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由于贝尔不等式验证条件要求颇高,一直到20世纪70年代此项工作才得以开展起来。从1972年起到世纪末的近30年间,陆续公布了不少验证贝尔不等式的典型实验,其中大多数是用孪生光子对做的,因为人们逐渐认识到利用光的偏振性作检验更好。1982年,以阿莱恩·阿斯派克特为组长的法国奥赛理论与应用光学研究所里的一群科学家第一次在精确的意义上对EPR作出检验。实验结果和量子论的预言完全符合,而相对局域隐变量理论的预测却偏离了5个标准方差。尔后,许多物理学家都重复阿斯派克特的实验,并且运用更新的手段,使实验模型越来越靠近爱因斯坦当年那个最原始的EPR设想。1998年,奥地利因斯布鲁克大学的科学家们让光子飞出相距400米,其结果偏离了局域隐变量理论预测30个标准方差。2003年,Pittman和Franson报道了产生于两个独立源的光子对于贝尔不等式的违反,等等。
综合来看,贝尔不等式的验证工作大致分为三个阶段。从内涵上分,应该称为“三代检验”。第一代检验在20世纪70年代上半叶,是用原子的级联放射产生的关联光子对做的,实验在伯克利(Berkeley)、哈佛(Harvard)和得克萨斯(Texas)等地完成。大多数的实验结果都同量子力学的预期一致,但由于实验设计方案离理想实验较远,特别是实验中使用了只给出“+”通道结果的起偏器,因而有的实验结果的置信度不可能高。
第二代检验开始于20世纪80年代后期,是用非线性激光激励原子级联放射产生孪生光子对做的。实验中采用了双波导的起偏器,实验方案也如同EPR理想实验的一样,且孪生光子对光源的效率很高,实验的结果是以10个标准差,明显地与贝尔不等式不符,而同量子力学预期一致,令人印象深刻。
第三代验证实验开始于20世纪80年代末期,是在马里兰(Maryland)和罗切斯特(Rochester)做的 。是采取非线性地分出(Spliting)紫外光子的办法来产生EPR关联光子对。用这样的光子对,测量时可以瞄准偏振或旋转体中任何一个非连续的变化(就象贝尔考虑的情况)或者瞄准模型连续的变化(如同EPR原先的设想)。这种光子源有一个显著的优点,就是能够产生非常细小的两个关联光子束,可以输入到很大长度的光纤中去,因而用光纤联接的光源和测量装置之间允许分开很远(有的甚至超过 10 km) ,使验证实验更加显得直接和客观。
这些年来,贝尔不等式已通过了各种各样的实验证伪。很多关于这些实验的不足之处都已被找到,包括“侦测漏洞”、“通讯漏洞”等等。由于科技的进步,实验也逐步的改良,更能够针对这些漏洞给予补足,但是没有任何实验能够完全地补足这些漏洞。至今,有大量实证支持贝尔不等式不成立。主流量子力学教科书将贝尔不成立视为基础物理定理 。但是,没有任何物理定理能够毫无疑问的被接受;有些物理学者反驳,隐藏的假定或实验漏洞否定了理论的正确性 。但是,大多数物理学者承认,有很多实验验证确定贝尔不等式已被违背。 为了检验贝尔不等式,许多实验付诸了实施,其中最有成效的是阿斯派克特、达利巴德与罗哲等人在1982年12月《物理评论快报》(Physicol Review Letters,vol.39,P.1804)上报导的 。
他们的实验是对于由钙原子单次跃迁中同时发射的反向运动的光子对进行偏振测量。由4p (J=0)→4s4p 1P1(J=1)→4s2 1S0(J=0)这个级联产生两个偏振关联的可见光子:λ1=551.3 nm,λ2=442.7 nm。实验布局如图所示。聚焦在相互作用区的两个激光束垂直照射钙原子束(钙原子只能通过双光子“级联辐射”再次衰变至原态),相互作用区是长1 mm、直径60 μm的圆柱体。在相互作用区内典型密度为3×10个原子/cm,这样低的密度足以防止422.7 nm共振光的截获。采用双光子激发,第一个激光束(λK=406.7 nm)由单模氪离子激光器提供,第二个激光束为连续单模染料激光器,调谐到双光子过程的共振波长λD=581 nm。 这两个激光器有着平行的偏振,每个功率为40 mW,典型的级联率为4×10^7/s。偏振器Ⅰ和Ⅱ为堆片式偏振器,每个都是由倾斜成布儒斯特角的10片光学平面玻璃组成,前面插入一个线偏振片,它们的效率由实验装置测定。在光源两边约6米远处各置有一个声光开关装置,其原理是利用水的折射率略随压强而变这一事实。
在此开关中,利用反向传感器建立起约25MHz的超声驻波。安排光子以接近全内反射的临界角碰到开关上,致使每半个声波周期(即频率为50MHz)可以有一次由透射条件向反射条件的转换。
然后,无论是沿入射路径(透射之后)出射的光子还是偏转(通过反射)的光子,都遇到偏振片,它们会以确定的几率透过或挡住光子,这些偏振片以不同的角度相对于光子偏振取向。于是,光子的命运由固定在这些偏振片背后的光电倍增探测器所监视,光源两边的装置是一样的。
此实验是通过电子监视每对光子命运并评估关联的级别而实施的。这个实验唯一而本质的特征是:在光子飞行途中,可以任意地更改光子的继后路径(即改变它们将要指向哪一个偏振片)。这等价于光源每一边的偏振片如此快地重新取向,以致信号即使以光速也没有足够的时间从一边传递到另一边。为了验证两位科学巨人的愿望,阿斯派克特等人前后奋战了8年,直到1982年才终于使偏振分析器保持各自方向的时问由原来的60ns 缩短为10ns,它短于光子在左右两个偏振分析 器(距离L=13 m)之间飞行时间L ≈40 ns与光子发射寿命(约为5ns)。 这样就实现了在光子飞行期闻改变偏振分析器 的取向,满足了贝尔的定域条件。1985年,阿斯派克特接受采访时这样评论:”我们实验的主要特征之一就是改进了光子源的效能。以往研究EPR关联的各种努力之所以导致相当不确定的结果,主要是因为所使用的源仅能产生弱信号。”实际上,开关转换并不是严格无规的,在不同频率下的驻波是独立地产生的,除非采用最为机敏的隐变量“同谋”理论,这跟真正无规转换之间的差别是无关紧要的。
阿斯派克特等人报导:在他们的实验中,一次典型的实验持续12000秒,这段时间等分为三个阶段:其中之一的实验安排如上所述;另一个是将上述实验中的所有偏振片拆除;第三个是在S的两旁每边只拆除一个偏振片,这样就可以纠正实验结果中的系统误差。 在这个实验中,根据贝尔不等式,如果现实是实在性的,则函数F(关于两边四个检测器分别在四个偏振角度A1,A2,B1,B2上同时检测结果的函数)的值必须介于-2.0与+2.0之间。但是,所有的实验结果均表明:贝尔不等式不成立,而且,函数F的值总是符合量子理论(采用波函数描述光子)的预测。 具体来说,因此,现实是非实在性的,而且可以被量子理论描述;并且量子理论是非局域性的。其实,如果现实是非定域性的,那么,即使A与B两边相距很远(甚至以光年计),贝尔不等式也不可能成立。 奥地利的因斯布鲁克大学(Innsbruck)的实验也是一个典型例子。首先,他们将两个测量站之间的距离分开400m以上,每个测量站都用计算机同起偏器相联,每个起偏器都能随机而超快地开关变化“+”、“一”两个信道,光纤将起偏器同位于测量站中部的孪生光子对光源接通。实验时,孪生光子对离开光源后沿光纤反方向地传播出去,两个测量站的探测器和计算机随即收集并整理各光子通过“+”“一”信道的两例数据。要特别强调的是,置身于两边测量站起偏器后面的观察者,看到的仅仅是表观的无规则的“+”“一”的两个系列结果,在他那儿的单个测量中,不可以估计到对方测量站的操作者怎样突然改变起偏器的方向(因为有1.3 微秒的时间间隔允许作起偏器方位的任意设置)。由于计算机输出的起偏器“+”“一”信道的两列数据都有原子钟精确定时,还可以通过起偏器方向随机超快的变化来阻止它们间任何小于或等于光速的信号传递。所以,将两个测量站各得到的两列数据比较到后面部分,因斯布鲁克小组的物理学家就能断定:只要某方起偏器开关一有动作,孪生光子对的两个光子分别通过两边测量站信道的状况就会同号地改变。即当发现光子v。为正的偏振时,它的孪生同伴v也会被发现是正的偏振,反之亦然。其间没有任何时间上的延迟,这就反映了孪生量子实体的不可分离性,也就是非定域性。
他们最后作出的结论是:实验结果极为优势地同量子力学的预期一致,无可置疑地违反了贝尔不等式。
刚提出的时候,为什么没有人觉的魏格纳的大陆漂移说是对的?
地震波在不同介质有不同传播时间和路径,在介质交界面时会产生反射、折射,以及相位的改变,地震学家利用这些特性来获得地球内部资讯。纵波是推进波,地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,最先到达震中,又称P波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱。横波是剪切波:在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,第二个到达震中,又称S波,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强。根据地震的检测时间(从反应到接受)乘以速度 就大致知道地震的深度(只要计算从震源到地面(震中)的垂直距离)。
2。离震中一定距离所观测到的地震波幅度和周期,并且考虑从震源到观测点的地震波衰减,经过一定公式,计算出来的震源处地震的大小。公式 E=10^4.8×10^(1.5M)焦耳 。地震震级与地震烈度是不同的概念。
请问中国的太空计划是什么啊。
也许这就是伟人先知和一般人的差别吧。
由于魏格纳当时认为“硅铝质的大陆漂移在硅镁质的洋壳之上”,这一大陆漂移机制因为与地球物理资料不符(它们之间的粘度过大,远远超过漂移的动力而根本不可能),并且也因为古生物的证据不足,遭到了英国著名地球物理学家杰弗里斯等强烈的反对和抨击,至30年代几乎销声匿迹 。直到50年代,大规模的深海调查和古地磁学的发展,使“大陆漂移”论在新的事实基础上重新抬头,并在60年代形成了全球板块构造学说。 ============以上引自《地球科学导论》
虽然魏格纳找到的证据很多,但是如果别人找出一个反对这个科学理论的证据,比如大陆漂移的动力不足,这个学说只能叫做假说,而不是真正的理论。当人们解释中龙、舌羊齿等古生物的分布时,依然用陆桥说来搪塞,虽然陆桥说显得很荒唐,但是当时人们认为,还有一种理论更加荒唐,那就是魏格纳的大陆漂移学说。有人开玩笑说,大陆漂移学说只是一个“大诗人的梦”而已。 只有魏格纳还孤独地吟唱着自己的诗篇。1930年魏格纳第三次深入格陵兰岛考察气象时,不幸长眠于冰天雪地之中,年仅50岁,他的遗体在第二年夏天才被发现。
以太漂流实验是怎么一回事
1975年:中国首个返回式卫星发射成功。
1984年:中国对一颗地球静止轨道通信卫星进行完善。
1990年:通过发射“亚洲一号”通信卫星,中国进入国际商业卫星的发射业务。
1992年:中国发射“长征二号丙”运载火箭,这是为实现中国“921工程”而打造更强大火箭计划的第一步。 “921工程”即中国载人太空探索计划。
1997年:成功研制和部署大容量通信卫星,北斗导航系统,中继卫星系统工程。
1999年:发射“神舟一号”飞船,这是中国首个无人飞船发射试验。
2003年:中国在2003年10月15日成为全球第三个将人类送上太空的国家。中国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”飞船进入太空轨道。
2005年:10月12日中国完成第二次载人航天飞行任务。宇航员聂海胜和费俊龙搭乘“神舟六号”飞船环绕地球飞行5天,在115个小时32分钟内行驶了两百万英里。
2008年:第三次载人飞行任务。搭乘是“神舟七号”飞船的宇航员完成首次太空行走。深空探测火星探测计划。
2011年9月:中国发射“天宫一号”,这是中国太空站的一个无人试验模块。10月:无人驾驶的“神舟八号”飞船发射。
2020年:中国完成其60吨重的空间站建设,该空间站就如同即将退役的450吨重的国际空间站。
2020-25:中国是否能将人类送上月球?
果真有以太这种物质吗?
1880年左右麦克森发明干涉仪〔后来公称为麦克森干涉仪(见图三)〕。他利用干涉仪精密的测距能力,设计实验,试图解开当时物理学界正在争论不休的「以太」(ether)是否存在的问题。依照以太理论,光是一种波动,波动之传递需要介质,以太这一假想物质就是光的介质。凡是光可通行无阻之处,包括真空及任何透明物质(透明及半透明的气体、液体及固体)在内,都应充满以太。但是问题来了:若依波动理论来计算,由於光速很大,以太的弹性系数必须大得超乎想像。果真有「以太」这种物质吗?
1880年,他在柏林大学赫姆霍兹的实验室内,根据史密特(Schmidt)及赫恩诗(Haensch)的设备加以改进,进行首次实验。但由於地面振动影响,实验结果并不可信。同一年又到波茨坦天文台做实验,也没有得到满意的结果。
1887年麦克森在凯斯学院与化学教授莫莱(E. W. Morley)一同进行以太飘移(ether drift)实验,这就是著名的麦克森-莫莱实验(见图四)。假设以太存在并静止不动,而地球在静止的以太中运动。则当干涉仪的两臂长度L1、L2相等,光线行经两臂的时间会因地球公转速度(V)而有差异。将干涉仪旋转90度,则两臂位置对调,干涉条纹也会跟著变动。如图五所示,实验设施安置在大石块上,为了避震,让石块浮在大水银槽上面(见图五)。再让光线作多次反射,使两臂长度都是11米(在欧洲的实验,长度是1米)。他们预估干涉条纹变动约0.4条,应很容易观测到。他们在一年之内的不同季节、日期及时辰分别观测,结果除了很小的实验误差之外,并未测到预期的条纹变动。以太理论於是开始遭受质疑。他们及其他许多人后来以更精密的仪器反覆实验,结果也都相似。1900年,莫莱与米勒(D. C. Miller)装设更大的干涉仪,预估干涉条纹变动约2条,但实验量测值不及预估值的1/80。
1892年到芝加哥大学后,他继续探讨以太存在的另一个问题:假设以太存在及假设以太静止不动,但地球会携带以太一起运动。则地球运动的影响对以太的牵引(drag)效应,是否随著海拔愈高而影响愈小?
他於是在Ryerson实验室造了一座长60米高15米的大型干涉仪。为考虑地球自转及公转运动速度的影响,实验安排连续观测五天,每天在不同时辰观测4次。他预测一天内干涉条纹变动大於7条。实验值却不到1/20条。
1923~1925年,著名的麦克森-格尔-皮尔逊(Michelson-Gale-Pearson)实验在芝加哥西南方的Clearing草原上进行,使用长613米宽339米的大型干涉仪,光的通路为直径30厘米、抽成半真空的管子。预测地球运动的影响会造成0.23条干涉条纹变动。实验量测值亦接近0.23条,与佛雷奈尔的静止以太理论预测值相符,但也与狭义相对论及广义相对论的预测值相符,故此实验无法为以太是否存在下结论。
1926年,麦克森及米勒在加州威尔逊山天文台,先后又装设两部大型干涉仪,再作以太飘移实验;因该处海拔很高,预想地球运动的影响可减到最小。结果量测值不及预估值的1/50,仍找不到以太存在的证据。
以太测定实验与光速测定实验一样,几乎陪著麦克森度过一生。
以太不存在的实验结果,证明光的传递不需要介质。此结论也成为相对论的重要基石之一。
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