周達智 (tc) : 【書評】讓愛因斯坦夢碎的超距幽靈
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科學史正悄然越過分水嶺。上月 21 日，荷蘭 Delft 大學團隊率先完成始自 70 年代的「貝爾不等式」實驗，首次嚴謹地否定「近距唯實論 (local realism) 」，承認令愛因斯坦「毛骨悚然」的超距作用存在。發表論文的 Nature 期刋以《量子力學：實驗判定近距唯實論已死》為題報導，「基礎科學的近距唯實論的假設與量子力學有矛盾，而後者的預測現已在無漏洞的實驗當中得到證實」。有中文媒體誤為「超光速瞬間移動」的科學幻想，懵然不知，動搖科學根基的「超距 (non-locality)」幽靈已重臨物理世界。
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今年是物理學大日子。百年前，愛因斯坦發表廣義相對論，取代瞬間隔空傳遞重力的牛頓學說。近距唯實論自此主宰物理世界，一切現象只能在光速可及的近距時空內發生。 1915 年 11 月 25 日那天，愛因斯坦將超距作用逐出古典物理世界，卻想不到，幽靈就藏身在他世紀初共同創立的微觀量子世界。os.tvboxnow.com2 ~- u6 y1 A0 o) S, R0 E! C
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在量子世界，一切在測量前都不能確定。假如有兩顆曾在近距纏繞的粒子，分離後測量其一，另一必同時顯現同一結果；其間猶如心靈感應的同步關連，無分因果，無遠弗介，就是薜定格稱為「量子纏繞」，愛因斯坦視為 Spooky 的超距作用。在新書 "Spooky Action At A Distance” 中，作者 George Musser 以兩個魔術錢幣作比喻，即使相隔星際之遙，它們永遠都會擲出相同結果。tvb now,tvbnow,bttvb$ p8 G4 q4 s& w4 R! ^8 p0 q) D
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5 C3 ?4 A6 F1 E. A( L3 m: `6 ?; B Zos.tvboxnow.com1935 年，愛因斯坦與量子力學之父波爾展開一連串歷史性激辯後，聯同兩位年輕同事發表後世稱為 EPR 的經典論文，透過分析纏繞為一體的兩顆粒子的共同波函數，論證其物理特性客觀地存在，留下一句「不被觀察的月亮不存在嗎？」名言質疑量子世界的真實。在愛因斯坦的古典物理世界，存在先於觀察，「這邊的粒子不會理會你怎樣打擾那一邊的粒子」。既然量子纏繞確實存在，就只能假設，量子學說以外有隱藏的因素操縱結果，造成遙距同步的現象。因此， EPR 論文指控，量子學說描述的物理世界並不完整。tvb now,tvbnow,bttvb! r% N' |/ g: K" J- [2 [
0 C- x0 p2 g% i8 F% ios.tvboxnow.com然而，「不完整」的量子學說百年來推動科技發展，完成基礎物理的標準模型，成就無庸置疑。不過，愛因斯坦終生未能擁抱量子，並非只因 “God doesn’t play dice” 。令他耿耿於懷的，是 EPR 論文未有明言的超距作用：tvb now,tvbnow,bttvb# H0 D: {- }) R E: g
上帝的旨意難以窺探。但我從不相信上帝擲骰子的同時，使出心靈感應法子。
0 b: f: j' a* L) V& [9 y$ v 1964 年，John Bell 進一步證明，沒有任何隱藏的因素能解釋量子纏繞的超距作用，並由 EPR 的思想實驗伸延至一個可供測量的不等式，令近距唯實論得以通過科學實驗接受審判。科學哲學家 Tim Maudlin 去年曾在「貝爾不等式」 50 週年之際，總結這個艱澀難明的定理：在任何世界，若在其中進行的遠距實驗違反不等式，該世界必非近距（即容許超距現象）。tvb now,tvbnow,bttvb H* z6 P2 z7 |* k6 C' b
在 Delft 團隊的歷史性實驗，纏繞狀態中的電子相隔 1.3 公里，通過高速隨機的測量杜絕低於光速交流的可能性，亦堵塞了一直存在的其它漏洞。實驗結果違反貝爾不等式，宣告超距作用存在於我們的現實世界。
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不過，超距作用並不構成「超光速瞬間移動」的可能性，亦不能用以傳遞訊息。光速依然是一切交互作用的極限。不過， Delft 團隊的無漏洞量測量技術能令密碼傳訊牢不可破，推動早已走在科學哲學爭論之前的量子技術。tvb now,tvbnow,bttvb- B- Y' }6 ^. [. C+ s! [0 ^' h
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超距作用已震撼物理世界的根基，短短千字未能觸及皮毛。 George Musser 及時出版新作，是最好的入門。 |
發表於 2015-11-20 01:25 AM
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