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袁嵐峰:大貝爾實驗,科學需要你!
關(guān)鍵字: 量子通信線路開通量子衛(wèi)星墨子號愛因斯坦波爾貝爾大實驗游戲國際物理學研究前沿量子力學研究2015年之前,各種貝爾實驗或者有局域性漏洞,或者有探測漏洞,從來沒有一個實驗是兩者都堵上的。因此絕大多數(shù)科學家雖然都承認量子力學的正確性,但總還是有些缺憾。2015年終于出現(xiàn)了突破,荷蘭代爾夫特理工大學的Bas Hensen、Ronald Hanson等人進行了既沒有局域性漏洞也沒有探測漏洞的貝爾實驗。結(jié)果怎么樣?當然是量子力學正確啦!這項成果被稱為無漏洞的貝爾實驗,入選了2015年度國際物理學十大突破。順提一句,2015年度國際物理學十大突破之首是中國科學技術(shù)大學潘建偉、陸朝陽等人的“多自由度量子隱形傳態(tài)”,這也是量子力學結(jié)出的碩果。
“物理世界”網(wǎng)站對多自由度量子隱形傳態(tài)的報道
然而,愛較真(換句話說就是“善于自虐”)的科學家們?nèi)匀徊粷M足,他們假想還存在不相信量子力學的死硬派(其實絕大多數(shù)科學家早在第一個貝爾實驗之前就接受量子力學了),那么這些死硬派會從什么角度挑刺呢?Bingo!他們找到一個角度,就是“自由意志漏洞”。這個漏洞的意思是:貝爾實驗中要用多個隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生許多隨機數(shù),但憑什么相信隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的是真隨機數(shù)呢?
你要問了,憑什么不相信?吶,這個問題說起來可就大了。死硬派的回答是令普通人崩潰的:這些隨機數(shù)發(fā)生器現(xiàn)在看似各自獨立,但可以在過去由一個共同的來源決定。比如說有一個遙遠的星系A(chǔ),它發(fā)出的光子既確定了隨機數(shù)發(fā)生器B的輸出,也確定了隨機數(shù)發(fā)生器C的輸出。你以為你在使用兩串獨立的隨機數(shù),但實際上它們是關(guān)聯(lián)的,所以實驗結(jié)果也是有偏差的。你能絕對排除這種可能性嗎?當然不能。
照這么說,任何用到隨機數(shù)的實驗都可以抵賴了?別忙,提出這個吹毛求疵的漏洞的人,在另外一種情況下會承認你在用真隨機數(shù):就是用人作隨機數(shù)發(fā)生器。為什么呢?因為人有自由意志呀!你認為所有無生命的隨機數(shù)發(fā)生器都可能是預先注定的,那好,我現(xiàn)在要提出一個數(shù),是0還是1,你同意不是注定的吧?
當然,有些人會認為,人跟機器一樣,所有的行為都是預先注定的。對于這種“超級決定論”,我們確實是毫無辦法,永遠不可能證偽它。但是,這種觀點過于極端,真心相信它的人很少。而且一旦采取這種立場,就不可能進行科學討論了,因為無論發(fā)生什么都可以認為是預先注定的,那就既不可能證實,也不可能證偽,只是單純的哲學思辨。因此,如果“死不改悔的走資派”還愿意進行科學探討,還保留自己認錯的可能性,那么他們就應該提出一種他們認可的真隨機數(shù)發(fā)生器——這就是為什么大貝爾實驗需要你!
貝爾實驗需要大量的隨機數(shù),因此需要發(fā)動成千上萬的志愿者參與,越多越好。有一種基礎(chǔ)的網(wǎng)絡攻擊方式叫做“分布式拒絕服務(DDoS)攻擊”,是用許多機器不斷地訪問攻擊對象,讓它疲于應對,無法進行其他服務。2016年10月,維基解密的支持者正是用DDos攻擊,癱瘓了半個美國的互聯(lián)網(wǎng)。假如說自由意志漏洞相當于有一個惡意的上帝把所有機器的行為都預先注定了,那么大貝爾實驗的思路,就相當于一場對上帝的DDoS攻擊!
大貝爾實驗是由誰發(fā)起的呢?初始倡議者是西班牙的光子科學研究所(ICFO),11月30日全世界有9家研究機構(gòu)用貝爾員們輸入的隨機數(shù)來做貝爾實驗。這些研究機構(gòu)是:格里菲斯大學量子計算和通信技術(shù)中心、昆士蘭大學工程量子系統(tǒng)中心、康塞普西翁大學電機系(包括三個子節(jié)點林雪平大學電機系、塞爾維亞大學和羅馬大學物理系)、中國科學技術(shù)大學、光子科學研究所、量子光學和量子信息研究所、慕尼黑大學,尼斯大學凝聚態(tài)物理實驗室、蘇黎世聯(lián)邦理工學院量子器件實驗室。
作為亞洲的代表,中國科學技術(shù)大學潘建偉團隊參與了大貝爾實驗,由張強教授負責。所以,為了中國、為了亞洲,諸位請多多參與哦!
參與大貝爾實驗的張強教授實驗室
發(fā)動群眾參與科學實驗,這種科學界的“人民戰(zhàn)爭”或者“大煉鋼鐵”,其實并不是新生事物。
一個例子是“因特網(wǎng)梅森質(zhì)數(shù)大搜索”(GIMPS)。每一個質(zhì)數(shù)p對應一個梅森數(shù)2p - 1,常記為Mp。對于許多質(zhì)數(shù)p,Mp是質(zhì)數(shù),稱為梅森質(zhì)數(shù)。但是,梅森質(zhì)數(shù)是有限多,還是無限多呢?這個問題到現(xiàn)在都沒有答案,人們只能不斷尋找。到1996年為止,總共發(fā)現(xiàn)了34個梅森質(zhì)數(shù)。后來人們推出了GIMPS,這是世界上第一個基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式計算項目。志愿者只要下載一個程序,就能用自己的計算機參與尋找新的梅森質(zhì)數(shù)。通過GIMPS,梅森質(zhì)數(shù)已經(jīng)擴展到了49個。2016年1月7日,發(fā)現(xiàn)了第49個梅森質(zhì)數(shù)274207281 - 1,它是一個22338168位數(shù),——是的,超過2千2百萬位。
另一個例子是“公眾超新星搜尋項目”(PSP項目),這是由新疆南山縣星明天文臺和中國虛擬天文臺合作開展的,全國各地有數(shù)以百計的業(yè)余天文愛好者參加。他們每天做的,就是對著電腦中的黑白宇宙圖片玩“大家來找茬”,期望看出細微的不同,發(fā)現(xiàn)超新星。2015年,合肥市的小學生廖家銘找到了PSP項目的第一顆超新星,10歲零8個月大的廖同學成為全球最年輕的超新星發(fā)現(xiàn)者之一。
那么,大貝爾實驗這場科學界的人民戰(zhàn)爭,結(jié)果會是什么樣呢?量子力學會不會被推翻?不用問,結(jié)論肯定是量子力學正確,跟以前那么多次貝爾實驗一樣……不要在意那些細節(jié)!這次實驗既有科學意義,也有科普意義,相當于一場科學界的公共關(guān)系項目。
還有一點令人“囧囧”有神的是,這次的大貝爾實驗克服了自由意志漏洞,局域性漏洞卻又回來了……不要在意那些細節(jié)!局域性漏洞是因為,所有這些參與者都在地球上,相距太近。跟什么相比太近?跟人產(chǎn)生一次隨機數(shù)所需的反應時間(大約0.1秒)與光速(每秒30萬公里)的乘積(3萬公里)相比。地球的半徑不到6400公里,所以地球上任意兩個人之間的距離不超過12800公里,小于3萬公里,這就存在局域性漏洞。這是大致的說法,至于更深層的解釋,請看我以后詳述貝爾實驗原理的文章。如何才能同時克服自由意志漏洞和局域性漏洞呢?地球和月球之間的距離是38萬公里,讓一個人在地球、一個人在月球就可以。對于中國的載人登月計劃,潘建偉團隊確實提出了這個實驗方案——完美!
大貝爾實驗的持續(xù)時間是從澳大利亞布里斯班時間的11月30日00:00到美國博爾德時間的11月30日23:59,也就是從北京時間的11月29日晚上10點到12月1日下午3點。
當你看到這篇文章的時候,大貝爾實驗已經(jīng)正式開始了。還等什么,拿起電話訂購吧!哦,不是,拿起手機、鼠標參加吧!大型真人網(wǎng)絡科學游戲,新服11月30日盛大上線,全球公測,永不刪檔,登錄即送愛因斯坦秘傳屠龍寶刀,等著你來!
不轉(zhuǎn)不是地球人!
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- 責任編輯:李泠
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