量子力学的秘密仍然隐藏在开车时戴的太阳镜里
作者|七君
这篇文章首次发表在《把科学带回家》上
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我想知道你是否玩过驾驶眼镜。如果你曾经戴着它去钓鱼，你会看到一个非常有趣的现象-
看，有了这些眼镜，你可以观察水下的运动。这是什么样的氪星设备？
事实上，这些眼镜是偏光镜，是专业钓鱼和水上运动的标准。一些司机也戴着它们以防眩目。
当光传播时，有垂直于传播方向的振动——
这样，只在一个平面振动的光被称为(线性)偏振光。阳光相当于运动画面的左侧，是没有明显偏振的偏振光的大杂烩。
然而，当阳光照射到平坦的表面，如水、镜子或金属表面时，它将变成偏振光。
根据菲涅耳方程，去偏振光(如太阳光)照射在水平面上，反射光是水平方向的线偏振光。
在水平面上反射后，水平方向的偏振光比垂直方向的偏振光更2021最新小说排行榜容易反射，所以水面和地面上的大部分反射光由水平方向的偏振光组成。
通过偏振器后，特定方向的偏振光被过滤。为了避免被水面反射的偏振光的眩光，许多太阳镜，尤其是水上运动用的太阳镜，都是可以过滤水平方向偏振光的偏光镜。
有时，为了过滤镜面反射，摄影师会拍摄玻璃后面的物体，并在镜头上安装偏光镜。对于司机来说，偏光眼镜也有助于驾驶，因为它可以过滤地面上强光的反射。
添加起偏器后，镜头可以捕捉玻璃下的图像。
液晶显示器，如自动取款机、加油站、一些汽车的控制面板、手机和手表的屏幕，也发射偏振光，偏振光可以被偏振器过滤变成黑色。
如果你有三对偏振器，你可以玩量子力学。
正如我们刚才所说的，如果光的偏振方向与偏振器的偏振方向相同，它可以通过，否则它将被阻止。
因此，如果你把一对偏振镜放在另一对上并旋转它，你会看到光线逐渐变暗然后变亮的过程。
这很容易理解，因为在被第一对偏振器过滤之后，发射光的偏振方向变得统一。如果它只是垂直于第二副眼镜的偏振方向，所有的光线都会被阻挡，这并没有错。
反常识来了。
原则上，如果两个玻璃的偏振器正好垂直，那么没有光可以同时通过两个玻璃，对吗？所以它看起来是黑色的。
但是如果在两个偏振器之间放置一个倾斜的偏振器，就会发生奇怪的事情。看，添加第三个偏振器后，有光出来——
情况如何？如果你在中间加一个偏光镜，不是应该过滤更多的光吗？它怎么能变亮呢？
这是光的量子力学特性。事实上，光依次通过偏振器。并且由两个偏振器过滤的光的强度(ⅰ)与夹角的平方成正比，即:
i = io × cos^2(a)
光的这一特性被称为马勒斯定律。根据马吕斯定律，我们可以很好地解释我们观察到的奇怪现象。
如果两个偏振器之间的角度是90度，那么cos(90)是0，所以它的平方也是0，这意味着没有光可以通过。
但是如果两个偏振器之间的角度是45度，那么cos(45)是1/√2，它的平方是1/2，所以它可以过滤一半的光，这完全符合事实。
因此，当一个45度的偏振器加到两个垂直的偏振器上时，更多的光实际上可以透射出去。我们还可以计算透射光的强度，即:
1/2 × 1/2 = 1/4，明显大于0。
根据马里乌斯定律，我们还可以得出一个更神奇的推论，即如果在两个夹角为90度的偏振镜之间逐渐加入多个不同角度的偏振镜，透光率将逐渐增加——
细心的学生可能还会注意到，对于这三个夹角为45度的偏光镜，我们可以得出这样的结论:透过偏光镜ab的光强(1/2)加上透过bc的光强(1/2)大于或等于透过ac的光强(0)。
这是贝尔定理(贝尔& # 3次元世界突破之乐园王者最新章节9；)由英国物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出，并在数学上得到证明。定理)，它有一个丢失的图像，两边的和大于第三边。
高能来了。
在上述问题上，以贝尔定理和马里乌斯定律为代表的量子力学似乎已经达成了哲学上的友谊，但它们很快就会被撕成可塑的兄弟花朵。
1964年，贝尔提出了这样一个实验:让两个纠缠光子(纠缠意味着它们处于同一状态)分别通过两个偏振器，然后在中心会聚。如果它们同时到达中心，这一事件被称为确认。同时符合事件的发生被称为同时符合率，它类似于透过偏振器的光强。
贝尔实验的图像来源:维基百科量子力学说，我能做这道题，并派马里乌斯定律去做。算法与刚才相同:如果两个偏振器之间的角度为α，那么与角度为0的情况相比，重合率将降低cos(α)的平方，这类似于刚才的光强度降低的概念。
因此，量子力学预测符合率将随着夹角α的增加而迅速降低。例如，当夹角α相对较小时，如果α加倍，符合率将降低4倍。
但是贝勒说那不是真的。量子力学下降得太快了。根据贝尔定理，如果夹角α增加一倍，符合率将减少不到2倍，这与量子力学的预测完全不同。
这是贝尔定理与量子力学之间的严重分歧，也是21世纪爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论对量子力学的又一次猛烈攻击。
那么，是贝勒错了，还是量子力学错了？这个怎么样？看手机时捏脚会影响我吗？
没错。
当评估一对纠缠粒子的量子力学时，每个人都可能听过爱因斯坦的“幽灵在远处行动”的比喻。在量子力学中，无论相距多远，一对纠缠的粒子都能立即知道彼此的状态(也就是说，比光速还快)，这是爱因斯坦极其不能接受的。
但用贝尔自己的话来说，贝尔定理可以解释这种“幽灵般的远距离行动”，因为宇宙是超确定性的，没有自由意志，甚至实验观察也是预设的，而且粒子是用脚本“行动”的，所以没有超过光速的远距离行动。
换句话说，如果贝尔定理的预言被实验所证明，那就意味着宇宙中每个粒子甚至每个人的命运都已经被决定了，这将对人类的自知之明是一个巨大的打击，量子通信的基础将会崩溃。
但是你可以放心，虽然物理学家从1981年就开始做这个实验，但是量子力学的预测总是成功的。
例如，2015年，荷兰代尔夫特理工大学的物理学家在《自然》杂志上发表了一篇封面论文，支持量子力学的预测。
日内瓦大学的物理学家尼古拉斯·吉辛对此评论道:“这个实验创造了历史。”加拿大周边理论物理研究所的物理学家马修·雷弗(matthew leifer)简单地说:“如果这些作者中的一些人获得诺贝尔奖提名，我一点也不会感到惊讶。”
2016年11月30日风靡全球的大贝尔实验游戏实验界面也再次验证了量子力学的预测。
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文章来源：www.atolchina.com