2022诺贝尓物理学奖的通俗解读爱因斯坦秩序世界与量子力学

2022诺贝物理学奖颁给的是 -- 量子纠缠理论 vs 爱因斯坦秩序世界 -- 在微观世界谁对谁错的实验室最终证明。

量子纠缠理论确立并非什么新鲜事，几十年来随着相关物理实验的深入，胜利的天平早就倒向了量子纠缠一边，这一次颁奖，只不过将这一结论再一次实锤了。

量子纠缠理论 vs 爱因斯坦秩序世界的解读有很多，我觉得汪洁老师在<<时间的形状>>一书中的描述精彩易懂，也不需要任何数学物理学基础，我在这里摘录一部分，并与我自己的理解归纳如下：

1915年，爱因斯坦发布了广义相对论，这一理论在随后的十几年里通过了各种实验的考验，在解释宏观世界上取得了巨大的成功。而量子力学在微观世界的解释，第一次冲击了爱因斯坦的秩序世界。

著名照片无需多言

对此，在1935年爱因斯坦（E），罗森（R），波多尔斯基（P），三人共同发表了“量子力学是否完备”的论文，也就是著名的ERP思维实验。

该思维实验可以简要的概括为：

1）某一时刻，因为外力，一个基本粒子一分为二，即L粒子，R粒子在分离后越飞，相距越远。

2）在足够远的时候，去观察L粒子的“自旋”，根据角动量守恒定律如果L粒子是左旋的，则R粒子必定是右旋的。（这里的左旋右旋只是简化，实际要更复杂）

那么L粒子的左旋和R粒子的右旋究竟是在哪一刻决定的呢？

a）是在粒子一分为二那一刻就决定了。（爱因斯坦的秩序世界）

b）还是在观察到L粒子左旋后，R粒子的右旋才被决定。（量子力学世界）

爱因斯坦在论文中质疑：如果是b成立，难道L粒子和R粒子进行了超光速的信息传递，瞬时决定了自旋方向？（这将直接挑战爱因斯坦的秩序世界，因为在爱因斯坦的世界没有物质能超光速）

对此，量子力学的代表人物波尔试图进行调和，即相对论没错，量子力学也没错。波尔的解释是，我们应该把L，R粒子看作一个整体，称为量子纠缠态，这种纠缠与空间无关，相隔再远，他们无需超光速传递信号，永远纠缠在一起。即量子纠缠。

然而ERP思维实验过于超前，没有办法在实验室验证。这一戏剧化的冲突，悬隔在那里，直到数学天才--贝尔的出现。

贝尔

贝尔提出的贝尔不等式使得ERP思维实验能够在实验中验证。

｜Pxz - Pzy｜<= 1 + Pxy

贝尔不等式的具体内容，以及实验验证办法比较复杂，感兴趣细节的朋友可以另做研究。我这里只说结论 --

A）如果L，R粒子在一分为二时就决定自旋方向的话，则贝尔不等式成立。

B）如果在观测L粒子自旋方向后，R粒子自旋方向才被决定，则贝尔不等式不成立。

贝尔不等式的提出，使我们的实验物理学家们，有办法用实实在在的物理实验去验证ERP猜想的结果 -- 究竟是爱因斯坦正确，还是量子力学派正确。

到此为止，结论来了： 直到今天，物理实验的结论是B，即贝尔不等式经过大量实验被证明不成立，2022的诺贝尔物理学奖就是颁给了那三位证明了贝尔不等式不成立的实验物理学家。

这一结论的根本意义在于，爱因斯坦的秩序世界在微观世界不成立，而量子力学到目前为止成立（到今天没有被证伪）。

这一结论，使我们在定域性，实在性这两个爱因斯坦秩序世界的根基只能二选一保留一个 --

A）真有超光速信号存在，两个光子瞬间交换了信号。（选这个定域性将崩塌）

B）量子自旋不是一个客观实在，只有在我们观测后状态才确定。（选这个实在性将崩塌）

到此事情讲完了，最后谈谈我的担忧。以上这些内容都不是什么新鲜内容了，我1997年读高中，我们的物理老师闲暇时，会和我们聊薛定谔的猫，黑洞，光速之类的趣事，二十多年过去了，现在的诺贝尓物理学奖还在颁给验证量子纠缠相关的科学家们，难道真像三体小说所说的那样，我们的科学世界被智子锁死了？

计算机互联网，虚拟现实的发展飞速，究竟是在促进科学发展，还是在锁死科学的发展？我们的未来的爱因斯坦，波尔，贝尔们会不会沉迷在互联网和原宇宙的世界，而停止了探索真实的世界？面对我们充满迷雾的真实世界，需要真正的天才，刻苦的扎实的去做研究，我们这些平凡之人，翘首以盼，有生之年，能看得到迷雾后面的真实世界么？