设为首页 - 加入收藏
您的当前位置:主页 > 信息快报 > 热点报告 > 正文

今晚即将全球直播的大贝尔实验,究竟是什么?

来源:物理ok网 编辑:中国科学技术大学 时间:2016-11-30 点击量:
那么,“大贝尔实验”(the big Bell test)究竟是什么意思呢?以前有“贝尔实验”,是用来检验量子力学基本原理的。量子力学!那是描述微观世界的基本物理学理论,跟相对论齐名的二十世纪两大物理学革命之一。现在媒体整天报中国在量子科技方面取得进展,量子卫星上天、量子通信线路开通……都是量子力学的应用。检验量子力学的基本原理,你看有多重要?现在加个“大”,是在全世界动员大量的志愿者参与贝尔实验,希望各洲各国都有参与,人越多越好,目标是3万人。
什么鬼,开始玩游戏?
是的!为科学做贡献,不需要你先去读个博士学位,也不需要你在实验室里搬砖刷试管,只需要在电脑、手机上玩游戏就行,——世上居然还有这样的好事,是不是很开心呢?
玩什么游戏?不是下围棋,也不是2048,用不了那么复杂。你只需要对着一个像神庙逃亡一样很萌的画面,输入一串随机的0和1,越随机越好,越快越好。系统给你打分,超过一定的分数就进入下一关。是的,这还是个过关式的游戏,总共有6关。你可以和你的家人、朋友甚至整个国家、全世界的参与者竞赛,看谁得分高。在大贝尔实验的宣传片中,各国的贝尔员操着各种语言兴致勃勃地投身科学,包括汉语、英语、西班牙语、加泰罗尼亚语、俄语、印度的咖喱味英语……也是醉了!
聪明如你,已经看出来了:你在大贝尔实验中发挥的作用,其实就是产生一串随机数。用专业一点的术语说,你是一个随机数发生器。古有人肉搜索,今有人肉随机数发生器,真是妙哉妙哉!
等等等等,为什么要用人来作随机数发生器?这就要说到贝尔实验的原理了。嗯,贝尔实验的原理有一定的复杂程度,涉及到爱因斯坦和另一位大科学家玻尔的百年恩怨情仇,不是三言两语能解释清楚的,我打算单独写篇文章来详细解读。(没时间解释了,快开车!)如果只给一个最简单的回答,就是“为了克服自由意志漏洞”。
什么是“自由意志漏洞”呢?这要从贝尔实验的各种漏洞说起。
贝尔(John Stewart Bell, 1928 - 1990)是一位物理学家,他第一个提出办法,把爱因斯坦和玻尔之间的哲学争论变成了实验可以判决的定量分歧。此后多个研究组用若干种方法做了贝尔实验,结论都是一致的:量子力学是正确的。如果不是这样的话,物理学早就地震了。
但是,不相信量子力学的人总是可以挑出这些实验的漏洞,其中两个最著名的漏洞叫做“局域性漏洞”(又称为“通讯漏洞”)和“探测漏洞”(又称为“公平取样漏洞”)。好比辛普森杀妻案,虽然检方找到一堆证据,但李昌钰指出取证的过程有漏洞,那么这些证据就不能用,辛普森只能无罪释放,即使后来他亲口承认杀妻也不能再抓起来。
2015年之前,各种贝尔实验或者有局域性漏洞,或者有探测漏洞,从来没有一个实验是两者都堵上的。因此绝大多数科学家虽然都承认量子力学的正确性,但总还是有些缺憾。2015年终于出现了突破,荷兰代尔夫特理工大学的Bas Hensen、Ronald Hanson等人进行了既没有局域性漏洞也没有探测漏洞的贝尔实验。结果怎么样?当然是量子力学正确啦。这项成果被称为无漏洞的贝尔实验,入选了2015年度国际物理学十大突破。顺便说一句,2015年度国际物理学十大突破之首是中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等人的“多自由度量子隐形传态”,这也是量子力学结出的硕果。
然而,爱较真(换句话说就是“善于自虐”)的科学家们仍然不满足,他们假想还存在不相信量子力学的死硬派,那么这些死硬派会从什么角度挑刺呢?Bingo!他们找到一个角度,就是“自由意志漏洞”。这个漏洞的意思是:贝尔实验中要用多个随机数发生器产生许多随机数,但凭什么相信随机数发生器产生的是真随机数呢?
你要问了,凭什么不相信?呐,这个问题说起来可就大了。死硬派的回答是令普通人崩溃的:这些随机数发生器现在看似各自独立,但可以在过去由一个共同的来源决定。比如说有一个遥远的星系A,它确定了随机数发生器B的输出,也确定了随机数发生器C的输出。你以为你在使用两串独立的随机数,但实际上它们是关联的,所以实验结果也是有偏差的。你能绝对排除这种可能性吗?当然不能。
照这么说,任何用到随机数的实验都可以抵赖了?别忙,提出这个吹毛求疵的漏洞的人,在另外一种情况下会承认你在用真随机数:就是用人作随机数发生器。为什么呢?因为人有自由意志呀。你认为所有无生命的随机数发生器都可能是预先注定的,那好,我现在要提出一个数,是0还是1,你同意不是注定的吧?
当然,有些人会认为,人跟机器一样,所有的行为都是预先注定的。对于这种“超级决定论”,我们确实是毫无办法,永远不可能证伪它。但是,这种观点过于极端,真心相信它的人很少。而且一旦采取这种立场,就不可能进行科学讨论了,因为无论发生什么都可以认为是预先注定的,那就既不可能证实,也不可能证伪,只是单纯的哲学思辨。因此,如果他们还愿意进行科学探讨,还保留自己认错的可能性,那么他们就应该提出一种他们认可的真随机数发生器,——这就是为什么大贝尔实验需要你!
 

网友评论:

说点什么吧……
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!