如果你讀了足夠多的科學(xué)新聞，你就會知道有一長串實驗試圖“證明愛因斯坦是錯誤的”。到目前為止，還沒有人反駁過他那標(biāo)志性的相對論。
長期以來，科學(xué)家們一直在進行測試，以證明“糾纏”這一量子概念迫使我們接受一些沒有多少邏輯意義的東西。但是為了避開以前在地球上進行的試驗的漏洞，科學(xué)家們最近已經(jīng)把他們的實驗與觀測宇宙的望遠(yuǎn)鏡連接起來了。
這項研究的作者之一、麻省理工學(xué)院的大衛(wèi)·凱澤說：“我們已經(jīng)把隨機性外包到了宇宙最遙遠(yuǎn)的地方，數(shù)百億光年之外。”
讓我們從頭開始：量子力學(xué)將宇宙中最小的粒子描述為具有一組受限的固有屬性，這對我們?nèi)祟悂碚f基本上是一個謎，直到我們測量它們?yōu)橹?。量子力學(xué)的數(shù)學(xué)引入了兩個粒子可以成為“糾纏”的觀點，因此它們的聯(lián)合特性必須用同樣的數(shù)學(xué)機制來描述。但問題是：如果你將這些粒子分離到宇宙的兩端并測量它們，它們將保持這種可怕的聯(lián)系；你仍然可以通過測量另一個粒子來推斷出一個粒子的性質(zhì)。
愛因斯坦以及鮑里斯·波多爾斯基和內(nèi)森·羅森認(rèn)為，有兩件事中的一件可能會導(dǎo)致這種“鬼魅般的超距作用”，正如愛因斯坦所描述的那樣。要么粒子以某種方式傳播速度超過光速(愛因斯坦的理論證明了這是不可能的)，要么存在人類無法獲取的隱藏信息，確保粒子一開始就具有這些相關(guān)的值。
但約翰·斯圖爾特·貝爾的理論認(rèn)為，隱藏的信息永遠(yuǎn)不可能準(zhǔn)確地再現(xiàn)量子力學(xué)迫使粒子做的事情。自20世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家們設(shè)計了越來越復(fù)雜的方法來檢驗這一理論。
這些測試通?？雌饋砗芟嗨啤？茖W(xué)家們產(chǎn)生了一對糾纏光子，每個光子具有兩個偏振態(tài)中的一個。想象一下，從某個角度看，兩個光子要么是小的垂直線，要么是水平線。當(dāng)光子糾纏時，會有相同的偏振態(tài)--不管是水平的還是垂直的，直到測量為止都是個謎。科學(xué)家們將光子送到兩個遙遠(yuǎn)的探測器，從兩個角度測量光子：偏振和糾纏可見的角度，或者一個不同的角度(如果從這個不同的角度觀察光子，它們就會變得不糾纏)。每個探測器都在等待粒子的出現(xiàn)，如果所有的粒子排成一列，就會產(chǎn)生一個同步的光點。對于糾纏粒子組，這些同時出現(xiàn)的光點應(yīng)該比未糾纏粒子組更頻繁地出現(xiàn)。
超過某一閾值的同時光點的某些百分比將證明愛因斯坦、波多爾斯基和羅森是錯誤的，它將證明在物理定律中沒有預(yù)先確定粒子恒等式的隱藏變量。
但是有一個漏洞，也許儀器以某種方式影響了測量，并迫使光子攜帶同樣的偏振？為了防止這種情況發(fā)生，科學(xué)家們在兩個測量角度之間隨機切換探測器。然后是下一個漏洞：如果確定測量角度的隨機數(shù)發(fā)生器不是真正隨機的怎么辦，如果我們所看到的隨機性實際上是由物理定律所決定的，物理定律將人類帶到這一點，那又會怎樣呢？。
兩組科學(xué)家通過將他們的隨機數(shù)發(fā)生器連接到一對望遠(yuǎn)鏡上來解決這個問題。在更引人注目的情況下，包括凱撒在內(nèi)的團隊利用兩臺望遠(yuǎn)鏡在加那利群島的拉帕爾馬進行工作：一臺是伽利略望遠(yuǎn)鏡，它指向天空一側(cè)發(fā)出77.8億年前和32.2億年前發(fā)出光的明亮光源，另一臺是威廉·赫謝爾望遠(yuǎn)鏡，它指向122.1億年前發(fā)射的光源。如果每個望遠(yuǎn)鏡觀測到比參考顏色略藍的光，其相應(yīng)的探測器將在一個設(shè)置中測量光的偏振。如果光線稍微紅一點，那么探測器將使用另一種設(shè)置。
這篇發(fā)表在“物理評論快報”上的論文稱，在一項對3萬對粒子的測試中，它們的偏振關(guān)系過于緊密，以至于無法用這些局部隱藏變量理論解釋。這意味著，任何可能影響這兩個粒子的隱藏力量都需要發(fā)生在數(shù)十億年前，才能以某種方式影響科學(xué)家們在地球上測量這些粒子的方式?；蛘撸锌赡艿慕忉屖牵孔恿W(xué)無法用隱藏的變量來解釋?？磥硭坪鯋垡蛩固瑰e了。
研究人員仔細(xì)考慮了可能使他們的測量結(jié)果有誤的天文現(xiàn)象。例如，他們選擇了一種不被星際氣體吸收的光的顏色來測量，并且他們確保將引力和宇宙膨脹考慮在內(nèi)。第二個類似的實驗也發(fā)表在“物理評論快報”上，支持了這兩篇論文的證據(jù)。
量子力學(xué)的古怪繼續(xù)令人難以置信。這種奇怪的現(xiàn)象是量子計算機這個新興領(lǐng)域的核心，量子計算機依賴于糾纏來完成他們的計算。
科學(xué)家們也許可以通過使用更深層次的光來進一步完善這些測試。
