經(jīng)過了很長時(shí)間，相對論依然是21世紀(jì)數(shù)學(xué)學(xué)建設(shè)的基石。
廣告超聲波清洗器的螺孔為何都選用碳鋼?
×
但是，自從克勞塞爾在1978年和阿斯珀在1982年證明貝爾不方程不創(chuàng)立以來，相對論的基礎(chǔ)——光速不變，或則說，光速是自然運(yùn)動(dòng)的極限這一“金科玉律”被證實(shí)。
非常是后來對多光子量子糾纏的實(shí)驗(yàn)研究證明，在量子世界中，互相作用可以趕超空間和光的速率，而且是非局域的。所以一些化學(xué)學(xué)家開玩笑說量子世界里有“小精靈的怪癖”，其實(shí)，這只是所有無助的化學(xué)學(xué)家調(diào)侃的一種形式。
廣告
膽小者慎入！五四三二一...驚悚的躲小貓游戲如今開始！
×
在量子世界中，相對論的基本假定是完全無效的，這早已成為21世紀(jì)數(shù)學(xué)學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題之一。
EPR關(guān)聯(lián)之謎
量子理論完善后，以愛因斯坦為代表的古典數(shù)學(xué)學(xué)家的柏林學(xué)派與以博爾納為代表的阿姆斯特丹學(xué)派在量子理論的哲學(xué)基礎(chǔ)上展開了爭辯。
在之前的索爾維大會(huì)上，愛因斯坦和波爾就量子理論的哲學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了幾次針鋒相對的辯論。最后，當(dāng)希特勒上臺(tái)并殘害猶太人，愛因斯坦被迫離開美國時(shí)，愛因斯坦和波爾之間的爭辯結(jié)束了。
廣告社會(huì)科學(xué)是否不如自然科學(xué)有價(jià)值?
×
愛因斯坦和他的兩個(gè)年青的朋友，波多爾斯基和羅森，來到耶魯學(xué)院移居國外。她們在20世紀(jì)30年代又對玻爾進(jìn)行了一次功擊，目標(biāo)是“不確定原理”。挑戰(zhàn)論文由三位作者名子的第一個(gè)中文字母簡寫為EPR。
這就是EPR悖論
想像一對粒子(如電子)處于所謂的單態(tài)，它們的載流子互相抵消，因而總載流子為零。假定粒子A和粒子B分離，檢測粒子A沿一定方向的載流子，結(jié)果為“上”。因?yàn)榱Ｗ訉Φ妮d流子為零，這意味著粒子B的載流子總是順著相同的方向“向下”。
但是，按照波爾所代表的阿姆斯特丹學(xué)派的解釋，粒子A的載流子在被檢測之前沒有確定的值。當(dāng)檢測粒子A的載流子時(shí)，不可防止地會(huì)對粒子B形成瞬時(shí)影響，使粒子B的載流子波函數(shù)坍縮到相反的狀態(tài)，即“向下”狀態(tài)。這些不尋常的作用機(jī)制須要超距離的互相作用，或超光速的傳輸。但從相對論的觀點(diǎn)來看，這是不容許的。
廣告
從秘書起步，六年內(nèi)無人趕超，以一己之力力挽狂瀾成就一段傳奇
×
愛因斯坦和他的合作者確信，這些現(xiàn)象喻示著量子理論和相對論之間的沖突，量子理論是不完整的。這個(gè)重要的觀點(diǎn)就是愛因斯坦學(xué)派的“可分離原理”，后來被稱為“局部性原理”。當(dāng)玻爾閱讀愛因斯坦關(guān)于局部性原理的論文時(shí)，玻爾的反應(yīng)十分平靜。他依然持有阿姆斯特丹學(xué)派“主體和客體是不可分割的”的舊觀點(diǎn)，堅(jiān)持粒子行為的幾率解釋，覺得微觀世界與宏觀世界有著不同的“特殊規(guī)律”。EPR相關(guān)并不能解釋量子理論的不完全性。
其實(shí)，波爾的回答過分慘白，未能解決EPR相關(guān)性困局的核心:一旦EPR相關(guān)性存在，精典量子理論與相對論將發(fā)生嚴(yán)重沖突。
在20世紀(jì)30年代之后的很長一段時(shí)間里，許多一流的化學(xué)學(xué)家企圖驗(yàn)證EPR的相關(guān)性，但沒有一個(gè)人成功。1960年，才氣橫溢的北愛爾蘭化學(xué)學(xué)家貝爾(Bell)從法國粒子研究中心(CERN)休了一年的學(xué)術(shù)假，最終提出了一個(gè)大膽的不方程來測試EPR的相關(guān)疑團(tuán)。
貝爾不方程的提出與驗(yàn)證
為了推論不方程，貝爾引用了前人的一些知名精典理論。據(jù)悉，他還假定愛因斯坦的局部性原理是正確的。假如未來的實(shí)驗(yàn)證明不方程是無效的，這么造成不方程的要么是量子理論的前提錯(cuò)誤，要么是自然界的“非局部性”。
1978年，韓國加洲學(xué)院伯克利校區(qū)(of,)的克勞瑟()和1982年美國倫敦學(xué)院(Asper)的阿斯珀(Asper)發(fā)覺了貝爾不方程不創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明，盡管局部性在表面上是合理的，但量子世界實(shí)際上是由一種看不見的、未知的原理支配的。它不須要中介體，通過超腔或瞬時(shí)效應(yīng)聯(lián)接。這無疑是對“運(yùn)動(dòng)不能超過光速”的相對論最嚴(yán)重的嚴(yán)打。
近些年來，化學(xué)學(xué)家將光子互相作用的數(shù)目從2個(gè)降低到8個(gè)，這也違背了貝爾不方程。同時(shí)，在20世紀(jì)90年代初，化學(xué)學(xué)家將這些現(xiàn)象命名為“量子糾纏”。
目前，化學(xué)學(xué)家正在將光子互相作用的數(shù)目擴(kuò)充到16個(gè)光子系統(tǒng)。
量子糾纏對當(dāng)代數(shù)學(xué)學(xué)的影響
廣告剪輯日記02|一看就懂的pr入門教程
×
量子糾纏早已被發(fā)覺40年了。目前，化學(xué)學(xué)家正在將其擴(kuò)充到多光子系統(tǒng)，企圖通過量子糾纏實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊，并開發(fā)量子計(jì)算機(jī)。
量子糾纏的非局部性對精典相對論有很大的影響。相對論的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)假定，即光速不變原理，在量子糾纏的情況下失敗了。在量子糾纏的世界里，粒子之間的互相作用可以趕超時(shí)間和空間的頓時(shí)物理量子糾纏，甚至不須要任何介質(zhì)。但是，到目前為止，化學(xué)學(xué)家還不曉得為何量子系統(tǒng)和相對論西甲越時(shí)空的“瞬時(shí)作用”與相對論之間存在著顯著的沖突，只能在黑暗中推斷。
近些年來，一些學(xué)者提出了“相空間理論”來解釋量子糾纏。但是，因?yàn)樵摾碚撘廊皇腔诰淞孔永碚摚]有添加新的數(shù)學(xué)原理，這只是一種嘗試，并沒有得到數(shù)學(xué)學(xué)界的認(rèn)可。
同樣，有些人企圖更改相對論使之與量子理論相容，但她們難以防止光速是恒定的這一基本假定。
可以說，在一個(gè)新的量子糾纏早已被發(fā)覺了40年的世界里，當(dāng)代數(shù)學(xué)學(xué)家一直不知所措。承認(rèn)量子糾纏的存在就等于承認(rèn)量子世界中相對論的一個(gè)基本假定，光速恒定的原理是錯(cuò)誤的，因而顛覆了相對論數(shù)學(xué)學(xué)的整個(gè)構(gòu)架。但對于未來，新的數(shù)學(xué)建設(shè)，趕超相對論是必要的。
科學(xué)的進(jìn)步總是在新的發(fā)覺的基礎(chǔ)上提出新的理論來取代舊的理論。EPR相關(guān)之謎起源于20世紀(jì)30年代物理量子糾纏，并在80年代得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因而造成了量子糾纏的新現(xiàn)象。這個(gè)奇異的現(xiàn)象挑戰(zhàn)了一個(gè)多世紀(jì)以來的相對論基本假定(光速是自然運(yùn)動(dòng)的極限)，為相對論的終結(jié)打開了希望之門。
在21世紀(jì)，數(shù)學(xué)學(xué)家早已將量子糾纏粒子的數(shù)目擴(kuò)充到多光子系統(tǒng)。隨著實(shí)驗(yàn)的深入，相信我們面前將會(huì)有一個(gè)新的數(shù)學(xué)世界，驟然而至的化學(xué)新原理將會(huì)被發(fā)覺，這將會(huì)趕超早已走過一個(gè)世紀(jì)的相對論。
