你错了，爱因斯坦先生！【诺贝尔物理学奖预测——贝尔不等式】

还有几个小时，诺贝尔物理学奖就要公布了。在此我来做一个小小的预言。我认为今年的诺贝尔奖会颁发给Aspect、Clauser和Zeikinger，因为他们对于贝尔不等式验证的贡献——他们的工作真的很重要。他们的工作向爱因斯坦宣告——对不起爱因斯坦先生，在量子力学方面，您真的错了！爱因斯坦虽然提出了“光量子”的概念，打响了量子力学革命的发令枪；但是他并不支持玻尔所创立的哥本哈根学派关于量子力学的诠释，所以他一直在寻找哥本哈根学派理论的漏洞。在哥本哈根学派的量子力学诠释中，有一个叫做不确定性关系的奇怪的东西。根据不确定关系，一个微观粒子的位置和动量无法同时准确确定。如果该粒子的动量确定得准确，则位置完全无法确定；而如果位置能准确确定，则动量完全无法确定。这一次，爱因斯坦对不确定性关系进行了攻击。不确定性关系在那篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗？》的论文中，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（分别是E、P、R）三人设计了著名的EPR思想实验——正是这个思想实验，为我们打开了量子通信的大门：爱因斯坦的EPR论文比如现在有A/B两个相互作用的粒子，在它们分开后分别向两个方向移动。由于不受外力，所以这两个粒子动量守恒。当这两个粒子足够远时，此时我可以精确测量A粒子的动量 pA，而由于动量守恒所以 pB=-pA；而此时爱因斯坦假设由于这两个粒子足够远，所以对于A的测量并不会干扰到B（定域论），那么如果同时我们精确测量到了B粒子的位置 xB，那么我们就同时精确得到了B粒子的位置和动量，也就违反了不确定性关系。在这里，爱因斯坦做了定域论的假设，也就是认为当A/B粒子相隔无限远时，对一个粒子的观测不会对于另一个粒子的状态有任何的影响。这个问题引起了玻尔的极大重视，他放下了几乎一切工作来思考这个问题。在5个月后，在同一个杂志上，玻尔发表了回应，甚至也用了完全相同的标题以针锋相对——《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗？》。玻尔的反驳论文总的来说，玻尔从三个方面对于EPR佯谬进行了反驳。1. 重申了“物理真实”的含义，即只有观测到的才可以说是物理真实的；2. 说明了观测一定会对体系的其他变量造成影响（如果两个变量是不对易的）；3. 说明了哪怕两个粒子相距无限远，对于其中一个粒子的观测也会影响另一个粒子的状态——也就是定域论不成立。对于玻尔的解释，尤其是第3点，爱因斯坦是不满意的。直觉告诉我们，两个粒子都已经无限远了，对于其中一个粒子的测量还会影响另一个？这难不成是超距作用？但是直到爱因斯坦去世，都没人能找到验证到底定域论是否成立的证明方法，所以也无法论证到底孰是孰非。科学家约翰·贝尔是同意爱因斯坦的观点的。在他的积极思考下，他提出了贝尔不等式，可以利用实验对这个问题进行验证，从而论证到底是爱因斯坦对还是玻尔对。他的初衷是希望证明爱因斯坦是对的。结果万万没想到，经过Aspect、Clauser和Zeikinger等人的实验发现，这个不等式恰恰证明了爱因斯坦是错的，玻尔才是对的。但是可惜的是，约翰·贝尔已经去世而无法获得诺贝尔奖。一开始还有不少爱因斯坦的支持者们继续嘴硬——他们想尽办法企图找到各种可能的漏洞。终于在2016年的大贝尔实验（the Big Bell Test）中，所有的这些可能的漏洞都被堵上了——玻尔的想法虽然不符合我们的直觉，但是是对的。在大贝尔实验中，全球召集到了超过10万玩家来玩游戏——说不定有一些本文的读者就参与了。那么这么一个证明有什么重大意义呢？一方面这对于量子力学的理论基础有着重大的意义。另一方面大家可能听说过我国的潘建伟院士在量子通讯领域接连取得开创性成果。相比于传统的通讯方式，量子通讯无法被监听，信息无法被盗取，是真正安全的通讯方式。而正是因为玻尔是对的，量子通信才能够成为可能。潘建伟院士关于量子通讯的论文发表于《科学》杂志上量子纠缠来源：知乎 www.zhihu.com 作者：Phosphates 【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

Oct 5, 2022 - 01:00

还有几个小时，诺贝尔物理学奖就要公布了。在此我来做一个小小的预言。我认为今年的诺贝尔奖会颁发给Aspect、Clauser和Zeikinger，因为他们对于贝尔不等式验证的贡献——他们的工作真的很重要。他们的工作向爱因斯坦宣告——对不起爱因斯坦先生，在量子力学方面，您真的错了！

爱因斯坦虽然提出了“光量子”的概念，打响了量子力学革命的发令枪；但是他并不支持玻尔所创立的哥本哈根学派关于量子力学的诠释，所以他一直在寻找哥本哈根学派理论的漏洞。在哥本哈根学派的量子力学诠释中，有一个叫做不确定性关系的奇怪的东西。根据不确定关系，一个微观粒子的位置和动量无法同时准确确定。如果该粒子的动量确定得准确，则位置完全无法确定；而如果位置能准确确定，则动量完全无法确定。这一次，爱因斯坦对不确定性关系进行了攻击。

在那篇题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗？》的论文中，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（分别是E、P、R）三人设计了著名的EPR思想实验——正是这个思想实验，为我们打开了量子通信的大门：

比如现在有A/B两个相互作用的粒子，在它们分开后分别向两个方向移动。由于不受外力，所以这两个粒子动量守恒。当这两个粒子足够远时，此时我可以精确测量A粒子的动量 pA，而由于动量守恒所以 pB=-pA；而此时爱因斯坦假设由于这两个粒子足够远，所以对于A的测量并不会干扰到B（定域论），那么如果同时我们精确测量到了B粒子的位置 xB，那么我们就同时精确得到了B粒子的位置和动量，也就违反了不确定性关系。在这里，爱因斯坦做了定域论的假设，也就是认为当A/B粒子相隔无限远时，对一个粒子的观测不会对于另一个粒子的状态有任何的影响。

这个问题引起了玻尔的极大重视，他放下了几乎一切工作来思考这个问题。在5个月后，在同一个杂志上，玻尔发表了回应，甚至也用了完全相同的标题以针锋相对——《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗？》。

总的来说，玻尔从三个方面对于EPR佯谬进行了反驳。

1. 重申了“物理真实”的含义，即只有观测到的才可以说是物理真实的；

2. 说明了观测一定会对体系的其他变量造成影响（如果两个变量是不对易的）；

3. 说明了哪怕两个粒子相距无限远，对于其中一个粒子的观测也会影响另一个粒子的状态——也就是定域论不成立。

对于玻尔的解释，尤其是第3点，爱因斯坦是不满意的。直觉告诉我们，两个粒子都已经无限远了，对于其中一个粒子的测量还会影响另一个？这难不成是超距作用？但是直到爱因斯坦去世，都没人能找到验证到底定域论是否成立的证明方法，所以也无法论证到底孰是孰非。

科学家约翰·贝尔是同意爱因斯坦的观点的。在他的积极思考下，他提出了贝尔不等式，可以利用实验对这个问题进行验证，从而论证到底是爱因斯坦对还是玻尔对。他的初衷是希望证明爱因斯坦是对的。结果万万没想到，经过Aspect、Clauser和Zeikinger等人的实验发现，这个不等式恰恰证明了爱因斯坦是错的，玻尔才是对的。但是可惜的是，约翰·贝尔已经去世而无法获得诺贝尔奖。

一开始还有不少爱因斯坦的支持者们继续嘴硬——他们想尽办法企图找到各种可能的漏洞。终于在2016年的大贝尔实验（the Big Bell Test）中，所有的这些可能的漏洞都被堵上了——玻尔的想法虽然不符合我们的直觉，但是是对的。在大贝尔实验中，全球召集到了超过10万玩家来玩游戏——说不定有一些本文的读者就参与了。

那么这么一个证明有什么重大意义呢？一方面这对于量子力学的理论基础有着重大的意义。另一方面大家可能听说过我国的潘建伟院士在量子通讯领域接连取得开创性成果。相比于传统的通讯方式，量子通讯无法被监听，信息无法被盗取，是真正安全的通讯方式。而正是因为玻尔是对的，量子通信才能够成为可能。