诺贝尔物理学奖揭晓的背后，贝尔功不可没， 爱因斯坦并非不可挑战
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2022-10-06 18:25:39 -
光子晶体科技
今年的诺贝尔物理学奖颁给了三位物理学家，以表彰他们通过光子纠缠实验，确定贝尔不等式在量子世界中不成立，并开创了“量子信息科学”这一领域。
是不是很难懂？简单说，今年物理学奖的关键词是“量子纠缠”。
什么是量子纠缠？这就必须首先要提到爱因斯坦全力捍卫的“局域性原则”，它是指：任何两个不在一个地方的事物要想用信号彼此联系，最快的信息传递也不能超过光速。反之，如果两个事物之间的联系速度超过了光速，爱因斯坦将这它称之为并不存在的“幽灵般的超距作用”。可物理学家波尔却认为这种作用一定存在，即两地能够“隔空地、即时地”联系。只不过，他也并不能用实验证明自己的观点罢了。
为了证明“局域性原则”是正确的，作为爱因斯坦的追随者，贝尔提出了著名的“贝尔不等式”，他本意是希望人们用实验证明他的不等式是成立的，可事与愿违，如今三位物理学家相继用实验证明了，在量子世界里，贝尔不等式不成立。也就是说，在量子世界里，爱因斯坦所谓的不能存在的“幽灵般的超距作用”真的存在！
因此，当今国际物理学界普遍认为，量子纠缠的现实存在颠覆了经典的力学时空观，对此贡献最大的人应当是贝尔，贡献第三大的是爱因斯坦，而贡献第二大的才是这三位物理学家。
为什么说贝尔贡献最大呢？1964年，英国物理学家约翰·贝尔（John Stewart Bell）提出了贝尔定理和贝尔不等式，使“EPR佯谬”成为了一个可以实验检验的问题——量子是非定域性的吗？贝尔把爱因斯坦的一个思想实验，利用简单精巧的逻辑，转换成一个可以用实验来实证的不等式：贝尔不等式，提供了一种验证经典物理和量子物理本质差别的实用方法。
今年诺贝尔奖的得主，通过多年不懈的努力，设计出精巧的实验，毫无疑义地验证了微观粒子学不符合经典力学——统计力学下的贝尔不等式，从实验上验证微观世界并不是我们尚不理解的经典力学，而是具有和经典力学完全不同的量子特性。贝尔是这一发现的二传手，这一发现明确无误的揭示了传统力学和量子力学的差别，他如果不是去世的太早，得诺贝尔奖是荣致实归。
既然提到二传手，那就不得不说事情的始作俑者，我们又得回到我们伟大的爱因斯坦。爱因斯坦是量子力学的奠基人之一，但是他对量子力学的波尔诠释意见非常大，以至于他把他的后半生用来找出量子力学波尔诠释中的漏洞。他最著名的名言就是上帝不是掷骰子的。那么为什么上帝不是掷骰子的呢？爱因斯坦和他的合作者提出了著名的量子力学的超距离作用的佯缪。也就是如果量子力学的波尔解释是正确的话，那么纠缠的量子之间的作用将是超距离的，不是局域的。作用的局域性在经典物理中的根深蒂固，是经典物理中的基本原则之一。
爱因斯坦通过思想实验得到这一佯谬，深刻的揭示了经典力学和量子力学的本质差别。他甚至可能根本没有想到过做这一次思想实验，就高傲的和量子力学的哥本哈根学派说，你看你们错了吧！如果不是爱因斯坦站队过早，把这个思想实验只当做一个实验提出来，爱因斯坦实际上是对这一诺贝尔奖贡献最大的。又如果爱因斯坦活得足够长的话，在100年后又可以得一个诺贝尔奖。当然对于老爱来讲，多一个诺贝尔奖，在他可以获十几项诺贝尔奖的篮子里，也就多一个小芝麻而已，不足挂齿，还不如和老对手波尔口炮来的爽。
接下来的故事大家就都知道了，2022年诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯佩克特，约翰·克劳瑟和安东·泽林格，表彰他们通过光子纠缠实验，确定贝尔不等式在量子世界中不成立，并开创了“量子信息科学”这一领域。
关于贝尔不等式的三级跳，深刻地揭示了微观世界并不遵从人类从宏观世界概括出的经典力学。那么经典力学的本质是什么呢？经典力学的本质就是局域实在论。微观世界遵守的物理规律不可能即满足局域论，又满足实在论！完了！经典物理在微观世界完了。
这标志着从伽利略开始，由牛顿奠基，麦克斯韦集大成，爱因斯坦完美收官的经典力学，在微观世界倒了！而且说不定20年之内，“量子擦除实验”又会再得一个诺贝尔奖！“量子擦除实验”冲击的就不仅仅是经典力学，而是对于整个经典时空观的冲击，说白了是对因果定律的冲击。想想都可怕。
