根据涉及10万名游戏玩家的研究,爱因斯坦错误地认为“远距离的幽灵行动”

时间:2019-06-07  author:汪康  来源:大发棋牌  浏览:148次  评论:150条

一项涉及全球超过10万名游戏玩家的新研究与阿尔伯特爱因斯坦关于令人难以置信的现象的观点相矛盾,这种现象是量子力学的基石 - 或者是非常小的物理学。

这项由巴塞罗那 (ICFO)领导的研究由一个物理学家组成的国际团队进行,他们设法解决了在量子力学的共同测试中发现的漏洞。

这种被称为量子纠缠的现象发生在粒子的对或群相互作用时,它们违背了经典的物理定律。 一个物体似乎可以同时影响另一个物体,即使它们没有直接的物理连接并且被很远的距离分开 - 例如宇宙的长度。

虽然爱因斯坦并没有完全不同意量子力学,但他确实发现量子纠缠的概念是有问题的,曾经有人将它描述为“远距离的怪异行为”。他认为这种量子行为是不可能的,并且它可以解释为纠缠粒子中隐藏的“指令” - 基于两个基本原则的论证:局部性和现实性。

地方说物体只能受到附近原因的影响。 (这个概念的一部分是没有什么能比光更快地传播。)同时,现实主义认为宇宙中的物体具有明确定义的属性,即使我们不看它们 - 换句话说,物质具有独立于我们自己的现实。 这些原则一起被称为“地方现实主义”。

虽然地方现实主义表达的概念对我们来说似乎很自然,但表明它们与量子力学不相容。 首先,量子力学表明观察宇宙中粒子的简单行为可以改变它们的特征,从而违反了现实主义的原则。

其次,连接或可以在瞬间远距离通信的粒子 - “远距离的怪异行动” - 明显违反了地方性原则。 (在这种情况下,一些隐藏的信息形式必须比两个粒子之间的光更快地传播。)

与地方现实主义原理相关的量子力学测试的标准方法是使用贝尔测试,这是由欧洲核子研究中心物理学家约翰斯图尔特贝尔于1964年首次开发的。这是一个确定现实世界是否真实的实验。真的和量子物理学一样奇怪。 它通过寻找“隐藏”变量的存在来实现这一点,这些变量不是量子理论的一部分,用于解释亚原子粒子的行为。

根据进行最新研究的研究人员建立的网站,贝尔测试包括产生一对纠缠粒子并将它们发送到两个独立的测量站,传统上称为“Alice”和“Bob”。(纠缠意味着它们的属性是强相关 - 例如,如果一个粒子向左旋转,另一个粒子也必须向左旋转,无论它们彼此相距多远)。

“爱丽丝和鲍勃对粒子进行同步,不可预测的测量”。 “量子力学说,爱丽丝所做的测量会立即影响鲍勃的粒子,其结果是测量结果一致。 在地方现实主义中,这种影响是不可能发生的,鲍勃和爱丽丝的测量结果往往不同意。 这种被称为相关性的协议或分歧是允许实验决定当地现实主义的信号。“

虽然几十年来的许多贝尔测试似乎证实了量子力学的思想超过了当地现实主义的思想,但这里存在一个问题。 贝尔测试需要随机和独立生成的数字序列来确定对量子对象执行哪些测量。 但是生成真正随机的数字很困难。 研究人员可能受到未知偏差的影响,大多数计算机化随机数发生器并不是真正随机的,还有其他因素。

贝尔测试中的这个缺陷被称为“选择自由”漏洞 - 这些“隐藏”变量可能会影响实验。 然后,这使人怀疑测量是真正随机的,这意味着不可能完全排除局部现实主义对任何给定粒子的行为所提供的解释。

对于的新研究,物理学家招募了来自世界各地的100,000多名志愿游戏玩家,试图通过产生随机数量来填补这个漏洞。

他们被要求玩一个名为The Big Bell Quest的定制在线游戏其中玩家必须在屏幕上重复点击两个按钮,表示值1和0。 玩家通过创建不可预测的这些零和零的字符串来提升。

这为科学家提供了超过9千万个随机人工生成的二进制数字,或者比特 - 计算机数据的最小单位 - 然后用于世界各地的实验室实验,以确定如何测量纠缠粒子。

参与这项研究的澳大利亚昆士兰大学的安德鲁怀特 “人们无法预测,而且在使用智能手机时更是如此。”

“这些随机比特然后确定了在实验中如何测量各种纠缠原子,光子和超导体,在爱因斯坦的局部现实主义原理的测试中结束了一个顽固的漏洞。”

GettyImages-3422085 出生于德国的物理学家阿尔伯特爱因斯坦(左)与美国物理学家亚瑟康普顿于1940年左右在芝加哥大学学习。一项新的研究与爱因斯坦关于量子纠缠的观点相矛盾。 摄影:Keystone / Getty Images

研究结果表明,远距离分离的量子粒子仍然可以立即相互影响,这与爱因斯坦的局部现实主义原理相矛盾。

由于实验利用了这么多人,研究人员可以确信他们的结果是准确的。

“减少实验结果不确定性的一种常用方法是重复多次,然后检查结果是否具有统计学意义,”他们在网站上写道。 “社区提供的每个随机数都允许科学家进行另一次实验,并获得更精确的结果。 此外,参与的人越多,我们就越能确保统计独立性,这对于这种实验非常重要。“

此外,这些结果与的高级实验相结合,其中其他研究小组也开发了无漏洞贝尔测试。

但是,我们不要偏离这位伟大的德国物理学家。 毕竟,他确实提出了开创性的狭义相对论,它彻底改变了物理学,并改变了我们对宇宙的理解。

(参与最新研究的机构有:ICFO和西班牙塞维利亚大学;格里菲斯大学,工程量子系统卓越中心和澳大利亚昆士兰大学;智利康塞普西翁大学;瑞典林雪平大学;意大利罗马Sapienza大学;巴西Rio Grande do Norte联邦大学;中国科技大学;阿根廷布宜诺斯艾利斯大学;奥地利科学院;德国慕尼黑Ludwig Maximilian大学;尼斯索菲亚安提波利斯大学和法国国家科学研究中心;美国国家标准与技术研究所;以及苏黎世瑞士联邦理工学院。)

本文已更新,包括参与新研究的所有机构的名称。


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