克劳瑟、霍恩、西摩尼的梦

根据贝尔定理,如果实验结果不符合上述不等式(即在真实的纠缠粒子实验中爱丽丝和鲍勃的测量结果的总和大于2或小于-2),那么这个实验就可以证明非定域性的存在,也就是说其中一个粒子的状况确实可以同时影响另一个粒子的状况,无论两个粒子之间的距离有多么遥远。现在就等实验家们去寻找这样的实验结果了。不过,这里还有一个问题。贝尔由定域性预设推导他的不等式,是利用了一个特殊的假设。他假设隐变世理论完全符合i子力学对成对单态粒子的预测:无论自旋轴取什么方向,对于同一条自旋轴,粒子1的自旋总是与粒子2相反。因此,如果实验值与贝尔不等式数值的量子力学预测相符,这个发现仍无法说明定域性预设是错误的,除非能够先找到证据证明贝尔所用的特殊假设是正确的;这样的证据在实践中很难找到。这个问题最终导致了实验测试上的障碍。以后,克劳瑟(Clauser)、霍恩(Home)、西摩尼(Shimony)将会对贝尔定理进行拓展和完善,从而解决这一技术问题,使贝尔不等式能用于真实的物理实验。不管怎么说,贝尔定理的结论就是:隐变fl假设和定域性假设在量子论中都不能成立,世子论与这两种假设是不能共存的。因此,贝尔定理是物理学上非常有力的理论成果。有一回西摩尼问我:“你可知道为什么贝尔能够重拾EPR佯谬,又证明出能使非定域性跟S子论融为一体的定理?”接着他说:“认识约翰?贝尔的人都知道,只有他可以,换了谁也不能够。贝尔是个非常特别的人,他严谨好学,意志顽强,而且敢作敢当。他的性格比别人更坚强。他敢跟本世纪最著名的数学家约翰?冯?诺依曼较劲,还毫不犹豫地指出冯?诺依曼的预设是错的。然后又跟爱因斯坦较上了劲。”爱因斯坦等人认为,空间距离遥远的系统之间的纠缠态是令人难以相信的。一个地方发生的情况怎么可能同时影响到远在天边的另一个地方的状况?约翰?贝尔却能够超越爱因斯坦的直觉,建立一个伟大的定理,从而引出一系列物理实验,使M子纠缠终于被确立为真实的现象。贝尔原本是支持爱因斯坦的定域性观点的,但他要借实验来证明这个观点究竟是对是错。约翰?贝尔1990年因脑出血突然去世,享年62岁。他的死是物理学界的一个重大损失。贝尔在他最后的日子里仍然积极从事研究工作,不断地撰写论文,开课讲学,探讨量子力学、EPR假想实验以及他自己的定理。三十多年来,贝尔定理一直受到物理学界的113纠缠态关注;事实上,今天的物理学家们仍在不断思考贝尔定理对时空本质以及量子基本原理的深刻启示。关于贝尔定理的种种实验几乎无一例外地提供了无可辩驳的证据,表明量子论是正确的,量子纠缠和非定域性都是真实存在的。阿伯纳?西摩尼出身于犹太教士家庭。他的祖先在耶路撒冷生活繁衍了许多世代,这在犹太人当中是很少见的。他的曾祖父曾是耶路撒冷的法定屠宰总监(shochet)。西摩尼1928年出生在俄亥俄州的哥伦布,后来在田纳西州的孟菲斯长大。西摩尼很小的时候就表现出极其旺盛的求知欲。1944年至1948年间,西摩尼在耶鲁大学学习哲学和数学,取得了学士学位。他广泛阅读哲学著作,包括艾尔弗雷德?诺思?怀特海(AlfredNorthWhitehead)、查尔斯?皮尔士(CharlesS.Peirce)>科特?哥德尔(KurtGodel)等人的著述。在耶鲁大学期间,他对数学的基本原理也非常感兴趣。毕业后,西摩尼到芝加哥大学继续深造,取得了哲学硕士学位,随后又到耶鲁大学攻读哲学,1953年取得了博士学位。在芝加哥大学,西摩尼跟鲁道夫?卡尔纳普(RudolphCarnap)—起研究哲学。卡尔纳普是维也纳学派(theViennaCircle,欧洲哲学精英团体)著名的核心人物。西摩尼在耶鲁大学撰写关于归纳逻辑的博士论文时,卡尔纳普还成为他的非正式导师。西摩尼对数理逻辑和115理论物理非常感兴趣,但同时又自称是“玄学家”(metaphysician),这一点令卡尔纳普大惑不解。西摩尼选择的研究领域是对的。短短几年之内,他就迷上了量子纠缠的形而上学的意义,将其定为自己毕生的追求,后来终于在物理学和哲学两方面都做出了重大的贝献。在普林斯顿,西摩尼又认识了一位跟维也纳学界联系密切的哲学家——大名鼎鼎的科特?哥德尔。哥德尔创立了不完备性定理(in pletenesstheorem),还证明了连续统假设(thecontinuumhypothesis)中非常困难的问题,其非凡的才智令西摩尼钦佩不已。没过多久,西摩尼断定自己对数学蕋本原理并不是非常有兴趣,于是将注意力转到了物理和哲学方面。他对物理学的哲学基础产生了浓厚的兴趣,因此研究了物理学,并于1962年取得了博士学位。他的博士论文研究的是统计力学问题。西摩尼对fi子论相当着迷,他对ffl子论的思考深受尤金?维格纳和约翰?阿奇博尔德?患勒的影响。西摩尼一向都努力地将他对哲学和物理学两方面的兴趣小心地结合在一起。他着眼于基本概念,用数学和哲学的眼光来审视物理学,从而形成了他自己独特的视角,对整个物理学及其在人类研究活动中的地位都有独到的见解。1960年,在他取得第二个博士学位之前,西摩尼加人了麻省理工学院的哲学系,讲授M?子力学哲学课程。他在这个领域开始崭露头角,获得普林斯顿大学的博士学位后,他转投波士顿大学,接受了一个由物理系和哲学系联合聘用的教职。\r

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