物理中的哲學(xué)思考
命運是什么？或許在大多數(shù)人的理解下，命運就是一個人的未來發(fā)展和變化，一個人能夠有怎樣的成就，將會經(jīng)歷哪些事件。
又或者說人在世界中的存在究竟是如何的？
關(guān)于命運的討論和信任，不同人有不同的看法，或許這在漫長的人生旅程中，越是年長的人或許更加相信命運。
但不論如何，關(guān)于命運的討論實則是人類自由意志及其選擇的體現(xiàn)，相信命運，那么我們可以說冥冥之中自有安排。
人類活動與想法
不相信命運，或者反抗命運，則是人類自由意志的另一種體現(xiàn)。
我們不相信有安排好的人生，我們所做的一切都是因果中的必然，無法被改變。
只要通過人的意志，憑借努力就一定可以改變。
人類在討論自我的以及未來的哲學(xué)命題上總會出現(xiàn)各種各樣的想法，即使是在科學(xué)界也同樣有著類似的哲學(xué)疑問。
當(dāng)然這是通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推論和物理實驗去思考的，對于科學(xué)家來講：
量子力學(xué)的出現(xiàn)不得不讓他們再一次思考起命運的可能，人類的自由意志是否真實存在。
人類的想法真的是自己的嗎
這里面最經(jīng)典的或許要數(shù)愛因斯坦所說的那句話，上帝不擲骰子。
誠然，愛因斯坦在關(guān)于上帝的想法中堅定著自己的信念，但是后來他與玻爾的爭論改變了物理界關(guān)于自由意志的討論。
愛因斯坦認(rèn)為，物質(zhì)的屬性是事先就設(shè)定好的，和觀測沒有關(guān)系，不為人的意志而轉(zhuǎn)移。
但玻爾認(rèn)為，物質(zhì)的屬性不是事先預(yù)定好的，而是在我們觀察它的時候才會出現(xiàn)相關(guān)的屬性。
愛因斯坦與玻爾
兩人的討論成為了后來量子力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)的矛盾，1935年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森發(fā)表了一個思想實驗。
他們希望通過該實驗揭示哥本哈根對量子力學(xué)的揭示，在其描述的微觀尺度上違反局部因果關(guān)系的不完整性。
在哥本哈根的實驗觀點中，測量者的測量選擇對觀察者的狀態(tài)有直接的影響。
但是在局部性假設(shè)下，實驗中的愛麗絲系統(tǒng)的操作不會影響鮑勃系統(tǒng)的“真實”或“本體”的狀態(tài)。
愛麗絲與鮑勃猜想
該實驗關(guān)于物理學(xué)中的“完整描述”概念后來通過隱藏變量的建議被正式化。
所謂的隱藏變量理論則是通過引入不可觀察的假設(shè)實體來解釋量子力學(xué)現(xiàn)象的提議。
隱藏變量的引入決定了測量結(jié)果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但觀察者無法訪問。
所以在愛因斯坦的問題中，是否可以根據(jù)“局部作用原理”來對局部隱藏變量給出量子力學(xué)的完整描述。
愛因斯坦對局部隱藏量的討論上升到哲學(xué)
意志的體現(xiàn)
量子力學(xué)讓人感到疑惑和矛盾的地方在于測量和疊加態(tài)的出現(xiàn)，而雙縫實驗則是科學(xué)家探尋量子力學(xué)的一個重要實驗。
實驗過程很簡單，只是通過一條細(xì)縫來讓光子通過，這個細(xì)縫足夠小，小到只有光子才能通過它。
然而通過縫隙之后的光線不再是原本的連續(xù)光源效果，而是一種斷斷續(xù)續(xù)的光子表現(xiàn)。
但問題是除了光子自身能夠通過這條縫隙，沒有其他東西可以干擾光子的活動，那么究竟是什么干擾了它呢？
雙縫實驗的過程
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光子的活動出現(xiàn)了自我干涉，在疊加態(tài)中干涉了光線，并導(dǎo)致光源出現(xiàn)條紋。
然而當(dāng)科學(xué)家仔細(xì)觀察的時候，這一問題便不再發(fā)生，干涉顯示出來的圖樣消失了，光源變成了兩道簡單的光束。
光子的疊加態(tài)和觀察者測量帶來的坍縮成為了物理學(xué)家長期以來想要弄明白的問題。
測量是否會影響光子的運動，疊加態(tài)的表現(xiàn)究竟是怎樣的，這些都成了當(dāng)時物理界的一大難題。
雙縫實驗的結(jié)果
回到之前提到的愛因斯坦等人的思想實驗，當(dāng)時這幾位世界頂尖的物理學(xué)家都認(rèn)為量子力學(xué)對物理顯示的描述是不完整的。
雙縫實驗光子的表現(xiàn)雖然離奇，但隨著量子力學(xué)的進一步深入，“糾纏態(tài)”的概念被提出。
愛因斯坦、波多爾斯基和羅森指出，糾纏狀態(tài)下的粒子如果測量其中一個粒子的位置，就可以預(yù)測出第二個粒子的位置以及測量結(jié)果。
如果改為測量第一個粒子的動量，則可以測量第二個粒子的動量結(jié)果。
對量子糾纏態(tài)的想象
也就是說，觀察一個粒子的活動會帶來另一個粒子的結(jié)果，這兩者有著明顯的因果關(guān)系。
并且愛因斯坦等人也認(rèn)為，對其中一個粒子采取任何行動都不會立即影響另一個粒子。
因為粒子的信息傳輸速度不可能超過光速，這是相對論所禁止的。
但當(dāng)時研究量子力學(xué)的玻爾卻認(rèn)為，愛因斯坦等人的理論是錯的。
因為位置和動量的測量是互補的，所以選擇測量其中一個粒子的變化，必然就排除了另一個粒子的可能性。
粒子的活動表現(xiàn)不應(yīng)該超過光速
在量子力學(xué)中，糾纏的粒子具有一些不可測量的特性，這些特性在它們分離之前預(yù)先確定了最終的量子態(tài)。
所以，如果考慮局部性，量子力學(xué)一定是不完整的，不能完整地描述粒子的真實物理特性。
正是這一部分的不可預(yù)測和不確定性，使得量子測量無法被確定，后來人們將其稱為隱藏變量。
因此在玻爾看來，糾纏中的量子無法被實際測量。
貝爾不等式
當(dāng)時關(guān)于相關(guān)理論的討論僅僅只在學(xué)術(shù)層面，因為當(dāng)時也沒有符合條件的實驗設(shè)備，理論是否正確誰也驗證不了。
但是后來貝爾卻提出了新的想法，需要說明的貝爾自己是肯定愛因斯坦等人的理論，即測量一方必然能知道另一方。
他對愛因斯坦的理論進行了進一步闡述，他認(rèn)為如果對糾纏的兩個分離粒子進行獨立測量，那么結(jié)果取決于每一半中的隱藏變量。
如果隱藏變量不存在，那么糾纏狀態(tài)下的粒子活動則不能用經(jīng)典理論來解釋。
正在教學(xué)的貝爾
貝爾提出的看法以及討論在后來被稱為貝爾不等式，如此一來，愛因斯坦等人的假設(shè)有了科學(xué)理論的支撐，只需要通過實驗證明即可知道。
直到20世紀(jì)70年代，科學(xué)家才通過實驗證偽貝爾不等式以及愛因斯坦等人的假設(shè)究竟是否正確。
早期關(guān)于對貝爾不等式的實驗驗證了局部性隱藏變量不存在，也就是說沒有隱藏的變量去干擾粒子的活動，貝爾公式和量子力學(xué)中的假設(shè)得到了證明。
關(guān)于局部隱變量
但當(dāng)時的人們認(rèn)為，兩個粒子之間的離得太近，這使得它們有機會通過某種超光速的形式去影響另一個粒子的活動狀態(tài)。
所以后來這個實驗被不斷升級。
80年代，阿蘭·佩斯和他的巴黎奧賽團隊將實驗方案改進。
粒子的探測有了頻率更高的探測器，并且增加了粒子之間的距離。
此外，他們甚至還設(shè)計了一套可以改變探測方向的設(shè)備，即使是粒子在被射出的一瞬間也能改變探測方向，如此一來便能得到更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灁?shù)據(jù)。
貝爾不等式的討論范疇
結(jié)果證明，貝爾不等式仍舊不成立。
此后的多個實驗中，科學(xué)家陸續(xù)升級了實驗配置要求，并且越來越嚴(yán)格，畢竟漏洞越少，實驗結(jié)果越精準(zhǔn)。
甚至在2015年，科學(xué)家們搞出了一個“無漏洞”版的貝爾實驗，都證明了貝爾不等式不成立。
似乎問題的答案得到了解決，但很快又有科學(xué)家提出，這個實驗也不夠嚴(yán)謹(jǐn)。
因為實驗中所使用的隨機發(fā)生器并不是真隨機，從某種程度來講，每個隨機的安排都是必定的結(jié)果。
貝爾不等式實驗
于是到了2018年，科學(xué)家決定將人類的自由意志添加進來，通過招募100000名自愿者來為實驗添加隨機數(shù)據(jù)。
而隨機數(shù)據(jù)則通過自愿者游玩歐洲實驗室開發(fā)的在線小游戲，然后將玩家的選擇傳輸?shù)綒W洲數(shù)據(jù)中心。
這樣一來隨機的問題應(yīng)該就能解決了，最終實驗也表明貝爾不等式不成立。
然而事情的顯然沒有那么簡單，在線游戲從游玩到數(shù)據(jù)傳輸，志愿者的反應(yīng)時間也因網(wǎng)絡(luò)和生理活動會出現(xiàn)延遲。
盡管這種延遲十分微小，但在物理層面這也屬于局部隱變量。
科學(xué)家開展的貝爾實驗
看起來我們得到了隨機的結(jié)果，但這里面何嘗又不是有隱藏的變量在影響人類的抉擇呢？
換句話說，哪怕是加入了人類的自由意志，或許結(jié)果在一開始就已經(jīng)決定了。
問題的最終討論在實驗的幫助下驗證了貝爾不等式，但或許我們無法真正得知事物未來的變化，問題再一次成為了哲學(xué)思辨。
世界真實性在貝爾不等式看來是確切的，但它真的如此嗎？
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