Independentemente de qual setor, ouvi falar de maravilhosos fenômenos quânticos. Como o princípio do impreciso, os gatos de Xue Dingzheng, etc., o fenômeno que parece incrível na vida cotidiana é que isso é verdade no mundo micro -cantum.
Muitas pessoas veem a teoria quântica um pouco estranha como o livro celestial, que está longe. Algumas pessoas lamentavam: "Mecânica quântica, incrível demais, não entendo, tonto!" Não entendo a mecânica quântica, e é uma resposta muito normal quando a ouço. Ouça o famoso ditado de Ferman, um vencedor do Prêmio Nobel de Física e um grande físico. "Acho que posso falar sobre isso, ninguém entende a mecânica quântica!" Niels Bohr, outro fundador da teoria quântica, também disse: "Se alguém está confuso para a teoria quântica, então ele simplesmente não entendeu a teoria quântica", já que até mesmo Ferman e Bohr disseram isso, eu não ousei me gabar. Portanto, não devemos esperar "saber" a mecânica quântica por enquanto. O objetivo desta série de artigos é nos permitir entender e conhecer mais mecânica quântica. Talvez você não possa "entrar", mas você pode "se aproximar". Embora a mecânica quântica seja misteriosa, é a teoria mais precisa da história da ciência. A mecânica quântica passou pela difícil história de mais de 100 anos. O desenvolvimento atingiu até agora a maior conquista na jornada da inteligência humana. Como uma pessoa moderna, se você nunca entende um pouco de mecânica quântica, assim como não esteve na Internet e não escreveu e -mails, isso pode ser considerado um grande arrependimento na vida.
Quando mencionado fenômeno quântico, quando se trata de "gato de Xue Dingzheng", nossa discussão pode começar.
Físico austríaco Xue Dingzheng, nascido em 1887
E. Schrödinger (1887-1961) é um dos famosos físicos austríacos e fundadores da mecânica quântica e ganhou o Prêmio Nobel de 1933 em física. Na mecânica quântica, a equação de Xue Dingzhang que descreve movimentos de micro -partículas, como átomos e eletrônicos, recebeu o nome dele. Xue Dingzheng nasceu em Viena e morreu em Viena, mas após sua morte, ele foi enterrado na vila de Alpbach como uma bela pequena vila montanhosa. Há um símbolo de uma grande função de onda mecânica quântica em sua lápide e, no edifício principal da Universidade de Viena, ele estudou uma vez, há uma estátua no peito de Xue Dingzheng.
O que é "Xue Dingzheng's Cat"? Não é um gato na casa de Xue Dingzheng, mas um paradoxo proposto em um artigo, também conhecido como "Paradoxo de Xue Dingzhang". Embora Xue Dingzheng tenha fundado a equação de Xue Ding, ele estava muito insatisfeito com a interpretação ortodoxa de Copenhague da probabilidade de funções de ondas e estado sobreposto. Portanto, Xue Dingzheng projetou um experimento ideológico. Nesse experimento, ele passou pelos efeitos anti -intuitivos na mecânica quântica para as coisas na vida cotidiana, isto é, passou para o "gato", o que causou um a um, que causou uma conclusão ridícula. Xue Dingzhen queria rir do oponente.
Pilha
Como o "Xue Dingzheng's Cat" está relacionado ao estado de superposição, antes de tudo, precisamos entender, qual é a pilha? De acordo com nossa experiência diária, um objeto está sempre em um estado fixo em um certo momento. Por exemplo, eu disse que minha filha está agora "na sala de estar" ou que a filha dela está agora "na sala". Na sala de estar ou na sala, esses dois estados devem viver em um. Esta afirmação não pode ficar clara. No entanto, no mundo Micro -Pantum, a situação é diferente. As micro -partículas podem estar em um estado de superposição de maneira tão parecida, e esse estado de superposição é incerto. Por exemplo, os eletrônicos têm dois spin -ups: "Up" e "Lower", como as meninas podem "e" não "quartos. Mas a diferença é que as meninas só podem "ser" ou "não", mas os elétrons podem ser "para cima" e "para baixo" ao mesmo tempo. Em outras palavras, os elétrons são "para cima" e "Down". A rotação do elétron é sobreposta com uma certa probabilidade de "Up" e "Down". Os físicos chamam esse estado misto de elétrons chamado estado de superposição.
Para resumir, o que é uma pilha? É assim a filha "tanto na sala quanto na sala". Esse tipo de lógica na vida cotidiana parece confusa, mas é a maneira fundamental de seguir as partículas na mecânica quântica. Não é estranho? Os leitores inteligentes dirão: "Filha está na sala de estar 'ou' na sala 'neste momento e, ao mesmo tempo , mas estranhamente, quando medimos o estado dos eletrônicos, a pilha de elétrons não existe mais. Um dos estados. Parece semelhante à nossa experiência de vida diária! Mas espere! O comportamento micro -comportamento e macro sobre o qual estamos falando antes da observação. Mesmo que os pais não vão ver, a filha na sala ou na sala se tornou um fato e não a transfere com "ver" ou "não assistir". E os microeletrônicos não são os mesmos: o estado antes da observação não é concluído, é o estado de superposição de "ambos ..., mas também ...", até que medimos, o estado de superposição entra em colapso em um determinado estado (o livro (O livro original (o livro (o livro original (o livro (o livro original (os sintomas do livro). Esta é uma característica maravilhosa do estado quântico sobreposto no Micro World.
Embora o fenômeno quântico pareça tão misterioso, as conclusões da mecânica quântica foram confirmadas em muitos aspectos, aceitas pela academia e várias aplicações em várias indústrias. O impacto da física quântica em nossa vida diária moderna é extremamente enorme. A revolução eletrônica e a revolução óptica com base nela nos levaram à era das informações do computador. Pode -se dizer que, sem a mecânica quântica, não haverá hoje as indústrias de alta tecnologia.
Como explicar a teoria básica da mecânica quântica ainda é atenciosa, tão sinceramente. Isso também atormentou profundamente seus fundadores, incluindo Great Einstein. As características do estado micro -superimposto são tão diferentes da lei macro, e os físicos (como Xue Dingyu) não conseguem descobrir isso. Portanto, Xue Dingzheng publicou um artigo em 1935 intitulado "O status da mecânica quântica". Na seção 5 da tese, Xue Dingzheng compilou um experimento ideal de "gato de Xue Dingzheng", tentando transformar a micro incerteza em macro incerteza, micro - A confusão se torna um macro paradoxo para atrair a atenção de todos. como previsto! Os físicos sempre foram divergentes e controversos.
Cato de Xue Dingzheng famoso
O falso pensamento de Xue Dingzhang "Xue Dingzheng's Cat" Experiment
A seguir, é apresentada a descrição experimental de "Xue Dingzheng's Cat": Coloque um gato em uma caixa fechada e conecte esta caixa a um dispositivo, que contém um núcleo atômico e instalações de gás venenosas. Imagine que esse núcleo atômico tem um declínio de 50%. Uma partícula é emitida durante a decaimento. Esta partícula desencadeará as instalações de gás venenosas para matar o gato. De acordo com o princípio da mecânica quântica, quando a observação não é observada, o núcleo está na pilha de decadência e, diferentemente. Portanto, o pobre gato deve se basear na pilha de "morte" e "viver". Não mord e vivo, morto e vivo, e o estado é incerto até que alguém abre a caixa para observá -la.
Gatos no experimento, analogia com elétrons (ou átomos) do micro -mundo. Na teoria quântica, os elétrons não podem estar em estado fixo (superior ou inferior), mas ao mesmo tempo nos dois estados (para cima e para baixo). Se o conceito de estado sobreposto é usado para gatos, ou seja, os gatos no estado de superposição são semi -mortos, mortos e vivos.
A teoria quântica acredita que, se a tampa não for revelada e observada, o status de gato de Xue Dingzheng está "morto" e "vivo" sobreposto. Este gato sempre estará em uma pilha de morte e vida. Isso é seriamente contrário à nossa experiência diária. Um gato, morto ou vivo. Não subestime esse experimento de pensamento físico aparentemente ridículo (Gedankenexperix (experimentos imaginados). Não é apenas muito significativo na física, mas também estendeu muito pensamento na filosofia.
Quando se trata de filosofia, os leitores inteligentes precisam rir novamente, porque na filosofia antiga, não faltam reivindicações tão ilusórias e ambíguas. Não é essa a ideia de dialética? Há eu em você, eu tenho você, um é dois, o outro é um, um, um, um, um, um etc., e assim por diante. Isso não é falso, então algumas pessoas provavelmente serão "gatos de Xue Dingzheng": antes do início do amor, homens e mulheres não sabem que o resultado é bom ou ruim. Nesse momento, o resultado do amor pode ser considerado como um estado misto bom e ruim. Se você quiser saber o resultado, a única maneira é experimentá -lo, mas, desde que você tenha tentado, você mudou o resultado original!
Independentemente das humanidades, como interpretar e entender "o gato de Xue Dingzheng" da perspectiva das humanidades, as pessoas ainda sentem que a teoria quântica parece estranha. Alguns leitores podem dizer: "Depois que você o puxou por um longo tempo, ainda não entendo a mecânica quântica!" Felizmente, acabamos de dar ao leitor uma agulha de prevenção, não é? Ninguém entende a mecânica quântica, incluindo o próprio Xue Dingzheng! A intenção original de Xue Dingzheng é usar o resultado absurdo do experimento "Xue Dingzheng" para rir da probabilidade da "função de onda" introduzida pelas equações de Xue Dingzhang, mas, de fato, Xue Dingzheng permaneceu pelo conceito de "função de onda" Introduzido por Xue Dingzhang. No lado oposto da teoria de sua fundação, não admira que alguns físicos dissessem ridicularizados: "Xue Dingzheng não entende a equação Xue Dingzhang!"
Não apenas quantum
Xue Dingzheng não apenas contribuiu para a mecânica quântica, mas também escreveu um livro e muitos artigos científicos populares. Em 1944, ele publicou o livro "What Is Life". Neste livro, o próprio Xue Dingzheng desenvolveu biologia molecular e propôs o conceito de entropia negativa. Ele queria descrever os tópicos em biologia através da linguagem física. Mais tarde, James D. Watson e Francis Crick, da estrutura espiral dupla de DNA, disseram que foi afetado pelo livro de Xue Dingzheng.
Dizem que as realizações científicas de Xue Dingzheng estão intimamente relacionadas à sua vida privada. Xue Dingzheng deve ter um charme pessoal extraordinário, a vida toda, inúmeras namoradas. Suas histórias românticas até induziram a inspiração dos diretores modernos de peças de teatro e o escritor de teatro de Nova York Matthew Wears, e escreveu uma peça de teatro chamada "Xue Dingzheng's Nighting's".
Stills (à esquerda) e pôster (direita) durante o drama do palco "Xue Dingzheng, namorada"
Esta peça de teatro é uma comédia romântica alternativa sobre amor, sexo e física quântica. A heroína na peça é uma mulher misteriosa muito incomum. É sua grande inspiração para inspirar Xue Dingzheng, que o fez continuar publicando seis artigos principais sobre mecânica quântica no ano seguinte e apresentou a famosa equação Xue Dingzhang. Portanto, hoje, ao desfrutar das brilhantes realizações científicas e tecnológicas da mecânica quântica, também podemos agradecer à garota misteriosa por suas contribuições.
Xue Dingzheng também discutiu cuidadosamente a relação entre homens e mulheres no livro "O que é a vida". Ele acredita que as mulheres são vermelhas, os homens são roxos e os homens criados por homens vêm de mulheres. Talvez fossem os verdadeiros sentimentos do ano de Xue Dingzhang, e também foi transmitido para ser bonito. Mas agora olhamos para essa questão da perspectiva da física e da história. Xue Dingzheng lançou vários artigos na Quantum Mechanics Foundation em 1926. É baseada na forte mecânica e matemática clássica. A namorada inspirou a imaginação e a inspiração de Xue Ding.
Conteúdo e pensamento
Em resumo, Xue Dingzhang estabeleceu as equações Xue Dingzhang, seguidas pela função de onda do micro -mundo. Mais tarde, porém, Xue Dingzheng não concordou com a interpretação da função de onda do partido de Copenhague, então ele projetou o experimento ideológico de "gato de Xue Dingzheng". Nas palavras de Xue Dingzheng, ele quer usar esse dispositivo semelhante ao diabo para fazer as pessoas cheirarem. Xue Dingzheng disse: "Veja, se você interpretar a função da onda como a probabilidade de partículas, isso causará a conclusão absurda de um gato morto e vivo. Portanto, a onda de probabilidade é insustentável!"
Pensamento causado pelo estado sobreposto
O gato é realmente assustador, e disputas relacionadas continuaram até hoje. Até o grande físico de hoje Hawking disse uma vez com raiva: "Quando soube que o gato de Xue Dingzheng, eu queria correr para pegar uma arma, basta atirar em um gato para matar!"
No mundo da macro, é impossível para os gatos mortos e vivos, mas muitos experimentos confirmaram a existência de estado sobreposto no Micro World. Em suma, através de "Xue Dingzheng's Cat", encontramos a pilha e desmaiamos pelo estado sobreposto ao ser medido. A existência de estado sobreposto é o maior mistério da mecânica quântica, a fonte de mistério para fenômenos quânticos e a chave para nossa compreensão da mecânica quântica.
O argumento da teoria quântica
Agora, vamos voltar ao argumento de Bohr e Einstein sobre a teoria quântica -o seguinte é chamado de "a disputa entre o amor de Goli".
Ambos eram ótimos físicos e fizeram contribuições excelentes para o desenvolvimento da teoria quântica. Eles ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1921 e 1922 por resolver efeitos fotoelétricos e modelos atômicos quânticos, respectivamente. A controvérsia de Einstein e Bohr é principalmente sobre a base teórica e as idéias filosóficas da mecânica quântica. De fato, é precisamente por causa do combate contínuo desses dois mestres que a mecânica quântica desenvolveu no debate. Einstein sempre foi cético em relação à interpretação da teoria quântica e da facção de Bohr. Ele propôs um após outro experimento ideológico para provar a incompletude e o absurdo da teoria quântica e da interpretação ortodoxa. Ainda continua na comunidade física. Infelizmente, porém, até agora, os resultados de cada experimento não pareciam estar no grande homem de Einstein.
O argumento sobre a teoria da teoria quântica tornou os fundadores que não podiam dormir à noite e tiveram dificuldade em dormir e comer. Os físicos do mundo estavam quase todos envolvidos. As disputas acadêmicas podem promover o progresso acadêmico, mas também pode danificar a saúde fisiológica e mental dos estudiosos, e até os físicos cometeram suicídio.
Em 1906, o famoso físico austríaco Boltzmann pendurou suicídio no hotel de férias italiano. O personagem de Bolzman está solitário, prestando atenção à base de sua "teoria atômica", e irritante mach e outras idéias diferentes. Embora o argumento não tenha muita relação com a disputa entre a teoria quântica e finalmente terminou com a vitória de Bolzman. No entanto, o longo processo de debate deixou Bortzmann irritável, incapaz de se libertar e aumentou a dor. No final, ele só podia usar o suicídio para aliviar todos os problemas em seu coração. A morte de Bollezaman chocou os estudiosos e também afetou o físico holandês Paul Ehrenfest (1880-1933) até certo ponto. Este último era professor de Boluszaman, um amigo de Einstein, e o princípio correspondente de sua "hipótese de imersão" e Bohr. São duas pontes criadas entre física clássica e mecânica quântica. Ellen rapidamente bebeu em 25 de setembro de 1933, e sua morte abalou o mundo da física.
Primeiro confronto
O primeiro confronto entre Boli foi a quinta conferência Solvi em 1927. Isso pode ser considerado como um grupo da comunidade de física que não veio antes. Nas fotos históricas desta reunião, os famosos nomes da lista fizeram você se surpreender. Das 29 pessoas que compareceram à reunião, 17 pessoas ganharam o Prêmio Nobel de Física.
Fotos da Quinta Conferência Solvi em 1927 (da Internet)
Solvi é um industrial interessado em ciência e fica rico para inventar um método de fabricação de álcalis. Dizem que Solvida dobrou a auto -confiança após a atmosfera, que inventou uma teoria ridícula sobre gravidade e material que não importa com experimentos e teorias físicas. Embora os físicos demitissem sua teoria, a conferência acadêmica que ele realizou estava correndo. Portanto, as reuniões de Solvi daquele ano se tornaram um seminário em grande escala da teoria quântica, que é um importante campo de batalha para a disputa entre Goli AI. A Batalha de Boai tem três rodadas que vale a pena mencionar. Os dois primeiros começaram na Conferência Solvi em 1927 e 1930, e a terceira foi de 1935 após a sétima reunião de Solvi.
"Deus não rola os dados"
Einstein tem três aspectos da teoria quântica, ou seja, o conceito de Einstein de filosofia e causalidade clássica que Einstein sempre aderiu: uma teoria física completa deve ter certeza, realidade e localidade.
Einstein acredita que os princípios de Heisenberry na teoria quântica violam a certeza. De acordo com o princípio da medição de Haisenber, um par de variáveis comuns (como: momento e localização, energia e tempo) não pode ser medido com precisão ao mesmo tempo: quando uma partícula é medida com precisão neste momento, não pode ser preciso nisso momento. Nesse momento, se você deseja medir com precisão o posicionamento, é impossível medir a velocidade com precisão. Então ele disse: "Deus não rola os dados!"
Os "Dados Rolando de Deus", tão chamados, aqui são diferentes das pessoas que rolam os dados. Nos campos científicos e tecnológicos de hoje, as estatísticas e a probabilidade são comumente usadas ferramentas matemáticas. As pessoas aplicam métodos estatísticos para prever as mudanças no clima, a tendência do mercado de ações, a reprodução de espécies e a parte de trás do coração humano. Quase em várias disciplinas, a palavra "probabilidade" é inseparável. No entanto, a lei da probabilidade de aplicação nessas circunstâncias se deve às informações insuficientes que temos, ou não há necessidade de saber muito. Por exemplo, quando uma pessoa está jogando uma moeda para cima e depois a pegou com a mão, a orientação da moeda parece ser aleatória, talvez possa estar subindo e pode estar baixa. Mas essa aleatoriedade ocorre porque o movimento da moeda não é fácil de controlar, para que não entendamos as informações detalhadas quando as moedas estão saindo de nossas mãos. Se conhecemos a força da moeda voando, podemos prever completamente a direção quando ela cair, porque a moeda é realmente cumprida com a lei macroeconômica totalmente determinada. A teoria quântica é diferente disso, e a aleatoriedade na teoria quântica é essencial. Em outras palavras: rolar os dados é a aparência ou TI; Deus rola os dados, o que é essencial ou natural.
O realismo assim chamado é semelhante ao materialismo que conhecemos e acredita que a existência do mundo material não depende dos métodos de observação. A lua está realmente pendurada no chão, quer olhemos ou não. O significado da localidade é dizer que, nos dois lugares que estão longe um do outro, é impossível ter efeitos instantâneos de excesso de distância.
Heróis de várias maneiras apareceram
Em outubro de 1927, foi a temporada em que Bruxelas floresceram e as folhas vermelhas flutuaram. A famosa quinta reunião de Solvi foi realizada aqui. A conferência foi no final desta reunião, e ele foi uma moção. Parece que vemos pelos muitos nomes piscantes desta foto antiga, e vimos as imagens vívidas dos dois heróis da teoria quântica: todo mundo tem uma técnica especial, com sua própria arma mágica, o espírito de luta e o espírito de espírito, convidado Para convidar, convidado venha.
Bohr levantou seu "Modelo Atômico de Hidrogênio", Bohn disse com "probabilidade", De Bro derreteu sua "onda", a palavra "efeito" foi impressa no traje de Kangpon, Dirac estava ensanduichado uma "computação", Xue Dingzhang estava carregando seu " equação ", e um" gato "que não estava morto e não viva atrás dele. As pessoas mantêm" o princípio do impreciso "e" o princípio da incompatibilidade ", respectivamente, e Ellen Fest também apertou sua grande placa.
Einstein, que finalmente apareceu, estava na casa dos quarenta e não havia sido consertada à imagem de um osso imortal cinza. No entanto, ele segurou a bandeira de substituição de dois lados dos lados da época e a aura do efeito fotovoltaico no topo da cabeça. Portanto, ele se sentou no meio da primeira fila de revolucionários proletários mais antigos. Há uma velha senhora de alto perfil que tem uma alta qualidade ética. Além disso, também vimos as grandes realizações de muitos outros mestres: a "transformação" de Lorentz, "Constant" de Planck, a "Teoria Atômica" de Lang Zhiwan, a "Cloud Mist Room" de Wurson e assim por diante
Embora todos tenham habilidades diferentes e tenham habilidades únicas diferentes, há um mistério escondido em seus corações -como eles devem explicar e interpretar a nova teoria de que desenvolvem, desenvolvem e crescem e crescem juntos? Os mestres são indiferentes a isso.
As duas facções são as mesmas: Copenhague de Bohr tem muitas pessoas, mas Einstein tem Xue Dingzhang e De Bro, três pesos pesados, não podem ser subestimados.
No final, no que diz respeito à reunião oficial, esta é uma conferência de sucesso anormal na teoria quântica. A facção Copenhague de Bohr e sua interpretação da teoria quântica conquistaram muito. Na cerimônia de encerramento, Einstein continuou pressionando os soldados e sentado em silêncio. Não foi até Bohr terminar sua palestra sobre o "princípio complementar" que ele de repente lançou uma ofensiva: "Desculpe, não estudei mecânica quantitativa excessiva, mas eu, eu, eu, eu eu sou, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, Eu, eu, mas eu sou, eu, eu, eu, eu, eu, mas eu sou, eu, eu, eu, eu, mas eu sou, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, Eu, eu, eu, mas eu sou, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, Eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu, eu não estudei muito. Ainda estou disposto a falar sobre opiniões gerais . "Então, Einstein expressou seu questionamento de estudiosos como Bohr e outros estudiosos com um exemplo de um exemplo de tensão de raio a, mas seu discurso na época era bastante leve. No entanto, em alguns dias após o final da reunião oficial, o cheiro de pólvora era muito mais forte. De acordo com as memórias de Haysonber, geralmente é durante o café da manhã. Einstein imaginou um experimento ideológico inteligente e pensou que poderia ser difícil sobrecarregar Bohr, mas na mesa de jantar, Bohr criou um truque e resolveu de novo e de novo. Claro, no final, ninguém convenceu ninguém.
Segunda rodada
No outono de 1930, a sexta reunião do Solvi foi realizada em Bruxelas. Einstein, que estava preparado por um longo tempo, propôs seu famoso experimento ideológico a Bohr na "caixa de fótons". O dispositivo experimental é uma caixa com um orifício pequeno de um lado. Há um defletor na entrada do orifício com um relógio mecânico que pode controlar o interruptor do defletor. A caixa pequena está equipada com uma certa quantidade de substância de radiação. Este sino pode abrir o pequeno buraco em um certo momento e liberar um fóton. Dessa maneira, pode ser medido com precisão. Ao mesmo tempo, a caixa pequena é pendurada na escala da primavera e a qualidade da caixa pequena pode ser medida, ou seja, a qualidade do fóton e, em seguida, use o relacionamento de energia de massa e = mc2 para obter a perda de energia . Dessa maneira, o tempo e a energia são medidos ao mesmo tempo, o que pode ser explicado que o teste não é preciso e a visão do Bohr está errada.
Diagrama de seção de dispositivo experimental da caixa de fótons
Depois de descrever seu experimento de caixa de fótons, Einstein olhou para Bohle, que estava sem palavras e coçando a cabeça e secretamente orgulhoso. Não quero ter um sonho por um longo tempo. Passei apenas uma noite. No dia seguinte, Bohr realmente "usou sua própria maneira de tratar seu corpo" e encontrei a retórica mais emocionante. Teoria, dramatidamente apontada Os defeitos do experimento de pensamento de Einstein.
Depois que o fóton acaba, a qualidade da pequena caixa pendurada na escala da primavera será movida. De acordo com a teoria geral da relatividade, se o relógio se mover ao longo da direção da gravidade, sua rápida e lentidão mudarão. Nesse caso , o relógio mecânico naquela caixa pequena lê. O tempo mudará devido à falta desse fóton. Em outras palavras, usando este dispositivo, se você deseja determinar a energia do fóton, não poderá controlar com precisão o momento em que o fóton está fora. Portanto, Bohr realmente lançou uma relação incessante entre energia e tempo seguindo a teoria geral da teoria da relatividade!
De qualquer forma, embora Eintein estivesse surpreso na época, ele ainda não estava convencido. No entanto, desde então, ele teve que desistir e reconhecer que a explicação de Bohr sobre a mecânica quântica não tinha defeitos lógicos. "A teoria quântica pode ser auto -consistente", disse ele, "mas pelo menos incompleto". Porque ele acredita que uma teoria física completa deve ter certeza, real e localidade!
Embora Bohr use alerta a teoria da relatividade geral, ela retornou ao desafio do modelo de "caixa de fóton" de Einstein, mas ele ainda não era muito prático em seu coração, e ele era suspeito de alguma especulação no debate consciente! A partir da teoria da relatividade dos clássicos, é impossível obter o princípio de impreciso na medição de forças quânticas. Muitas dessas questões ainda precisam ser esclarecidas. Além disso, quem sabe que novos truques einstein surgirão na próxima vez? A boca de Bohr continuou pensando: "Einstein, Einstein ... Einstein, Einstein ...", eu estava muito emocionante. O argumento de Bohr contra essa segunda rodada sempre estava preocupado até que ele morresse em 1962. Dizem que o quadro -negro de seu estúdio foi deixado na foto da caixa de fótons de Einstein.
Terceira batalha
A terceira rodada da disputa de Boli foi em 1935, e esse debate atingiu seu pico. Este é o paradoxo da EPR sobre o qual queremos falar no próximo artigo. Isso nos levará ao tema deste artigo: emaranhamento quântico.
O terceiro debate entre Bohr e Einstein deveria ter ocorrido na sétima conferência Solvi em 1933. No entanto, Einstein não participou da reunião. Ele foi expulso da Europa pelos nazistas e acabou de chegar aos Estados Unidos na época e foi contratado como professor do Professor do Instituto de Pesquisa de Princeton High. Debeli e Xue Dingzhang participaram da reunião, mas Xue Dingzheng não viu Einstein, que não queria falar por enquanto, e Debroe não queria debater sozinho. Isso deixou Bohle aliviado. Na reunião, Copenhague cantou unicórnio. Parecia que a teoria quântica havia sido confiável e a poeira parecia estar estabelecida.
No entanto, Einstein é um grande homem, afinal, não é tão fácil de perder. Embora ele tenha sido deslocado pela guerra naquela época, ele não participou da reunião de Solvi. Embora sua esposa estivesse presa e doente depois de chegar a Princeton, Einstein, que sabia que a era da vida, ainda estava muito preocupada com o progresso da mecânica quântica e pensou mais profundamente sobre quantum quantum. Questões de filosofia envolvidas na teoria.
John Archibald Wheeler, um dos meus professores e membros do comitê de tese, disse uma vez ao autor sobre Einstein em uma festa em uma festa: em 1948, a orientação de Ferman na orientação de Huiller estava abaixo de sua dissertação de doutorado, com base em uma das primeiras idéias de Huiller, ele criou o método de usar pontos de caminho para expressar mecânica quântica. Naquela época, Willer uma vez deu o papel de Ferman a Einstein e disse a Einstein: "Este trabalho é bom, certo?", Ele também perguntou a Einstein: "Agora, você deve acreditar na correção da teoria quântica da teoria da teoria quântica. Vamos fazer isso ! "Einstein pensou por um tempo, seu rosto estava um pouco escuro, e ele disse infelizmente:" Talvez eu tenha feito algo errado. No entanto, ainda não acredito que o velho (Deus) role os dados! "
EPR paradoxo
De volta a Bohr e a terceira discussão de Einstein. Naquela época, Einstein chegou a Princeton pela primeira vez. O idioma ainda era escasso e sua vida não era muito suave. Portanto, ele não conseguiu lutar sozinho e encontrou dois colaboradores, formando uma combinação que não era conhecida pelos físicos. Boris Podolsky e Nathan Rosen são assistentes de Einstein no Instituto de Pesquisa Superior de Princeton. Em março de 1935, a Physics Review publicou o EPR Papers Co -Assig a Einstein. O artigo descreve um paradoxo. Depois disso, as pessoas com o nome da primeira letra do nome dos três físicos assinaram, chamado "EPR Paradox".
Einstein e outros conceberam um experimento ideológico no texto, o que significa que isso não pode ser feito na realidade ou é difícil de fazer, e é difícil de fazer. O texto original da EPR usa as coordenadas e o momento das partículas para descrever o paradoxo de EPR de forma assim causada por esse experimento de pensamento, e sua expressão matemática é muito complicada. Mais tarde, o BUM usou elétrons para descrevê -lo, o que era simples e fácil de entender. O artigo da EPR envolve o conceito de "emaranhamento quântico". O termo não foi adotado por 3 autores, incluindo Einstein na época. O nome "emaranhado" foi quando Xue Dingzheng foi mencionado pela primeira vez quando estava orgulhoso de trazer à tona seu gato horrível no artigo da EPR. Portanto, vamos explicar primeiro, o que é emaranhado quântico?
Emaranhamento quântico
Os leitores ainda devem se lembrar da "superposição quântica" que explicamos. O conceito de estado sobreposto está executando este artigo. De Cat de Xue Dingzheng, até os experimentos de costura dupla, parece que, através das duas costuras de elétrons únicos ao mesmo tempo, não é todo esse incrível "estado de superposição"? No entanto, a explicação anterior do estado de superposição é para uma partícula. Se o conceito de estado sobreposto for usado para sistemas de mais de duas partículas, existem alguns fenômenos estranhos. As patentes desses comportamentos estranhos devem ser atribuídos ao "emaranhamento quântico" que é sobreposto e enredado.
Por exemplo, consideramos um sistema quântico de duas partículas. O sistema de duas partículas nada mais é do que dois casos: um é que as duas partículas não interferem e se juntam, e seguem suas próprias regras. Nesse caso, o estado de todo o sistema pode ser escrito como o produto do estado das duas partículas. Para o estado de cada partícula, em geral, é auto -spin, é giro | acima > E gire | inferior > Sobreposição composta por uma certa distribuição de probabilidade. Nesse caso, o sistema pode ser considerado composto por duas partículas únicas independentes. Exceto pela natureza sobreposta, não há coisa nova interessante. O outro tipo de situação é muito interessante, ou seja, quando as duas partículas estão interconectadas, o estado de todo o sistema não pode ser escrito como o carregamento do estado de duas partículas. Usamos a palavra "emaranhamento" para descrever a interconexão entre as duas partículas. Em outras palavras, nessa situação, a superposição das duas partículas está "enredada entre si", o que afeta os resultados da medição para afetar um ao outro. Mesmo quando as duas partículas são separadas a uma longa distância, isso parece ser instantâneo. O "emaranhamento" que afeta um ao outro ainda existe.
O que é EPR?
Nos experimentos de pensamento que eles propuseram, Einstein e outros descreveram uma situação em que um declínio instável de grandes partículas se tornou duas pequenas partículas (A e B). Essence Suponha que haja duas rodadas possíveis de partículas, que estão | acima > Harmonizar > Então, se o giro da partícula A estiver | acima > A rotação da partícula B deve ser | Next > Apenas para manter a conservação geral e vice -versa. Nesse momento, dissemos que as duas partículas constituíam um emaranhado quântico.
Duas partículas A e B correram na direção oposta. Eles estavam ficando cada vez mais distantes, cada vez mais longe ... De acordo com a Lei da Conservação, não importa o quão distante, eles sempre devem estar | > Abaixo de > Associado. Os dois lados são medidos pelo observador Alice e Bob. De acordo com a mecânica quântica, desde que Alice e Bob não tenham sido medidos, cada partícula deve estar em algum estado de superposição, por exemplo, | acima > , | Inferior > Cada um é uma superposição de 50% de probabilidade. Então, se Alice mede A, a superposição de um colapso em um instante. Por exemplo, ela entra em colapso em | acima > Essência Agora, o problema está aqui: agora > Por causa da conservação, B deve ser para | Próximo > Essência
No entanto, neste momento, A e B estão muito distantes. Por exemplo, dezenas de milhares de anos -luz. Segundo a teoria da mecânica quântica, B também deve estar | acima > Harmonizar > A probabilidade de metade, por que sempre pode escolher | próximo > Pano de lã? A menos que existam algumas maneiras entre as partículas e as partículas B "interoperabilidade" no tempo? Mesmo que eles possam perceber um ao outro, parece ser um sinal de super espaço! E esse efeito de ultra -distância não tem permissão para ser o conhecimento físico existente. Como resultado, isso constitui um paradoxo. Portanto, os autores do EPRS orgulhosamente concluíram que Bohr e outros não poderiam suportar a probabilidade de teoria quântica.
O momento mais orgulhoso de Einstein, foi difícil sobrecarregar o velho amigo de Bohr! Ele caiu na cadeira do lounge e os tweets estavam na mesa anã na frente dele. Ele segurou a mão esquerda na boca e olhou para um par de olhos ingênuos infantis. Confuso Bohr.
Bohr e Einstein (tirados em 1925)
Diferente filosofia das duas facções
No entanto, este momento! Nesse momento, Bohr confidente e se conhecia. Depois que ele pensou pensativamente, ele rapidamente entendeu e imediatamente foi para a batalha. Bohr sabe que o pensamento de Einstein é completamente clássico. Einstein sempre acredita que existe um mundo real que existe de deixar a observação. A imagem mundial é completamente inconsistente com as opiniões das "medidas de observação" de Copenhague representadas por Bohrgen. Bohr acredita que o mundo micro -real é significativo apenas com métodos de observação. Antes da observação, fale sobre o giro de cada partícula > Ou | inferior > Sem significado. Por outro lado, como as duas partículas formam um emaranhado umas das outras, apenas a descrição geral da função de onda é significativa. Não há necessidade de passar nenhuma informação! Portanto, o paradoxo da EPR é apenas a diferença entre as duas facções: a "Land Land Real View", de Einstein, e a "Visão Real do Non -Lan" da Bohr.
Obviamente, a visão diferente da filosofia é profunda e difícil de mudar. Einstein nunca pode aceitar essa afirmação estranha de Bohr.
Dados emaranhados
Dados emaranhados
Para aprofundar o entendimento do emaranhamento, usamos o exemplo dos dados mostrados acima para ilustrar ainda mais o "emaranhamento" das duas partículas. As partículas emaranhadas são como os dados emitidos na máquina acima. Use um dado para comparar as partículas no estado sobreposto. Nossa máquina que pode lançar um par de dados é muito especial. Esses pares de dados estão voltados para duas estradas (quais são as "estradas" tão chamadas aqui, tubos de ferro? Air? Não seremos sofisticados). Quanto mais você vier; e cada dados é rolado aleatoriamente aleatoriamente em seu próprio caminho. Seu valor é incerto, que é um dos 1-6, e a probabilidade de cada valor é um sexto. A imagem também usa Alice e Bob para representar dois observadores diferentes. Se Alice e Bob observarem esses dois dados no local onde estão longe, o que receberão?
Primeiro de tudo, se eles olham apenas para os dados de observação deste lado, todos receberão uma série de seqüências aleatórias entre 1 e 6. A probabilidade de cada número aparece em torno de um -sixth. Isso não é surpreendente. Essa é exatamente a experiência quando Nós robustamos sozinhos. No entanto, quando Alice e Bob comparam os resultados da observação dos dois, eles verão uma coisa estranha: no momento de suas observações ao mesmo tempo, os resultados exibidos nos dados de ambos os lados estão sempre interconectados. (Neste Caso, associação significa "igual"), se Alice vê o resultado 6, Bob pode ver 6; se Alice vê o resultado de 4, Bob vê 4 ...
O emaranhamento na mecânica quântica é semelhante à situação de um par de dados no exemplo acima. Em outras palavras, o emaranhamento quântico significa que existe uma conexão entre o comportamento aleatório das duas partículas. A correlação no exemplo acima é "o mesmo resultado", mas, na verdade, pode ser de outra maneira, por exemplo, os dois resultados serão adicionados a 7: se os resultados verem 6, o bob verá 1; se o bob vir 1; O resultado que Alice vê é 4, e Bob vê 3 ... Enquanto houver um relacionamento, diremos que essas duas partículas estão enredadas entre si.
John Huiller
John Walle, que acabara de conversar, trabalhou com Bohr e Einstein e era conhecido como "o último mestre da escola de Copenhague". Huiller também é o nome da palavra "buraco negro". Talvez a física possa se lembrar do grande livro de cabeça e de seus dois alunos: "gravitação". Este livro é espalhado com 1279 páginas e o pegou como um tijolo grande, que é uma obra -prima de acadêmico rigoroso e elegante.
Welller morreu aos 96 anos em 2008. É precioso que, nos anos 90, ele tenha pensado em problemas filosóficos na mecânica quântica. Após sua morte, as pessoas descobriram que ainda havia uma pesquisa física escrita aos 95 anos, quando ele tinha 95 anos.
A contribuição de Huiller para a teoria quântica é extraordinária. No início dos anos 80, quando o autor estava na Universidade de Austin, Texas, ele teve a sorte de trabalhar com o Dr. Huiller e preparou e traduziu a palestra que ele visitou a China na época. A palestra era baseada em seu artigo. Lei) , mais tarde, esse discurso foi editado por Fang Lingzhi pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China. Foi publicado em 1982 e foi nomeado "Física e simplicidade -LAWS SEM LEI".
Talvez tenha sido por causa dos problemas filosóficos sobre a mecânica quântica em seus últimos anos que Huiller frequentemente apareceu algumas palavras filosóficas na conversa. Essence Além disso, ele também disse que "nenhuma qualidade de qualidade" e "sem lei" e outra filosofia significativa inventaram os "buracos negros", "geon", "espuma quântica" e outras ciências científicas. Substantivo. Lembre -se de que Willer citou as palavras de Bohr: "Qualquer fenômeno quântico básico é apenas um fenômeno depois de ser gravado." Seu significado é justificado para o ponto de vista de Copenhague!
A memória do ano
Em uma entrevista ao professor Huiller em 1983, Huile, que atribuiu importância à educação, falou sobre o Instituto de Pesquisa de Bohr e alguns conceitos educacionais pessoais do ano. Huileler disse: "... No início do Instituto Bohr, o edifício era menos que uma casa particular, e geralmente havia apenas 5 funcionários, mas Bohr era de fato pioneiro da comunidade de física na época, com uma geração de teoria quântica . O romance e ativo de todos os tipos de pensamentos são raros na pesquisa antiga e moderna. Especialmente a discussão de todas as manhãs, existem idéias e risos conscientes do pensamento. , a pregação dos pais e o preconceito do portal estão naquela sala de balde sem posição ". "Sem contradições e paradoxos, é impossível ter progresso científico. Os pensamentos manchados de Yue Li frequentemente brilhavam na colisão de duas contradições que coexistem ao mesmo tempo. Portanto, nossos alunos de ensino e ciência precisam permitir que os alunos tenham que ter 'o sentido do sentido de crise é que os alunos se sentem úteis para as artes marciais. Caso contrário, os alunos só veem que a física é um edifício perfeito, mas o problema se foi. O que você está estudando? Nesse sentido, não é um professor para ensinar alunos, mas um aluno '' 'Professor' professor. "
"Para Einstein, o estranho e a coordenação são completamente inaceitáveis." Ao falar sobre a mecânica quântica de Bohr e Einstein, Hueller disse: "É difícil encontrar outros precedentes com esse argumento com esse argumento. Comparado com duas pessoas tão ótimas, isso experimentou tanto tempo, envolvendo uma questão tão profunda, mas em um relacionamento sincero de amizade ... ".
Experiência de seleção atrasada
No discurso "Física e simplicidade", Hueller mencionou o experimento de escolha "atrasado" de So -chamado proposto no Simpósio de Princeton em 1979. Este "experimento de seleção atrasado" é uma nova versão surpreendente do experimento "Interferência de costura dupla eletrônica" que discutimos. Na nova idéia, Huiller altera drasticamente os experimentos em dramáticos, para que o experimento possa tomar a "decisão de atraso" depois que os elétrons passaram a fenda dupla, mudando assim a história do elétron através da fenda dupla! Welller costumava usar um mapa de dragão para explicar isso. Esse mapa do dragão também pode ser entendido com o ponto de ponto do ponto do caminho de Ferman: a cabeça e a cauda do dragão correspondem aos dois pontos no momento da medição. O valor medido nesses dois pontos é certo. De acordo com a explicação do caminho integral da mecânica quântica, a associação entre os dois pontos pode ser calculada com a soma de todos os caminhos entre eles. Por causa de todos os caminhos, o corpo do dragão ficará confuso.
A imaginação de Huile do mapa do dragão. Somente os dois pontos de observação da cabeça do dragão e da cauda do dragão são limpos, e o resto é um nevoeiro.
Cinco anos após a idéia de "experimento de seleção atrasada" de Huile, Carroll O Alley, da Universidade de Maryland, implementou esse experimento de seleção atrasado. O resultado é o mesmo que a previsão de Bohr. A profecia é o oposto! Mais tarde, um grupo da Universidade de Munique também obteve resultados semelhantes.
Quando Huiller propôs o "experimento de seleção atrasado", ele havia chegado a 1979. Vamos voltar para 1964. Da intenção original de defender a tese da EPR de Einstein, perseguindo o sonho do "realismo" de Einstein, outro excelente físico britânico, Johnstewart Bell, com seu "estilo de equipamento de sino", appeia um chique.
Solução experimental viável
John Wheler
(Em 1984, o autor foi levado em Austin, o estado da Universidade Estadual do Texas)
Welller não apenas concebe o "experimento de seleção atrasado", mas também a primeira pessoa a propor um experimento de emaranhamento de fótons. Ele propôs em 1948 que um par de fótons de espalhamento gerados por elétrons positivos deveriam ter duas rotações diferentes, ou seja, se uma é uma esquerda, a outra deveria estar certa. Em outras palavras, esse par de fótons se envolveu. Um ano depois, Wu Jianxiong e Sarkoov concluíram com sucesso o experimento, confirmando as previsões de Willer e gerando o primeiro par de fótons ópticos na história.
A teoria da física deve ser verificada por experimentos. É por isso que os principais físicos teóricos como Bohr, Einstein e Wiles estão muito interessados em propor um após o outro. Nos últimos anos, o emaranhamento quântico também foi baseado no avanço contínuo do experimento. Esse avanço, a partir do físico britânico Johnstewart Bell, ele usou o bem conhecido "Bell girate" para avançar os experimentos ideológicos no paradoxo da EPR para um experimento físico prático.
Figura 2 John Stewart Bell (a imagem vem da rede nasceu em uma família de trabalhadores na Irlanda do Norte em 1928. Foi o primeiro ano após a guerra em Bohr e Einstein Solvi. Talvez este seja um mensageiro que possa romper o impasse "Concurso do Século de Boxe" no futuro. Quando ele era criança, Bell tinha um cabelo ruivo e estava cheio de sardas. Ele era honesto, inteligente e fácil de aprender. Quando cresceu, ficou fascinado pela física teórica. Ele era rigoroso, tenaz, inflexível, ousa fazê -lo e perfurou os problemas de problemas difíceis.
No entanto, a pesquisa teórica da teoria quântica é apenas os hobbies de Bell. Ele trabalha no Centro Europeu de Physics de alta energia (CERN) há muitos anos. Ele fez o trabalho relacionado à engenharia de design do acelerador. Está longe de ser o fundamento teórico da física teórica, especialmente a base teórica da teoria quântica . Bell só pode usar seu tempo livre para estudar a física teórica. É este estudo amador que liderou o nome de Bell na história da física.
A contradição por trás do EPR Paradox
Vamos voltar ao pico da disputa de Bo Ai -a questão do EPR Paradox. Naquela época, Bohr escreveu um artigo de volta a Einstein e outros. O argumento do século parecia se acalmar. A interpretação de Copenhague se tornou uma interpretação ortodoxa da teoria quântica. Além disso, como o problema é que os dois gigantes têm perspectivas filosóficas diferentes, não será capaz de atrair o interesse de muitas pessoas. A maioria dos cientistas raramente se preocupa com suas disputas. O sucesso da teoria quântica é óbvio para todos, e todos na revolução científica e tecnológica ficam felizes em compartilhar. Todas as manhãs, o sol nasce do Oriente. Ninguém pode ver como a função da onda entra em colapso. E o estranho fenômeno quântico? A interpretação ortodoxa da teoria quântica representada por Bohr também faz sentido. Quando não medimos a medição quântica e não pegamos o gato de Xue Ding, discutimos se o gato estava morto ou vivo pode não fazer sentido. De qualquer forma, enquanto você o medir, você pode saber se está morto ou vivo!
Obviamente, sempre existem alguns físicos teóricos que ainda não conseguem parar a cabeça pensando nesse problema: como explicar a estranha coerência e emaranhamento na teoria quântica? Aqui, simplesmente resumiremos o conhecimento relevante mencionado nas palestras anteriores por algumas palavras. O contraitismo envolve a natureza bíses da luz e as partículas. O exemplo mais simples é o experimento de interferência dupla -seante; o emaranhamento é proposto no papel EPR e o emaranhamento quântico envolve múltiplas partículas. Esses são os dois níveis diferentes de entendimento da teoria quântica.
Por que as disputas entre os dois lados sempre se estabelecem em três ou cinco vezes? A questão principal é: Einstein adere ao senso comum clássico obtido da vida cotidiana que a pessoa média possui, mas o boher é mais observado no resultado da observação do micro -mundo. Então, como Einstein não concorda com a explicação de probabilidade de Bohr, algumas pessoas sempre querem descobrir outras explicações, que podem cuidar do "Complexo Clássico" de Einstein e exportar as conclusões da teoria quântica. Entre eles, há mais suporte para "interpretação multinworld" e "interpretação variável oculta".
Interpretação multinworld
Você pode usar o gato de Xue Dingzheng para descrever brevemente "interpretação multi -mundial". Aqueles que consideram essa visão acreditam que os dois gatos são reais. Há um gato vivo com um gato morto, mas eles estão em mundos diferentes. Quando olhamos para a caixa, ou seja, quando a medição quântica é realizada, o mundo inteiro é dividido em suas próprias duas versões. Essas duas versões são as mesmas no resto. A única diferença é que, em uma das versões, os átomos estão em declínio e o gato está morto; em outra versão, os átomos não diminuíram e o gato ainda está vivo.
Sob a interpretação de muitas interpretações mundiais, a explicação do gato de Xue Dingzheng
Welller, Hawking, Ferman, Wimberg, etc. Todos suportam a "interpretação multi -mundial" até certo ponto. De acordo com algumas pesquisas estatísticas simples, mais e mais físicos apóiam a "interpretação multi -mundial". Algumas pessoas pensam que está substituindo gradualmente a "interpretação de Copenhague". No entanto, também existem muitos físicos que não gostam, incluindo Einstein. Algumas pessoas dizem com humor: "Eu não posso acreditar, apenas por olhar para um mouse, isso mudou drasticamente!" De fato, mecânica quântica é apenas envolve o problema das micro -partículas. Para explicar, você não precisa afetar o universo inteiro! A estranheza disso é provavelmente melhor do que "interpretação de Copenhague". Portanto, também evitamos e discutimos e discutimos por enquanto.
Interpretação variável oculta
O que Bell estava interessado a princípio foi o problema de "variáveis ocultas".
No "Golf Ai" anterior, usamos o exemplo de rolo de moedas para explicar a diferença entre "Dice Rolling Dice" e "Man Roll Dice". As moedas jogadas no topo são realmente seguidas totalmente as leis mecânicas determinadas. A razão pela qual isso mostra a aleatoriedade é porque não entendemos as informações detalhadas quando as moedas estão saindo de nossas mãos. Em outras palavras, desistimos de algumas "variáveis ocultas": a velocidade, a velocidade do ângulo, a direção, a aceleração ... e assim por diante quando as moedas estavam voando. Se o impacto do mundo externo for ignorado, todas as variáveis ocultas são calculadas e podemos dizer que o estado de jogar uma moeda de volta ao local original foi determinado no momento em que a palma foi embora!
Agora, o EPR Paradox é proposto por Einstein e outros, é porque ignoramos algumas variáveis ocultas? Bell é mais emocionalmente tendencioso em relação a Einstein. Acredito que o ponto de vista de Einstein: como as duas partículas emaranhadas, quando são observadas pelo instrumento de medição, é impossível transmitir informações instantaneamente, então eles o estado da medição deve ser decidido no momento em que são gerados, ou no momento em que são separados um do outro. Isso é semelhante à situação de nossas moedas. A aleatoriedade vem de algumas variáveis ocultas que ainda não conhecemos, e não como o pensamento de Bohr. Estado! Portanto, Bell está determinado a usar ações práticas para apoiar o grande homem Einstein e estudar as variáveis ocultas escondidas nele!
Prova de Von Norman
Von Norman (foto da Wikipedia)
No entanto, ele conheceu o mestre desde o início. Já em 1932, von Norotan forneceu uma base matemática estrita para a mecânica quântica em seu livro "A base básica da mecânica quântica", com uma prova de possibilidades impossíveis de uma teoria variável oculta. Ele provou da matemática que, no campo da mecânica quântica existente, ele não conseguiu encontrar variáveis ocultas!
Quais são os personagens de Von Norman! Genius Prodigy, o pai do computador. O mestre da matemática não é apenas uma palavra, e a teoria variável oculta da teoria quântica dentro de 20 anos não é tanto quanto ninguém. Felizmente, quando Bell encontrou esse muro alto na década de 1960, alguém havia aberto o caminho para ele: o físico americano David Bohm trabalhou na década de 1950 e, para o von Normanna, a possibilidade impossível de variáveis ocultas prova que fornece uma contramedida prática. Além disso, o BHUM também simplificou o experimento da localização e momento de medição muito complicados no papel EPR original em um experimento para medir a "rotação eletrônica".
Embora o teimoso sino seja um físico teórico "amador", ele tem o espírito de "ousar tocar nas nádegas do tigre". Depois de estudar cuidadosamente o trabalho da "possibilidade impossível de variáveis ocultas" de Von Noonman, ele descobriu onde o mestre estava no manuseio de matemática e física e tinha uma pequena brecha.
Em sua prova, von Norotan usa uma hipótese: "O valor médio do volume de dois observação é equivalente à soma do valor médio de cada observação". No entanto, Bell apontou que, se essas duas observações são as mesmas variáveis, ou seja, quando atendem ao princípio da incerteza na mecânica quântica, essa conclusão está incorreta.
Um pequeno episódio
Você pode inserir uma história interessante aqui. Bell apontou em 1964 que o erro de Feng Norotaman estava errado. De fato, já em 1935, uma matemática alemã pouco conhecida Grete Hermann (1901-1984) apontou os erros da matemática genial.
Grate Herman é o primeiro aluno de Emmy Noether, um famoso matemático que é conhecido como a "Rainha da Álgebra" na Universidade de Gengtine. Ela fez uma contribuição importante para a Fundação de Filosofia Matemática da mecânica quântica nos primeiros dias. Em 1935, Gilet propôs uma refutação a "Obstetrícia do Impossível" de Von Noonaman. Infelizmente, porém, o artigo de Grete Herman foi esquecido por um longo tempo. Mesmo após o erro de Bell em von Norotan em 1964, ninguém pensou no artigo de Greth Herman naquele ano. Depois de mais 10 anos, não foi até 1974 que o texto original de Grate Herman o publicou por quase quarenta anos antes de ser descoberto por outro matemático Max Jammer, direto ao matemático desconhecido. Este assunto mostra totalmente o poder das celebridades.
Grete Hermann (foto da Wikipedia)
Após o início da Segunda Guerra Mundial, Grete Herman participou ativamente de várias atividades de organizações anti -nazi. Nas décadas seguintes, ela não envolveu mais matemática e física, mas transformou seu interesse vital para a política, o que não estava relacionado ao tema.
Bell, que ajuda a "latejando"
Depois de confirmar esse pequeno erro de matemática, a Bell's Road para explorar a variável oculta foi desbloqueada. Então ele começou a conceber sua teoria para apoiar seu ídolo Einstein, tentando mover a imagem da física quântica de volta ao edifício da teoria clássica! No entanto, ele nunca esperava que ele ajudasse a pressa de Einstein e, por sua vez, provou a correção da mecânica quântica! Em seguida, usamos um pouco de matemática simples para explicar como Bell recebe sua famosa desigualdade.
Em 1963-1964, depois de muito tempo para trabalhar no Centro Nuclear Europeu (CERN), John Bell teve a oportunidade de visitar a Universidade de Stanford nos Estados Unidos por um ano. Cenário pastoral do norte da Califórnia, clima agradável nas quatro estações, vinhos de uva em fazendas próximas, praias douradas não muito longe, e a atmosfera acadêmica da Universidade de Stanford é pacífica, profunda, solta e aberta, criou a inspiração de Bell, o inspirou a EPR o profundo Pensando na falácia do paradoxo e teoria variável oculta.
Bell começou a examinar cuidadosamente se a sub -mecânica poderia usar a teoria variável oculta da LAN para explicar. Bell acredita que a teoria quântica foi bem -sucedida na superfície, mas sua base teórica ainda pode ser uma pessoa, assim como o cego tocando a imagem, espiando no leopardo e não vendo coisas mais abrangentes e profundas. Nas profundezas da teoria quântica, pode haver uma pessoa oculta fazendo uma culpa: que são variáveis ocultas.
De acordo com os pensamentos de Einstein, o estado giratório de duas partículas se dividiu de uma grande partícula no papel EPR, embora pareça aleatório, pode ser no momento em que as duas partículas são separadas (ou ou foi decidido antes. Uma metáfora dizendo que, como dois gêmeos diferentes da ovulação, sua situação genética tem sido decidida há muito Chegue a fazer isso para fazer as pessoas acreditam erroneamente que têm um sexto sentido de seis e podem se comunicar entre as distâncias. Mas, de fato, há uma série de instruções genéticas escondidas em seus genes e comandou secretamente suas ações. Depois que descobrimos essas instruções, as "mentes mentais" dos gêmeos não serão mais misteriosos. O efeito sobrecarregar do domínio é explicado.
Pessoa gira
Embora a rotação de partículas seja um conceito profundo de mecânica quântica e nenhuma correspondência clássica, aproximadamente falando, podemos usar um vetor de espaço tridimensional para representar a rotação das partículas. Por exemplo, para as partículas emaranhadas no EPR, para A e B, seu vetor de rotação está sempre na direção oposta, como mostrado no vetor vermelho e no vetor azul, como mostrado abaixo. Esses dois vetores de rotação vermelha e azul podem ser tomados aleatoriamente no espaço tridimensional. Supõe -se que essa aleatoriedade vem de uma variável oculta desconhecida L. Por simplicidade, assumimos que L só possui 8 valores discretos, l = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, que correspondem aos 8 hexagramas do sistema de coordenadas de ângulo tridimensional, respectivamente, respectivamente .
Auto -spin de partículas emaranhadas A e B em 8 hexagramas
Devido ao emaranhamento de A e B, o vetor vermelho e o vetor azul na figura devem sempre apontar para a direção oposta, ou seja, a direção do vetor vermelho é determinada e a direção do vetor azul também é determinada. Portanto, precisamos considerar apenas a orientação espacial do vetor de spin (referido como hongya) da partícula A. Supondo que a probabilidade de vermmica vermelha aparecesse nos oito hexagramas seja n1, n2 ... n8, respectivamente. Como a posição de Hongya deve ser um dos 8 hexagramas, devemos ter um deles, por isso temos:
N1 + n2 + n3 + n4 + n5 + n6 + n7 + n8 = 1
Agora, vamos descrever os vetores de spin de A, B no espaço tridimensional. A metade esquerda da tabela a seguir lista os símbolos do vetor de spin em x, y e z nessas circunstâncias possíveis.
Tabela 1 AB emaranhado Spin Vector 8 Possibilidades e o valor de 4 funções relacionadas
Agora que o sistema de duas seções A e B formou um estado de correlação, definimos várias funções associadas e usamos idiomas matemáticos para descrever com mais precisão essa associação. Por exemplo, podemos definir pxx (l) dessa maneira: observar os símbolos do vetor vermelho e o vetor azul da direção x da direção x. Se os dois símbolos forem os mesmos, o valor da função pxx (l ) é +1, caso contrário, a função pxx (função pxx (l) o valor de l) é -1. A partir dos símbolos de Hongya e Lanya listados acima, não é difícil ver que os 8 valores de Pxx (L) são -1. Em seguida, usamos princípios semelhantes para definir outras funções associadas. Por exemplo, o PXZ (L) está associado ao símbolo do vetor vermelho na direção x da direção x e assim por diante. Na metade direita da tabela acima, listamos os valores de PXX (L), PXZ (L), PZY (L) e PXY (L).
A ideia de Bell
Agora, Bell continua a pensar na maneira clássica de pensar: uma grande partícula dividida em duas partículas A e B, A, B de B parece aleatória, mas na verdade está entrelaçada de acordo com a lista acima. Então eles voaram na direção oposta. Após um período de tempo, as duas partículas A e B foram capturadas pelos instrumentos de observação das duas partes, respectivamente. As observações dos dois lados mediram a direção giratória de A e B, respectivamente. Como L é uma variável oculta desconhecida, ela é significativa apenas para o valor médio da função de associação. De acordo com os valores da Tabela 1, não é difícil prever o valor médio dessas funções associadas:
Pxx = -n1 -n2 -n3 -n4 -n5 -n6 -n7 -n8 = -1
Pxz = -n1 + n2 + n3 -n4 + n5 -n6 -n7 + n8
Pzy = -n1 -n2 + n3 + n4 + n5 + n6 -n7 -n8
Pxy = -n1 + n2 -n3 + n4 -n5 + n6 -n7 + n8
Vamos entender isso intuitivamente, o que essas funções de associação significam? Pode -se observar que o PXX representa a correlação média entre A e B quando eles são observados a partir da direção de X. Devido ao emaranhado, os símbolos de A e B são sempre o oposto; portanto, quando são observados a partir de x, sua correlação média é -1, ou seja, anti -correlação. Da mesma forma, o PXZ representa a correlação média entre seus símbolos ao observar A de X e observar B da direção de Z. Se a probabilidade de rotação em cada direção for a mesma, ou seja, n1 = n2 = ... = n8 = 1/8, obteremos PXZ a 0. As mesmas conclusões também são obtidas para PZY e PXY.
Em outras palavras, quando a probabilidade é igual, a rotação de A e B na mesma direção deve ser revertida; e se a rotação de A e B em diferentes direções deve estar não relacionada.
Podemos usar uma metáfora popular para aprofundar nosso entendimento acima: dois gêmeos A e B nunca se viram após o nascimento, e eles não conhecem a situação um do outro. Um dia, os dois chegaram a Nova York e Pequim, respectivamente. Suponha que os gêmeos sejam honestos e não mentindo. Quando a polícia de Nova York e Pequim fez a mesma pergunta: "Você é irmão?", Se uma resposta "Sim, B deve ser" não ", vice -versa. Para esta pergunta, eles não precisam se comunicar. A resposta deve estar anti -relacionada, porque a resposta para a pergunta é determinada pela ordem de nascimento (isso é semelhante à situação de Pxx = -1). No entanto, se a polícia de Nova York perguntou a: "Você está mais alto entre os dois?", E a polícia de Pequim perguntou a B: "Você está correndo mais rápido?" De acordo com nosso senso comum clássico, os dois não se conheciam após o nascimento após o nascimento , a partir dele nunca foi comparado com a altura um do outro e nunca mais se reúne. Portanto, suas respostas não devem estar relacionadas (isso é semelhante ao PXZ = 0).
Sino
Agora volte a matemática simples: fazemos algumas pequenas operações na expressão de PXZ, PZY e PXY. Primeiro de tudo, depois de reduzir o PXZ e o PZY para assumir o valor absoluto, você pode obter:
Então, usando a desigualdade do valor absoluto, temos:
Dessa forma, de (1) e (2), obtemos uma forma não equal:
Este é o famoso equipamento de sino. O mencionado acima, diferentemente do formato, é a conclusão do método de pensamento da probabilidade clássica de Bell. Portanto, pode -se dizer que é uma restrição que deve atender a essas três funções de associação sob a estrutura clássica. Em outras palavras, se duas pequenas partículas A e B são divididas em partículas clássicas, elas devem seguir as leis das estatísticas clássicas e atender aos sinos obtidos do método de probabilidade clássica!
No entanto, se considerarmos a mecânica quântica, o que acontecerá com as duas pequenas partículas A e B como partículas na mecânica quântica? Obviamente, seu comportamento é apenas duas situações: siga o estilo universal de Bell, ou não segue Bell reside. Se você seguir a desigualdade de Bell, tudo é bom! A previsão de Einstein foi realizada. As partículas na mecânica quântica também devem satisfazer o "realismo local", embora o quantum no micro mundo às vezes execute um comportamento estranho, é apenas porque existem algumas variáveis ocultas que ainda não sabemos. No futuro, sempre podemos cavar fora dessas variáveis ocultas.
O segundo caso é que o fenômeno quântico não segue o desacordo de Bell, ou seja, a teoria das variáveis ocultas não pode ser simplesmente explicada para explicar os fenômenos quânticos. Bell usa seu "Teorema de Bell" para expressar essa situação: "É impossível reproduzir todas as previsões estatísticas da mecânica quântica por qualquer teoria variável oculta local". Se for esse o caso, o mundo parece um pouco confuso! Mas não importa, Bell disse que o importante é que essas funções de correlação são as quantidades físicas que podem ser medidas em laboratório. Dessa forma, minha desigualdade fornece um método de verificação experimental para julgar a EPR e o Quantum. Bem, os físicos teóricos disseram que interrompemos temporariamente debates teóricos sem sentido e pura para deixar os futuros resultados experimentais falarem.
Emaranhamento e experimento
Antes de falar sobre o experimento, devemos mencioná -lo. Em outras palavras, usamos duas rodadas diferentes ("Up " e "Xia ") para expressar o estado quântico, o que faz com que o problema simplifique muito, porque no caso de apenas duas variáveis discretas, o estado quântico de um único A partícula corresponde apenas ao espaço bilimensional de Hilbert.
O espaço de Hillbert pode ser entendido como o espaço de eucilídeo com a dimensão para infinitas e variáveis para o plural. Um estado quântico é expresso como um vetor no espaço de Hillbert. O espaço giratório de uma única partícula é um espaço simples de Hillbert de duas dimensões. Se você considerar o estado de fiação dos dois sistemas de partículas, corresponde ao espaço de Sylbert de Siwei.
EPR
| > Harmonizar > |0 > |1 > Essência
(a)(b)
()1(b)
C1 C2 |C1|2 + |C2|2 = 1 C1 = 0 C2 = 0 |C1|2 |C2|2 |0 > |1 > A probabilidade.
(1)
C1 = 0.8 C2 = 0.6 0.82 = 0.64 0.62 = 0.36 64 % 36 %
| >
|1 > |2 > | > | > (1) (C1 = 1C2 = 0)(C1=0C2=1) ( = 1)
A B |0 > |1 > (A1, A0) (B1, B0) 4 A1B1A1B0A0B1A0B0
4 4 C1, C2, C3, C4 ()
(A0 + A1) (B0 - B1) Ci
A A B A A B 1
1 A0B1 A1B0 A0B1 A1B0 A A 0 1 A B A A B A B
|1 > |2 >
(2)1 -cos
xyz 3 60° Isto é:
|-1/2 - 1/2| = 1 1 - 1/2 = 1/2
Resultados experimentais
O exemplo agora mostra agora que a teoria quântica violou o estilo exclusivo de Bell. Qual é o resultado experimental? Embora o emaranhamento seja uma forma comum em sistemas quânticos de várias partículas, não é tão fácil obter um bom emaranhado em laboratório. Com o emaranhamento de alto emaranhamento, alta eficiência e emaranhamento estável e confiável, é possível verificar em laboratório verificar os sinos que mencionamos na seção anterior e fazer de Einstein e forças quânticas que estão erradas. Também é possível Aplique emaranhamento quântico às tecnologias de comunicação e engenharia de computadores para obter alta tecnologia emocionante, como "transmissão quântica" e "computadores quânticos".
No início dos anos 1970, um jovem entrou no laboratório de "Sra. Wu" (físico chinês Wu Jianxiong) da Universidade de Columbia. Observando a situação dos fótons emaranhados, era um par de fótons de alta energia gerados durante a aniquilação de positivos e elétrons negativos. Naquela época, a sra. Wu não se importava muito com o problema levantado por jovens estudantes, mas só pediu que ele falasse com seu estudante de graduação Casti. O jovem chamado Claus, nascido na Família Física da Califórnia, EUA, porque seu pai, tio e parentes em casa são físicos. A questão, mais tarde, ele entrou na Universidade de Ciência e Tecnologia da Califórnia nos Estados Unidos e foi influenciado por Ferman. Ele começou a pensar nas questões -chave na teoria básica da mecânica quântica. Ele discutiu algumas idéias com Ferman e disse a Fei Man que decidiu usar experimentos para testar a desigualdade e o paradoxo da EPR de Bell. Segundo ele, ele mais tarde brincou e descreveu a reação feroz de Ferman na época: "Ferman me jogou fora de seu escritório!"
O teorema de Bell e a irresponsabilidade de Bell são conhecidos como "um dos progressos mais importantes da física". Depois disso, a forma irresponsável de Bell foi aprimorada por um trabalho de dois grupos (CHSH) que estava emaranhado juntos, chamado CHSH. Os nomes dessas quatro pessoas são: Claus, Hone, Wicani e Holt. Os jovens mencionados acima são um deles. Embora Creme tenha dito a Ferman que ele tinha que usar experimentos para testar o teorema de Bell, e Ferman estava tão empolgado em expulsá -lo do escritório. Mas Claus acredita firmemente na necessidade de experimentos. Ele sempre se lembra de uma sentença que seu pai, que também é um físico, costumava dizer: "Não acredite facilmente nas várias belas teorias construídas pelos teóricos. Olhando para trás, olhe para os dados originais que você Entraram no experimento! "Mais tarde, Claus e seus colaboradores realmente se tornaram a primeira pessoa a verificar a verificação dos experimentos de desigualdade de CHSH -Bell.
referências
Heisenberg W. Zeitschrift für Physik, 1927, 43: 172
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Schrindinger e. O que é a vida? O aspecto físico da célula viva, 1944.
Baseado em palestras entregues sob os auspícios do Instituto de Dublin de AdvancedStudies no Trinity College. Dublin, em fevereiro de 1943
Em uma conversa com Timothy Ferris (4 de abril de 1983), conforme citado no The Who Shebang (1998) por Timothy Ferris, P. 345
Einstein A, Podolsky B, Rosen N. Phys. Rev., 1935, 47: 777
Schrindinger E. Naturwissenschaften, 1935, 23: 807-812; 823-828; 844-849
Fang Lizhi. Física e simplicidade -Lada sem leis. Anhui Science and Technology Press, 1982
Zhang Tianrong. Science and Science and Technology Management, 1985, (2): 19
Este artigo é selecionado das edições 4, 6, 9 e 11 edições de "física" em 2014 e nº 1 e 3, 2015 Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências.
