上回講到，有人來(lái)找貝爾。這個(gè)人自己大老遠(yuǎn)的從巴黎開(kāi)車(chē)來(lái)找貝爾。貝爾一看不認(rèn)識(shí)啊。到底是誰(shuí)?。縼?lái)的這個(gè)人自己介紹，他叫阿斯派克特。貝爾一打聽(tīng)才知道，這家伙剛剛開(kāi)始搞物理沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間啊。他以前去非洲喀麥隆當(dāng)了三年的志愿者啊。他去非洲扶貧了。在扶貧期間，他看了好多有關(guān)量子力學(xué)的書(shū)籍。特別是對(duì)于量子糾纏和EPR感興趣。干完了志愿者。他立馬拎包回了巴黎。他本來(lái)就是法國(guó)人?；亓税屠瑁ⅠR考巴黎大學(xué)的物理學(xué)博士生。巴黎大學(xué)那還了得啊。笛卡爾、帕斯卡、拉瓦錫、柯西、居里夫婦及女兒女婿那都是巴黎大學(xué)出來(lái)的啊。
阿斯派克特知道檢驗(yàn)貝爾不等式的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是1972年由克勞瑟和弗里德曼在加州大學(xué)伯克利分校完成的，但實(shí)驗(yàn)有漏洞，因而結(jié)果不那么具有說(shuō)服力。所以啊，阿斯派克特要搞出一個(gè)系列實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證貝爾不等式，他決定首先把克勞瑟等人的實(shí)驗(yàn)給重復(fù)一遍。這只是第一步啊，后邊還有第二步，第三步。反正要把先前克勞瑟他們幾個(gè)做的實(shí)驗(yàn)的漏洞給盡量堵上。貝爾一聽(tīng)啊，好家伙，野心不小啊。三十幾歲的人，學(xué)物理其實(shí)也沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間啊。貝爾覺(jué)得，這一定是一個(gè)非常大膽的學(xué)生！
阿斯派克特計(jì)劃分三步走啊。第一步先要把克勞瑟的實(shí)驗(yàn)重復(fù)出來(lái)。最關(guān)鍵的是獲得糾纏光子?？藙谏霓k法效率太低了。大概100萬(wàn)光子里面出來(lái)一對(duì)糾纏光子。能夠產(chǎn)生的糾纏光子太稀少啊。阿斯派克特用了激光做光源，用激光來(lái)激勵(lì)鈣原子。這可比當(dāng)年克勞瑟的效率高多了?？藙谏褪菦](méi)有用激光來(lái)干這事兒。說(shuō)來(lái)也奇怪，克勞瑟背后站著的就是激光之父湯斯啊。這都沒(méi)想到用激光嗎？恐怕是有其他方面的問(wèn)題。但是現(xiàn)在也約莫過(guò)了10年了，很多技術(shù)都已經(jīng)提高了。完全可以用激光來(lái)搞。光子有兩個(gè)偏振方向。只要你一檢測(cè)。那么光子的偏振方向就決定下來(lái)了，這兩個(gè)光子偏振方向必定是相互垂直的。這就是糾纏態(tài)。
他的這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大幅度偏離了貝爾不等式，用激光做光源，效果果然很好。達(dá)到了9倍的誤差范圍。比當(dāng)年的克勞瑟獲得的數(shù)據(jù)高了好幾個(gè)等級(jí)。這第一步是成功了。
第二步就需要是利用雙通道的方法，來(lái)提高光子的利用率，減少前人實(shí)驗(yàn)中的所謂'偵測(cè)漏洞’。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也大獲成功，最后以40倍于誤差范圍的偏離，違背了貝爾不等式，再一次強(qiáng)有力地證明了量子力學(xué)的正確！結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)的打了愛(ài)因斯坦的臉啊。
第三步呢，要玩兒一個(gè)當(dāng)時(shí)最新鮮的東西，叫做“延遲決定”。所謂的延遲決定實(shí)驗(yàn)，就是要徹底斷絕兩個(gè)光子之間暗通消息的可能性。萬(wàn)一，兩個(gè)光子之間能夠暗通消息，那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)從邏輯上講就有漏洞了。按照量子力學(xué)的原理，量子糾纏是不依賴(lài)信號(hào)傳遞的。它依賴(lài)的是物理守恒。也沒(méi)有任何辦法可以屏蔽。所以，貝爾就給處了個(gè)主意。你設(shè)定好了兩個(gè)偏振片，然后等著兩個(gè)光子飛過(guò)去，那說(shuō)不定就有機(jī)會(huì)給兩個(gè)光子暗中通了消息。我們知道，信息傳遞的速度上限是光速。那么好辦了。先把兩個(gè)光子的距離拉開(kāi)。兩個(gè)檢偏器離開(kāi)了13米，兩者假如通過(guò)某種方式暗地里通信，需要跑40納秒，最快是光速嘛。我們?cè)趦蓚€(gè)光子的檢驗(yàn)器之前加個(gè)偏振片，瞬間改變偏振片的方向。花的時(shí)間只要10納秒。估算一下時(shí)間。兩個(gè)糾纏光子已經(jīng)各奔東西了，飛到了閘門(mén)前面，閘門(mén)瞬間改變方向。那么兩個(gè)光子要想臨時(shí)串通已經(jīng)來(lái)不及了。假如在這么苛刻的情況下，兩者仍產(chǎn)是相反偏振的。那么就說(shuō)明，他們肯定不是靠傳遞信息來(lái)保持偏振方向相互垂直的。而是靠的量子本身的特質(zhì)。
再說(shuō)的通俗一點(diǎn)兒。兩個(gè)雙胞胎，據(jù)說(shuō)有心靈感應(yīng)。是騾子是馬拉出來(lái)溜溜。那么就需要設(shè)計(jì)一個(gè)沒(méi)有漏洞的檢測(cè)方式。首先要兩個(gè)人嚴(yán)格隔離。而且離得夠遠(yuǎn)。防止兩個(gè)人傳紙條打手勢(shì)作弊?？荚囶}目都是隨機(jī)出的，而且兩個(gè)人提問(wèn)回答速度要快，快到他們想傳遞消息時(shí)間都不夠用。假如他倆回答的總是一致的，那么就說(shuō)明他倆真的有心靈感應(yīng)。如果他倆手忙腳亂的，互相對(duì)不上茬。那么就說(shuō)明他倆沒(méi)有心靈感應(yīng)。他倆過(guò)去是靠作弊的。這就是延遲決定的原理所在。
當(dāng)然他們做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，也做了一邊放偏振片，一邊不放的情況。還做了不放偏振片的情況。反正各種可能都考慮到了。最后得到的結(jié)果。仍然是不符合貝爾不等式。量子糾纏是真實(shí)存在的。
這基本上是判了愛(ài)因斯坦理論的死刑了。大家現(xiàn)在普遍都認(rèn)為量子力學(xué)是完備的。但是因?yàn)榘⑺古煽颂氐膶?shí)驗(yàn)也還不算是完全沒(méi)有漏洞啊。愛(ài)因斯坦的理論還沒(méi)徹底死透氣兒。到現(xiàn)在，大家仍然在不斷地尋找更加嚴(yán)密的貝爾實(shí)驗(yàn)的方式，直到最近才完成了無(wú)漏洞的貝爾實(shí)驗(yàn)。但是這個(gè)所謂無(wú)漏洞，恐怕你非要雞蛋里挑骨頭，也還是能挑出來(lái)毛病的。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們還會(huì)再接再厲的把這個(gè)實(shí)驗(yàn)做下去的。
講到延遲決定實(shí)驗(yàn)，那可不是貝爾和阿斯派克特首先想出來(lái)的。而是哥本哈根時(shí)代最后一位物理學(xué)大師約翰惠勒提出來(lái)的。這個(gè)惠勒是美國(guó)人，三十年代在玻爾的哥本哈根理論物理研究所待過(guò)，而且跟玻爾一起用液滴模型解釋了核裂變的原理。后來(lái)回到了美國(guó)。參與了原子彈工程。他是費(fèi)曼的老師。其實(shí)他僅僅比費(fèi)曼大7歲。他還是基普索恩的老師，基普索恩搞出來(lái)蟲(chóng)洞，那也是有老師惠勒的貢獻(xiàn)。惠勒開(kāi)始不相信有黑洞存在。奧本海默拉著惠勒一頓解釋?zhuān)堇栈腥淮笪?，立刻變成了黑洞理論的支持者。黑洞這個(gè)名字就是他起的。后來(lái)它支持年輕的學(xué)生貝肯斯坦提出黑洞表面積跟熵之間的聯(lián)系。他們認(rèn)為黑洞表面積，就是熵。開(kāi)始霍金還不同意他們的觀點(diǎn)，但是后來(lái)腦袋涼快下來(lái)以后，霍金轉(zhuǎn)過(guò)彎而來(lái)了。仔細(xì)研究下去，果然發(fā)現(xiàn)，黑洞是有熵的，黑洞是有溫度的，黑洞會(huì)發(fā)出輻射。這就是所謂的霍金輻射。艾維特也是惠勒的學(xué)生。他在惠勒指導(dǎo)下做的博士論文提出，與宇宙平行的量子結(jié)構(gòu)正在無(wú)止境地分裂著。惠勒稱(chēng)這個(gè)想法為“多世界”，而這個(gè)理論也成為了無(wú)數(shù)宇宙學(xué)家和科幻小說(shuō)作者的最?lèi)?ài)。惠勒很喜歡和年輕人一起搞研究。他非常支持年輕人的瘋狂想法。黑洞、蟲(chóng)洞、量子泡沫、平行宇宙這些都很瘋狂。費(fèi)曼評(píng)價(jià)他的老師惠勒，惠勒一直很瘋狂。
總之啊，這個(gè)惠勒是個(gè)非常好的老師。他跟愛(ài)因斯坦的私交很不錯(cuò)啊。愛(ài)因斯坦比惠勒大了32歲，可以算是忘年交?；堇?976年從普林斯頓大學(xué)退休了，后來(lái)去了德克薩斯大學(xué)。年歲大了，不可能再像年輕時(shí)候那樣沖鋒陷陣了。人老了難免喜歡回憶過(guò)去。愛(ài)因斯坦很沮喪，他甚至有一次問(wèn)惠勒，如果人們都不去看月亮的話(huà)，那月亮還會(huì)不會(huì)在天上？愛(ài)因斯坦和波爾的爭(zhēng)論，他是一直縈繞在心頭盤(pán)桓不去。他開(kāi)始思考量子力學(xué)的最根本的問(wèn)題了。
1979年，幾年愛(ài)因斯坦誕辰100周年的紀(jì)念研討會(huì)上。惠勒做了發(fā)言。他提出了延遲選擇實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)其實(shí)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的變形。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)大家總是關(guān)心，光子到底是通過(guò)了左邊這條縫還是右邊這條縫，現(xiàn)在惠勒給改了?；堇沼冒胪该鞯溺R子。光子打上去，要么被反射，要么穿過(guò)去。幾率是一半對(duì)一半，算是代替了雙縫。然后再加兩個(gè)全反射鏡，分別調(diào)整兩條光路，后邊擺兩個(gè)探測(cè)器。然后一個(gè)光子一個(gè)光子的發(fā)出去。要么被反射，走的是光路A，探測(cè)器A接收到一個(gè)光子。要么透射過(guò)去，走的光路B，探測(cè)器B接受到光子。反正呢，你一個(gè)個(gè)的光子發(fā)出去。總歸是一邊一半。探測(cè)器A和探測(cè)器B一人接受到了一半光子。假如在光路的末尾，光路A和光路B交匯的地方再插一個(gè)半反射的鏡子。使得光路A和光路B的光產(chǎn)生干涉。只要仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)光路的距離，就可以使得探測(cè)器A永遠(yuǎn)收不到粒子。因?yàn)閮墒ㄏ嗷サ窒?。探測(cè)器B，每次都能收到粒子。
假如放進(jìn)了第二塊半透鏡。仔細(xì)調(diào)整，真的實(shí)現(xiàn)一個(gè)探測(cè)器永遠(yuǎn)收到光子，另一個(gè)永遠(yuǎn)收不到光子。那么就說(shuō)明，單光子是自己跟自己干涉。哪怕只有一個(gè)光子，起碼也是同時(shí)走了兩條路徑到達(dá)探測(cè)器的。這就是波粒二象性。既是粒子又是波。這還不算毀三觀的呢。假如，玩兒個(gè)延遲決定。第二塊半透鏡。我們可以延遲決定放進(jìn)光路里面。一個(gè)單光子已經(jīng)跑出來(lái)了。我們估摸著已經(jīng)跑過(guò)了路程上的反射鏡了。就快到十字路口了。我們突然把第二塊半透鏡插進(jìn)去。會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？按照哥本哈根學(xué)派的理解。應(yīng)該是跟一直插在那里沒(méi)兩樣。那么這事兒就變得很詭異了。我不插第二塊半透鏡，那么光子應(yīng)該是隨便選了路徑A或者路徑B。假如我插了第二塊半透鏡，那么單光子就應(yīng)該同時(shí)跑過(guò)了路徑A和路徑B。假如我戲弄一下光子。光子快跑到了，突然把半透鏡插進(jìn)去。光子立刻從隨機(jī)選一條路，變成了同時(shí)通過(guò)兩條路啊。它什么時(shí)候回去重新跑的?。扛託^的解釋是，我現(xiàn)在的動(dòng)作，改變了過(guò)去的事兒。因果律要完蛋啊。
大家如果對(duì)延遲實(shí)驗(yàn)有興趣，不妨去網(wǎng)絡(luò)上自己搜索一下。畢竟音頻節(jié)目沒(méi)辦法畫(huà)圖演示，我不希望由于我語(yǔ)言表達(dá)的限制弄得大家一頭霧水，真有興趣的話(huà)，最好大家還是去搜索一下延遲選擇實(shí)驗(yàn)。惠勒的這個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。但是有實(shí)用性。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是可以在現(xiàn)實(shí)世界來(lái)做的。5年之后，馬里蘭大學(xué)的卡洛爾.阿雷（Carroll Alley）和其同事做了延遲實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了惠勒的設(shè)想。與此同時(shí)慕尼黑大學(xué)也作出了類(lèi)似結(jié)果。所以我們先在知道了，量子世界的事兒你真不能拿宏觀世界的經(jīng)驗(yàn)來(lái)生搬硬套。后來(lái)有哲學(xué)家總結(jié)，惠勒把量子力學(xué)的測(cè)量行為和時(shí)間本性之間的關(guān)系突出地表現(xiàn)出來(lái)，把哥本哈根學(xué)派的思想推到了邏輯上的極致。
就在1979年。天文學(xué)上有了一個(gè)非常大的發(fā)現(xiàn)。在遙遠(yuǎn)的宇宙里面，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)類(lèi)星體0957+561A和B。這兩個(gè)類(lèi)星體的距離簡(jiǎn)直是緊挨在一起。而且看看光譜完全一樣，亮度完全一樣。看上去怎么都是同一個(gè)家伙的兩個(gè)分身?，F(xiàn)在基本確認(rèn)，這兩個(gè)類(lèi)星體其實(shí)是同一個(gè)。離我們有87億光年之遙。但是在37億光年的地方，有個(gè)星系。這也被觀測(cè)到了。遙遠(yuǎn)的類(lèi)星體發(fā)出的光，路過(guò)中間這個(gè)星系的時(shí)候，因?yàn)榫薮蟮囊Α９饩€(xiàn)發(fā)生了彎折。導(dǎo)致我們從地球上看起來(lái)，像是兩個(gè)類(lèi)星體。那么好了?；堇樟⒖滔氤隽艘粋€(gè)辦法。一個(gè)引力透鏡現(xiàn)象把遙遠(yuǎn)的星光劈成了兩束，太好了，就用這個(gè)天體來(lái)當(dāng)光源。用這個(gè)光源來(lái)搞一把延遲選擇實(shí)驗(yàn)。要知道啊。87億光年啊。你半透鏡一插進(jìn)去。光子不遠(yuǎn)萬(wàn)里飛到地球，人家難不成穿越回去重新飛一遍？要是這個(gè)實(shí)驗(yàn)也符合哥本哈根學(xué)派的解釋。那么就不得不讓人嘆為觀止啊。而且這個(gè)實(shí)驗(yàn)還有某種寓意在里面。引力導(dǎo)致光線(xiàn)偏移是廣義相對(duì)論的范疇。用廣義相對(duì)論的現(xiàn)象來(lái)驗(yàn)證量子力學(xué)。不得不說(shuō)是個(gè)非常絕妙的主意。而且也預(yù)示著宏觀與微觀可能是統(tǒng)一的。
惠勒1979年提出了延遲選擇實(shí)驗(yàn)。巧的是，發(fā)現(xiàn)類(lèi)星體的引力鏡像現(xiàn)象也是在1979年。1979年，還有一件事兒比較值得關(guān)注。那就是有三個(gè)人拿了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)了。他們的貢獻(xiàn)開(kāi)啟了統(tǒng)一之路……
下回再說(shuō)！
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