,坍缩过程在整个宇宙中瞬间发生:一旦你在这里发现了粒子,在别处找到它的概率就立即减为零,这就是概率波瞬间坍缩的反应。
在埃斯拜科特的实验中,如果测到了向左运动的光子的自旋,比如说发现它绕某根轴顺时针自旋,那么它在整个空间内的概率波就会坍缩,而逆时针旋转的概率则会瞬间归零。既然坍缩无处不在,它也就有可能出现在向右运动的光子所在的位置。而且,向右运动的光子概率波的逆时针旋转部分也会受到影响,同样坍缩为零。因此,不论向右运动的光子距离向左运动的光子有多远,它的概率波都会瞬间受到向左运动的光子概率波变化的影响,进而保证它和向左运动的光子一样绕某特定的轴做自旋。于是,在标准的量子力学中,造成比光速还快的影响的就是概率波的这种瞬间改变。
量子力学的数学使得定性讨论精确起来。而且,实际上,来自于概率波坍缩的长程影响改变了埃斯拜科特实验中左右两个探测器(它们的轴是随机独立选择的)出现相同结果的概率的预言。借助于数学计算才能得到精确的答案(如果感兴趣的话请参考注释部分),数学计算的结果预言,探测器刚好有50%的一致率(而不是以前预言的大于50%的一致率——这个结果,我们已经看到,正是利用EPR的定域宇宙假设才得到的)。难以相信的精确,这正是埃斯拜科特在他的实验中所得出的结果,50%的一致率。标准量子力学竟与实验数据如此的匹配!
这一成就引人注目。不过,还有一个问题。70多年过去了,无人能理解概率波的坍缩是如何发生的,甚至根本无人知道概率波的坍缩能否真正发生。这些年来,概率波坍缩假说把量子理论预言的概率同实验中得到的确定结果有力地联系起来了。但是,概率波坍缩假说本身就是个谜。首先,坍缩并不能由量子理论的数学推出,它是人为放进理论中的,而且也没有妥当的实验方法来验证。其次,我们在纽约的探测器中发现一个电子,结果造成了该电子在仙女座星系中的概率波瞬间归零,这怎么可能呢?当然,一旦你在纽约发现了某粒子,你就不可能再在仙女座星系找到它了。但是,究竟是什么不为人知的机制促使这样的奇迹成真呢?或者,更加形象地说,概率波在仙女座星系的部分,以及在其他任何地方的部分,究竟是怎样“知道”要同时衰减为零的呢?