第598章 量子糾纏原理與驗證！絕妙實驗！布

  第598章 量子糾纏原理與驗證！絕妙實驗！布魯斯不等式！震撼全場！

  量子糾纏概念震驚了在場所有大佬。

  這種「鬼魅般的超距作用」，簡直匪夷所思。

  就好像兩個糾纏的粒子具有神奇的「心電感應」一樣，超越時空，感應彼此。

  物理學發展到量子糾纏這一步，離玄學也不遠了。

  愛因斯坦神色激動，他接受不了量子糾纏的存在。

  這個世界上確實存在一些超光速的現象。

  比如宇宙大爆炸理論中，空間的膨脹速度是超光速的。

  或者拿著一個手電筒，往天空上隨便一划拉，手電筒射出的光線的移動速度也是超光速的。

  

  這種速度一般稱為「相速度」。

  光線本身不能超越光速，超越的是光線的相位狀態變化速度。

  甚至人類的思維可以在一瞬間抵達宇宙的任何角落。

  以上這些都是超光速的現象。

  但是如果你仔細分析就會發現，這些超光速現象都有一個特點，那就是與物質無關。

  它們要麼與空間有關，要麼與抽象的狀態有關，要麼就是與不可解釋的意識有關。

  而量子糾纏則完全不同，它是物質之間切切實實的相互作用。

  物質被光速完全鎖死，絕對不可能有任何超光速的性質。

  所以，即便量子糾纏不傳遞信息，愛因斯坦也無法想像它能超越光速。

  無盡遙遠的兩個粒子，怎麼可能有瞬時作用呢？

  如果有，那背後的機理是什麼？

  於是，愛因斯坦震撼地問道：

  「布魯斯，我不認可你的量子糾纏理論。」

  「什麼樣的物理機制，才能支撐這種超越空間的相互作用？」

  李奇維微微一笑，說道：

  「量子糾纏和光速不變原理一樣，都是宇宙的底層規則之一。」

  「至少我們暫時無法理解，只能被動接受。」

  嘩！

  眾人皆是一驚！

  如果量子糾纏是底層原理，那確實沒有辦法解釋。

  這樣的例子在物理學界也不少。

  說到底，自然科學也和哲學類似，都需要一些【默認的前提】。

  比如空間的概念，時間的概念，物質的概念等等。

  物理學家不可能用更基礎的概念，來解釋這些前提。

  不過，量子糾纏是不是這種前提，也是一件有待商榷的事情。

  於是，李奇維接著說道：

  「當然，我也能提供幾個可行的思考角度，讓大家能更深刻地理解量子糾纏。」

  嘩！

  所有人頓時豎起耳朵，神色興奮。

  指不定接下來的內容就關係到好幾個諾獎。

  布魯斯教授的預言從未讓人失望過。

  「第一種，量子糾纏可能不是相互作用，而是某種結構性的東西。」

  「我們的宇宙存在比空間更深刻更基礎的結構。」

  「這種結構的變化導致了量子糾纏的存在。」

  「第二種，量子糾纏是微觀量子世界的某種固有屬性。」

  「它就和自旋一樣，是量子的客觀存在形式，和宇宙本身沒關係。」

  「第三種，量子糾纏是高維世界在三維宇宙的投影，所以能無視空間。」

  「就好像一個二維空間的生物，無論如何也想不明白三維空間中生物的高度是什麼。」

  「或許量子糾纏就是四維空間或者五維空間物體的投影。」

  「但我們生活的宇宙是三維的，因此，我們永遠也無法得知量子糾纏的真相。」

  嘶！

  眾人聞言震撼不已！

  布魯斯教授提出的三個猜測，一個比一個天馬行空，簡直和科幻概念差不多了。

  但是大家竟然都覺得有那麼一絲可能。

  「量子糾纏也太神秘了。」

  「如果能洞悉量子糾纏的奧秘，應該離終極真理就不遠了吧。」

  這時，很久沒說話的盧瑟福突然開口了：

  「布魯斯，那你要如何驗證量子糾纏的正確性呢？」

  「量子糾纏可以超光速，但人類乃至任何實驗儀器都不能超光速。」

  「所以，量子糾纏的無限超距作用，永遠無法在實驗中得到證實。」

  「一個註定不能被證實的理論，該怎麼評價它呢。」

  嘩！

  眾人瞬間清醒過來。

  盧瑟福說到了最關鍵的地方。

  任何理論都必須經過實驗的驗證！

  哪怕量子力學也不例外。

  即便是匪夷所思的概率波、不確定性原理、互補原理，都通過了實驗驗證。

  所以，哪怕愛因斯坦強力反對，大部分人依然支持量子力學。

  但是現在，問題來了。

  愛因斯坦教授的思想實驗不能通過實驗驗證。

  布魯斯教授的量子糾纏理論也不能通過實驗驗證。

  那二人的爭論就失去了意義。

  「不，嚴格來說，是布魯斯教授處於下風。」

  「因為一個完美的理論應該是能解釋任何的質疑。」

  「哪怕質疑不能實現，理論也應該能從邏輯和實驗結果上否定它。」

  眾人議論紛紛。

  如此精彩絕倫的論道，如果最後沒有一個確定的結果，那真是太令人遺憾了。

  這甚至是物理學界的損失。

  愛因斯坦神色凝重。

  盧瑟福的話其實也是他剛剛想說的。

  他實在無法想像量子糾纏現象的存在，除非親眼見證。

  此刻，李奇維淡淡一笑，說道：

  「量子糾纏作用距離無限遠這一特性確實沒有辦法驗證。」

  「我們無法把一對糾纏的粒子真的分開1光年的距離。」

  「但是，量子糾纏本身卻是可以被驗證的。」

  「而我恰好想到了一個方案。」

  嘶！

  所有人聞言皆是一驚！

  「天啊！」

  「布魯斯教授不僅提出了量子糾纏，竟然還想到了驗證方案？」

  「這豈不是和幾天前的單電子雙縫干涉實驗一樣？」

  「太強了吧！」

  盧瑟福和愛因斯坦的眼中同時爆發出精光，內心震撼無比。

  布魯斯竟然真的能證明量子糾纏！

  這真的可能嗎？

  李奇維說道：

  「愛因斯坦教授和我爭論的核心，其實並不是量子糾纏的超光速機制，而是確定性與不確定性。」

  「愛因斯坦教授認為兩個粒子在觀察前，狀態就已經確定了。」

  「而我認為兩個粒子只有在觀察時，它們的狀態才能確定。」

  「所以，我只需要證明粒子在觀察前，狀態並不能確定，就可以證明愛因斯坦教授是錯的。」

  「接著，我再用實驗證明觀察一個粒子的狀態，可以影響另一個粒子。」

  「以電子為例。」

  「對於兩個電子而言，哪怕相距只有幾公里，它們之間的庫侖力也足以小到忽略不計。」

  「換句話說，如果能證明相距幾公里的兩個電子，它們之間存在某種關聯性。」

  「那麼足以說明這種關聯性就是量子糾纏。」

  「否則，沒有任何已知的相互作用可以解釋這種現象。」

  眾人聞言，頓時眼睛一亮。

  布魯斯教授的邏輯完全沒有問題。

  「兩個電子之間又不可能像人一樣串供，而且這個過程也沒有光子的參與。」

  「所以，如果一個粒子真的能影響另一個粒子，那這種影響必然是超越時間和空間的。」

  「量子糾纏的無限超距性質就是一個自然而然的推論了。」

  「至少這個實驗如果能成功，就證明量子力學是沒問題的。」

  但問題來了，這個實驗要怎麼做呢？

  盧瑟福作為當世最頂級的實驗物理大佬，他暫時也想不出來。

  此刻，所有人的目光再次聚集在李奇維的身上，他們的臉上充滿了期待。

  李奇維一邊畫圖，一邊解釋道：

  「如圖所示。」

  「剛剛討論的電子自旋，只有向上和向下兩個方向。」

  「把電子放在三維坐標系內分析，可知此時的電子自旋只在z軸（上下）上。」

  「但是電子的自旋投影同樣可以在x軸（前後）和y軸（左右）上進行測量。」

  「比如在y軸上測量，電子的自旋方向依然是向上或者向下。（根據投影計算）」

  「現在，人為規定一個概念。」

  「當電子A的自旋向上，電子B的自旋總是向下時，規定A和B的自旋相關性是+1。」

  「當電子A的自旋向上，電子B的自旋也總是向上時，規定A和B的自旋相關性是-1。」

  「當電子A的自旋向上，電子B有50%的概率自旋向下時，規定A和B的自旋相關性是0。」

  「如果我們總是在同一個軸上測量兩個電子的自旋，那麼相關性肯定是+1。」

  「這種情況下，無法分辨兩個電子到底有沒有量子糾纏。」

  「所以，換個角度思考，在x軸上測量電子A的自旋，在y軸上測量電子B的自旋，看它們的相關性。」

  「這個相關性用Pxy表示，且x和y之間的夾角是0°到180°。」

  「同理，還有Pxz、Pzy。」

  「重點來了！」

  「如果愛因斯坦教授是對的，即兩個電子在分開前，自旋方向就已經確定了。」

  「而且兩個電子之間沒有任何關聯性。」

  「那麼當只在x軸上測量時，自旋相關性總是+1。」

  「此時，慢慢移動y方向上的電子探測器，使其與x方向上的探測器呈現一定的夾角。」

  「這時，自旋相關性就會跟著逐漸降低。」

  「當夾角為90°時，自旋相關性變為0；當夾角為180°時，自旋相關性變為-1。」

  「大量重複這個實驗，就可以在統計學上畫出兩個電子的相關性。」

  「如果愛因斯坦教授是對的，那麼這個相關性一定是線性關係。」

  「同理，對Pxz和Pzy按照同樣的方式測量，最終會得到和Pxy相同的結果。」

  「如圖所示，根據以上的實驗邏輯和數學推導，最終可以得出一個相關性的不等式。」

  「即：|Pxz﹣Pzy|≤1+Pxy。」

  「如果這個不等式成立，說明愛因斯坦教授是正確的。」

  「如果這個不等式不成立，說明量子糾纏是正確的。」

  「以上就是我設計的實驗方案。」

  靜！

  死一般的寂靜！

  所有人聽完之後都一臉懵逼！

  這個實驗的創新性超越了眾人的想像。

  一時間，竟然沒有一個人能完全理解。

  大家的腦海里不斷充斥著囈語：我是誰？這是什麼？

  「老天啊！布魯斯教授到底是怎麼想出這種驗證方案的。」

  「而且還是在這麼短的時間內，這簡直太不可思議了。」

  「以後誰要是再說布魯斯教授不擅長實驗物理，我上去就給他一個大比兜。」

  「一個不等式就能決定量子力學最巔峰的爭論！」

  「簡直恐怖如斯！」

  「以後這個不等式估計會被稱為【布魯斯不等式】吧。」

  足足過了十幾分鐘，房間內的安靜終於被打破，爆發出陣陣驚呼。

  所有人激烈地討論著。

  布魯斯不等式的名字也被叫了出來，眾人覺得理所應當。

  這個不等式實在太重要了，甚至決定了量子力學的生死！

  但是只有幾個人真正搞懂了這個實驗。

  盧瑟福滿臉震撼，興奮地說道：

  「實驗邏輯沒有任何問題。」

  「它可以驗證量子糾纏的正確性。」

  「絕世天才般的想法，這個實驗方案實在太驚艷了！」

  實驗物理大佬盧瑟福發話了，足以證明布魯斯教授的方案是對的。

  很快，在玻爾等人的解釋下，所有人都理解了。

  眾人神色興奮：

  「終於要分出勝負了嗎？」

  這時，洛倫茲突然笑著說道：

  「各位，請看看窗外。」

  「今天恐怕是完不成布魯斯教授的實驗了。」

  「而且，明天大家確定要做這個實驗嗎？」

  嘩！

  話音剛落，眾人就忍不住吼道：

  「做，一定要做！」

  「我們要親眼見證這個偉大的時刻！」

  「我不想回去之後，只能從論文上看到這個改變物理學界的實驗。」

  「布魯斯教授，做吧！」

  這一刻，哪怕是愛因斯坦、盧瑟福、玻爾等人也動容了。

  他們和其他人一樣，都等不及了，不願意錯過這個歷史性的時刻！

  李奇維微微一笑。

  「如你們所願。」

  接著，他和幾位大佬一起商議。

  為了趕時間，所有實驗儀器只能從布魯塞爾的幾所大學臨時調用了。

  眾人相信比利時方面非但不會覺得麻煩，反而會竭盡全力，滿足布魯斯教授的一切需求。

  就在李奇維等人討論明天的實驗細節時。

  物理學界早已吵翻了天。

  「怎麼回事？」

  「三天會議不是結束了嗎？」

  「大佬們為什麼還沒有出來？」

  「到底發生了什麼？」

  （還有更新耶）