约翰·贝尔的论文,让同事的袜子出名了

作者: 路易莎·吉尔德

来源: Physics Today 68 (7), 40–45 (2015); https://doi.org/10.1063/PT.3.2847

发布日期: 2024-05-16 19:19:08

约翰·贝尔的论文探讨了量子纠缠与经典相关性之间的差异,以伯尔特曼的袜子为例,讨论了量子力学中的不可分离性。贝尔定理指出量子力学世界的构成实体既不是“定域因果性”的,也不是“完全可分离”的,更不是“被观察才有实在性”的。这一发现令物理学不得不做出一个艰难的选择。

1980年,物理学家约翰·贝尔与同事伯尔特曼在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)相遇。约翰·贝尔在每周的茶会上第一次遇见了赖因霍尔德·伯尔特曼,他自然不知道,这个留着短须的瘦瘦的奥地利年轻人当时混穿了袜子。伯尔特曼也没有注意到,尽管贝尔是个素食主义者,他却穿了双皮鞋。

在这样一个巨大而冷冰冰的地方,贝尔认为,新来者理应受到热情的欢迎。他之前没见过伯尔特曼,于是主动上前打招呼,以远离故土近二十年仍不改的爱尔兰口音说道:“我是约翰·贝尔。”对于伯尔特曼来说,这是一个熟悉的名字。事实上,对于那些研究正在贝尔和伯尔特曼脚下发生的高速碰撞(也就是称为“粒子物理”和“量子场论”的学科)的人来说,这个名字几乎尽人皆知。

1964年,贝尔在加州休假时,提出了“贝尔定理”,指出量子力学世界的构成实体既不是“定域因果性”的,也不是“完全可分离”的,更不是“被观察才有实在性”的。这一发现令物理学不得不做出一个艰难的选择。1978年和1981年,伯尔特曼在维也纳大学工作时,偶然发现了贝尔的一篇论文,标题为《伯尔特曼的袜子与物理实在的本质》。

这篇论文探讨了量子纠缠与经典相关性之间的差异,以伯尔特曼的袜子为例,讨论了量子力学中的不可分离性。

贝尔的论文指出,量子纠缠实际上与伯尔特曼的袜子并不是一回事。在量子力学中,并不存在一个品味特别的大脑来主动协调相隔遥远的粒子,这时难免会让人把其中的原理想象成某种魔法作用。21世纪伊始,距离这个概念被提出时已经过了四分之三个世纪,但物理学家对其中的“魔法”仍然没有一个清楚的解释。不过,人们已经隐约感觉到了突破的希望。

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