(ESO/M. 谷物博览会)
如果我们有量子呢?纠缠的“幽灵”性质全错了,我们错过了什么?
一项使用 78 亿多年前产生的光子波长的新实验使这种情况比以往任何时候都更不可能发生。 如果这种现象有经典物理学的解释,那么它也被隐藏得非常好。
麻省理工学院的物理学家突破了实验的极限他们去年进行了它使用了附近恒星的光。 这次他们使用了来自更远地方的光子,这些光子在我们的太阳落山之前很久就开始了它们的旅程。
纠缠很奇怪。 毫无疑问。 这太奇怪了,像爱因斯坦这样聪明的人无法从表面上接受它,导致他们认为它“令人毛骨悚然”。 必须有其他东西在起作用。
谁能责怪他们呢? 这种现象依赖于一个令人难以置信的想法? 粒子在与测量它们的仪器相互作用之前并不具有明确定义的属性。
动量、旋转、位置? 只有当我们足够仔细地观察粒子时,这些才有意义。 在此之前,它们并不是“真实的”,至少不是日常意义上的。
那么,如果两个粒子的属性以某种方式交织在一起(例如当它们一起形成时)会怎样呢? 爱因斯坦认为,你可以测量一个粒子,并立即了解另一个粒子的“真实”情况。 掸掉双手,走开。
直到今天,这个答案仍然让我们大吃一惊。 当一个被测量的那一刻,另一个? 不管它在宇宙的哪个地方? 从模糊的可能性变成了有固定的衡量标准。
这几乎就像你买了一双鞋,但直到你回家打开鞋盒之前,它们都不是真的。 注意到你只有左边的一个,你留下的那个自然而然地从“也许是右或左”变成了“肯定是右”。
20 世纪 60 年代,一位名叫约翰·斯图尔特·贝尔 (John Stewart Bell) 的爱尔兰物理学家提出了一系列证明,证明量子力学要么是错误的? 这不太可能? 或者它是正确的,并且确实没有隐藏的法则在幕后运作可以解释这种奇怪的现象。
贝尔定理仍然留下了一些可能的解释,包括我们在量子力学上犯错的可能性很小。 但物理学家们慢慢排除他们逐个。
一种持久的选择是“选择自由”漏洞。 也许当我们决定在粒子中测量什么时,会产生一些连锁效应,从而产生粒子属性之间相关性的错觉?
如果你坐在鞋店里抬起左脚,柜台后面的宇宙店主可能会注意到,并为你抓起左鞋,同时抓着右鞋。 当然这是一个作弊,但它仍然是经典物理学,这意味着宇宙将在熟悉的光速消息服务的指导下运行,而不是更奇怪的东西。
创建光子对,然后准确决定在实验室中测量什么,为相当于店主的经典物理学创造了神秘关联的幻觉留下了足够的空间。
但是,在测量选择和实际测量过程之间留出一定的距离,将使这些选择更难受到非怪异连锁反应的限制。
去年,麻省理工学院的团队利用附近一颗恒星发出的光来决定在纠缠实验中测量什么,就像抛宇宙硬币一样,距离是六个世纪。
这次团队把目光转向了一对类星体? 遥远星系的能量核心。 122亿年前,其中一颗发出光。 来自另一个的光在大约 78 亿年前设定了路线。
一对望远镜观察了每个光子的颜色,并用它们来决定如何测量在一个单独的实验室中纠缠的一对光子中每个光子的偏振。
在两次试验中,研究小组发现了 30,000 对光子之间的相关性,这远远超出了贝尔计算的自由选择解释所需的范围。
抛硬币和测量之间存在巨大的时间和空间差距,使得一些幕后的谎言几乎没有机会影响实验的测量条件。
多大? 现在仍然存在经典解释的可能性是千亿分之一。
“如果发生了某种阴谋,通过一种实际上是经典的机制来模拟量子力学,那么该机制就必须开始运作?以某种方式确切地知道这个实验将在何时、何地以及如何进行?至少 78 亿年前,”该研究的合著者艾伦·古斯说。
这项研究发表于物理评论快报。