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贝尔不等式使物理学家们用具体实验来验证ERP佯谬成为可能。 ERP佯谬是爱因斯坦和波多尔斯基以及罗森联合提出的一个思想实验。天才的爱因斯坦建立了相对论，可是在他内心深处仍然渴望经典实在的世界，这方面他是保守的。因此为了反驳量子理论，爱因斯坦提出了他的诘难：想象一个大粒子衰变成两个小粒子反向飞开。如果粒子A自旋为“左”，粒子B便一定是“右”，以保持总体守恒。按照量子理论，在观察之前，它们的状态是不确定的，只有一个波函数可以描绘它们。当彼此飞离数光年后，我们开始观察粒子A，它的波函数坍缩了，瞬间随机选择了比如说“左”旋。此时粒子B也必须瞬间成为“右”旋了。那么B是如何得知A的状态呢？难道有超光速信号来回于它们之间？这显然违背了相对论。 1982年，法国奥赛理论与应用光学研究所的阿斯派克特小组第一次在精确意义上对EPR作出检验，这个实验被命名为阿斯派克特实验，实验结果毫无悬念的证明了量子理论的胜利，贝尔不等式不成立！之后若干物理学家多次重复检验，结果一致。阿斯派克特系列实验是20世纪物理史上影响最为深远的实验之一，甚至可以和1886年迈克尔逊—莫雷实验相提并论。 面对实验结果，人们面临选择，要么保留实在性，要么保留定域性。二者至少必须放弃一样。如果保留实在性，定域性就必须放弃，这就意味着存在一种物理信号可以超光速传播。而这与众多实验事实验证过的相对论相矛盾，显然不可取。那么保留定域性，放弃实在性呢？这种选择是痛苦的，大多数人并不表态，也许是默认？因为这似乎是唯一的选择。的确，这就是目前对量子状态的一种主流看法，量子处在多种可能性的迭加态。当我们进行观测行为的时候，几率波函数塌缩，一种状态被决定下来。至于这究竟是怎么发生的，没有太多人去探究。这个领域像个黑洞，我们只能猜测，真相是什么，谁也说不清。 如果说阿斯派克特实验让人们还保留一些经典世界定域性的希望，那么下一个实验——延迟选择实验将彻底摧毁人们的这最后一点希望。 延迟选择实验是美国理论物理学家惠勒在1979年提出的一个思想实验，这个实验的基本思路是，用涂着半镀银的反射镜来代替双缝。一个光子（电子也是一样）有一半可能通过反射镜，一半可能被反射，这是一个量子随机过程。把反射镜和光子入射途径摆成45度角(如下图所示)，那么它一半可能直飞，另一半可能被反射成90度角。但是，我们可以通过另外的全反射镜，把这两条分开的岔路再交汇到一起。在终点观察光子飞来的方向，我们可以确定它究竟是沿着哪一条道路飞来的，如果检测器1在响，说明光子经由直飞的ADB线路传播过来，如果检测器2在响，说明光子经由反射的ACB线路传播过来。但是，我们也可以在终点B处再插入一块呈45度角的半镀银反射镜，这样，两束光线将重新组合，这会引起波的干涉效应，于是，进入1和2的光束强度分别与两束光在组合点处的相对位相有关。这些位相能通过调整光程长度而改变。特别地，可能这样安排位相，使得互相干涉导致进入1的光强为零，100％的光进入2。 按照保留定域性的量子理论观点，如果不插入第二块半镀银镜B，那么光子经由确定的线路ACB或者线路ADB传播，最终在检测器1或检测器2处得到光子的信号。如果插入第二块半镀银镜B，我们观测手段发生改变，光子立即以量子迭加态同时经两条线路穿过B并发生干涉。总之，如果我们不在终点处插入半反射镜，光子就沿着某一条道路而来，反之它就同时经过两条道路。现在，关键点是第二块半镀银镜B插入还是不插入，这个决定可以延迟作出，直到一个确定的光子已经快要到达终点时才决定。这样，我们可以在事情发生后再来决定它应该怎样发生！这是与定域性直接相违背的。 在提出这个设想5年后，马里兰大学的卡洛尔.阿雷（CarrollAlley）和其同事做了延迟实验，验证了惠勒的这一设想。与此同时慕尼黑大学也作出了类似结果。 延迟选择实验甚至在宇宙尺度上也具有可操作性。1979年月29日，瓦尔希（Walsh）等人用2.1米光学望远镜发现了一对相距5.7角秒的类星体0957±561A，B。它们的亮度差不多。等级均为17等，光谱中有相同的发射谱系，谱线的宽度和强度相同。它们曾被认为是两个不同的类星体。二者分开的视角是6弧秒。现已证明：二者实际上是一个类星体由于引力透镜原理所成的两个像。而这个双像成为在地球上进行宇宙尺度的延迟选择实验的天然光源。惠勒提出了一个实验装置，将望远镜分别对准两个类星体像，利用光导纤维调整光程差，并将光子引入实验装置，就可以完成星际规模的延迟选择实验。也就是说，我们是否插入第二块半镀银镜B，将决定上亿光年前就已发出的光的路线，物理世界的定域性在此被推翻。 有意思的是，引力透镜现象是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，引力透镜现象的存在是广义相对论的一个直接验证，而基于引力透镜的延迟选择实验却直接否定了相对论的基础，即光速为物理世界的最大速度。量子理论和相对论的矛盾在这一个实验中被彻底揭露。二者都是被无数实验现象证实的理论，我们无法放弃任何一个理论。两个自成体系的逻辑公设系统，在描述同一个世界的时候产生了一个悖论：引力透镜现象证明了相对论的正确，而基于引力透镜的延迟选择实验，却推翻了相对论的定域性基础。我们的世界到底是怎么一回事？是世界欺骗了我们还是我们被自己欺骗？ 延迟选择实验和阿斯派克特实验是任何试图解释量子世界奇异特性理论的试金石，那些试图保有经典世界实在性和定域性的企图在这两个实验面前都将无法自圆其说。我们无须再做无谓的尝试，相对论与量子论的矛盾实际上已经明确的告诉了我们，并不是理论有问题，而是理论的公设有问题。当爱因斯坦在与玻尔争执的时候，哥德尔可能在心里说：看吧，我早就说过任何具有公设的系统都是不完备的。所以你们的争执也是迟早的事！ 的确，用相对论无法解释量子的古怪行为，而量子论自己都无法解释量子的行为，更不要说去解释相对论了。 现代科学面临着一种尴尬的境地，如果不从根本上进行反思，这种悖论恐怕无法化解。我们不妨回味一下玻尔的观点：“物理学不告诉我们世界是什么，我们只能说观察到的世界是什么。”大家是否注意到，玻尔的观点与佛家的理论不谋而合！前面我们说过，佛家的观点认为，没有一个独立于观察者之外的世界，每个人所感知到的世界，只不过是自己无明分别念所产生的幻象。既然如此，我们能否从佛学的角度来解释粒子的古怪行为，并最终化解相对论与量子论的矛盾呢？ (发布者: 欢迎投稿，网站:无量光佛教网，讨论请进入:佛教论坛) |