本文摘自科技学术派,侵删。
光在日常生活中是很常见的,无论是人造光或是自然光,在人类生活中都起着十分重要的作用。
尽管它看上去很平常,但是要想真正地进行研究,却使很多科学家大伤脑筋。
光对于人的一生来说是非常重要的

关于光最着名的实验有哪些?这恐怕只有一个答案,那就是光的干涉现象。光的干涉问题是物理学中重要而又复杂的课题之一。许多科学家都在为它进行着不懈地努力。那一定是物理界轰动的双缝干涉实验。
这个实验为了什么?为什么要研究这个问题?它与我们日常生活有何联系呢?在此,让我们一起来探索一下:1.什么叫量子态?量子态有哪些类型?它们之间存在怎样的关系呢?结果怎么样呢? 量子力学里说的量子纠缠呢?
贝尔不等式到底是什么?它在理论上是否成立,在实践中能否实现呢?本文试图对这些问题做出回答。贝尔不等式检验的历史回顾贝尔不等式检验作为一种有效地检验方法,最早出现于19世纪中叶。为什么说这是对世界真实存在性作出的裁决呢?
双缝实验

双缝干涉实验
物理学界关于光的基本组成问题历来存在着争论,有人认为光是由粒子组成,也有人主张光是由波组成。
双方各执己见,无法说服对方,因此决定一起做一个实验,看看光是怎样组成的,这是双缝干涉实验产生的原因。
实验中,科学家们将一个“复杂”的物体放在一盏灯下,然后用灯光照射它,再将一块长、宽、高各有两条缝的不透明板放在另一平面上,最后把它放在一个透明的屏幕上。
它们放在水平线上,科学家只要观察光线穿过双缝后屏幕上出现的形状就能得出结论。
双缝实验装置

若屏幕显示两条杠,则表示光是从粒子中形成的,若出现干涉条纹,则表示光是由波形成的。
结果这个实验没能解决双方之间的纠纷,因为在实验过程中竟有两个不同的效果,摄像机里录制的图像与人肉眼所见存在着差异。
这使科学家很害怕,组成光线的物质会不会觉得他们是在观察呢?
尽管科学家们后来用波粒二象性这一结论来解释这一现象,但是这个实验仍然给物理学界带来了巨大影响。
双缝实验结果:光有波粒二象性
量子纠缠
量子力学是一个非常玄幻的学说,很少有人能说他懂量子力学,就连对量子力学有重要贡献的科学家都在不断地强调他对真正量子力学的一无所知。
量子力学中存在着许多“不正常性问题”,比如量子纠缠现象就是其中之一。
量子纠缠是指在创造一对粒子时,一旦建立起其中一粒子的性质,另一粒子的性质便自动地表现出来。
量子纠缠现象

举例来说,一双鞋分别位于宇宙的两头,你只需决定其中一头的鞋是左脚鞋还是右脚鞋,就算另一只鞋远在天边,你也会立刻了解到这只鞋的性质。
量子纠缠现象(QD)认为,不管事物在多远的地方,与此有关的事物的性质都能推断出。
玻尔和爱因斯坦对此做出了重要贡献。
尽管爱因斯坦是量子力学最重要的奠基者之一,但他并不赞同这个系统的很多理论,特别是玻尔领导的哥本哈根学派。
爱因斯坦本人也不承认自己是量子力学真正的奠基者。

在爱因斯坦看来,物质的性质是天生的,总是在其自身中存在着,并不随观察到的变化而变化。
而玻尔则认为粒子是一种叠加态,在一定条件下可以发生坍塌和消失等现象,但是这种变化不是由具体属性决定的。
大多数人会同意爱因斯坦的看法,毕竟按玻尔的话说,世上的事只因人类的观察而发生,而实际上却没有这种情况,实在令人难以接受。
薛定谔关于猫的思想的着名实验也被视为对玻尔的话最好的回击。
薛定谔认为,如果把一只猫关入一个装了少量镭和氰化物的封闭容器里,那么镭也许衰变了,也许没有衰变了,衰变了的猫死亡了,没有衰变的猫生存了。
玻尔发现了粒子叠加态有衰变和没衰变两种情况,但他没有给出实验上观察到的叠加态。
很明显,这是一个不可能出现的状态.为了了解这个结果,你必须打开容器来决定。
薛定谔的猫

爱因斯坦对量子纠缠现象也有同感,但是他相信这两种纠缠量子的关联是内在的。
他还提出了一些新的物理量来描述这种关系,这些物理量被称为爱因斯坦所说的隐变量。
当然,玻尔却不是这样认为的,他认为两粒子间的关联具有任意性,不存在内在物理量,即没有隐变量。
然后一个是约翰。 贝尔的美国数学家在他写的《数学与哲学》一书中提到,在数学分析中,"有两个问题需要证明:第一是什么?第二是为什么?""第一问题。第二问题。"约翰。 斯图尔特。 贝尔的男人挺身而出说了自己的主意。他想出一个不等式来确定隐变量是否真实。
约翰。

斯图尔特。 贝尔
贝尔不等式的判断
事实上,贝尔不等式是两个概率问题,若等式左边比右边小,那么就证明了隐变量的存在性,爱因斯坦说得对;若左边比右大,那么就说明粒子间没有内在联系,玻尔判断正确。
其实做这个判断并不困难,如果你把a粒子当作垂直上升的箭,而把b粒子当作垂直下降的箭,你想象他们之间用钢筋相连。
贝尔不等式

然后只需找出他们中间是否真存在一根钢筋,即可确定隐变量的存在性。
因为如果这条钢筋是真的,无论a箭头如何运动,b箭头都会随之运动,而且其指向总是相反。
如果没有钢筋,这两个箭头可能改变方向。
该实验非常简单,但由于它是通过不同的视角进行观察并记录下来的,因此它需要收集大量资料和数据才能够做出结论。
科学家通过数十年来不断地观察分析,终于得出结论:粒子间不存在隐变量,符合玻尔判断。
依此而论,则物质状态只在人类观察中存在,其实万物皆在叠加态中。
宇宙是不真实的吗?
如果事物只有观察才能决定并存在,那我们的家庭,朋友以及宇宙里的太阳,月亮是否也因为被人观察而存在呢?
这样想也太可怕了吧,尽管世界的真实性从来就有人对它提出了质疑,但是最初几乎总是唯心主义才有了这种看法。
唯心主义认为,世界上所有的物质都是人自己的思想所创造的,实际上它本身就不存在。
唯物主义则认为世界上的任何事物都是在一定条件下产生的,所以我们可以用唯物主义的观点去看问题,而不能用证据证明的方法来看待事物,这就是唯心主义。
尽管在哲学中讲事物的性质是先天就有的,而且早已确定下来,唯物主义还被视为认识世界、改造世界的主心骨。
马克思

但量子力学的这些思想似乎正一点一点地颠覆着人们固有的认识,就连量子力学的理论都是在相互矛盾之中发展起来的。
在这种情况下,我们是否可以通过对这些理论的研究来了解它们所代表着的不同思想以及它们之间的区别和联系,从而更好地理解这些理论背后隐藏着的一些玄而又玄的东西,尤其是其中所包含的一些重要的玄而又玄之处,这对于我们深入理解这些理论的内在含义有着非常重要的意义。
量子力学和马克思主义哲学都是检验真理的唯一标准。
但若如实验结果所言,事物间并不存在着内在联系,那为什么不和哲学观点相冲突呢?
物理学就是这样一个例子。

尽管量子力学存在着很多争论,但是量子力学的确是物理学界对人类的重大改进,科学家认为量子力学是未来人们探索宇宙的工具。
宇宙中有很多奇异之处不能被经典物理学理论所解释,后来也不知会发生什么情况或现象,量子力学是微观粒子研究的最重要理论之一,在物理学界具有非常重要的地位。
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