[科普中国]-大贝尔实验与《楚门的世界》

2016年11月30日，全球三万名网民参加了一个叫做“大贝尔实验”的量子物理实验。 这个实验设计了一个网络的电脑游戏，玩家可以通过玩游戏来参与这个物理实验。为什么要通过玩游戏的方式参与实验呢？不仅仅是为了让整个实验过程有趣好玩，而是因为：玩游戏的时候，人类的大脑是在有意识的工作状态，这个时候的大脑被认为“具有自由意志”。 什么是自由意志呢？ 简单地说，如果没有人拿枪逼着你去抢银行，那么你去抢银行的行为就是违法的——因为这是你的自由意志的体现。 也就是说，本次实验需要动用三万个网民的“自由意志”。动用那么抽象的东西，到底是要干什么呢？ 原来，科学家试图在更大的范围内验证量子力学的贝尔不等式（从而证明量子力学理论正确）。 贝尔不等式相当重要，它证明了爱因斯坦曾经坚持的物理观念是错误的！——简单地说，它证明了量子力学本身已经相当完备，它是一个非局域的理论，而且所谓的“隐变量”看起来是不存在的（换个强悍的说法就是“隐变量理论”是错的！不过这里涉及到太艰深的量子力学知识，我们不再展开）。 那既然爱因斯坦已经错了，为什么大家还要做这个大贝尔实验呢？ 原来，这个贝尔实验虽然物理学家也已经做过，但是，做得不够彻底！ 因为贝尔实验一开始需要输入一组随机数字，比如1010111110101110000……（你就让一个猴子在键盘上狂敲0与1这两个键吧！） 但是，之前的实验，输入这一组随机数字的方式依赖于物理仪器（比如使用一个光线的分束器）——因此这是假的随机（因为物理仪器背后有物理规律控制，这个物理规律就是量子力学，而我们想要证明的东西是量子力学正确，所以这里有一个逻辑的死循环！） 为了检验量子力学正确，我们的逻辑前提是避开量子力学来做实验。这有点像为了测出一个人的体重，但前提是不能使用任何秤——那怎么办？物理学家被逼上去绝路，后来想到：可以让一个人去抱另外一个人，然后说出被抱的那个人的重量。 于是，为了避免物理的硬件，为了输入真正的随机数，科学家想到了人！ 因为人不是物理机器，（人被认为是不受到量子力学的严格控制），因此，人的行为被认为是可以很随机的——就是具有自由意志。正是基于这个考虑，大贝尔实验就使用三万个人来随机输入1与0的数字串。 然后在这个输入条件下检验量子力学是不是依然正确。 游戏的参与者通过为该项目专门创建的视频游戏（可以在大贝尔实验官网 www.thebigbelltest.org上找到）来参与这个物理实验的输入过程。在该视频游戏中，他们需要输入尽可能随机的0，1序列。 这个实验是人类第一次把人类自身的自由意志作为一个变量输入到一个物理实验里，试图在某种程度上摆脱量子力学自我证明正确的逻辑死循环！ 但是，且慢！ 这个实验依然无法摆脱最后的难题：你怎么知道这些人输入的0与1不是被上帝安排好的呢？难道这次大贝尔实验不是上帝早已经写好的一个剧本里演出的一幕吗？这一切真的不是在演戏吗？真的是随机的吗？ 这个问题实在太难了，今天的物理学家也无法解决这个问题。 这让蝌蚪君想起了一个电影《楚门的世界》。电影讲了一个让蝌蚪君一辈子都无法忘记的故事…… 楚门从小到大一直生活在一座叫桃源岛的小城（实际上是一座巨大的摄影棚），他是这座小城里的一家保险公司的经纪人，楚门看上去似乎过着与常人完全相同的生活，但他却不知道生活中的每一秒钟都有上千部摄像机在对着他，每时每刻全世界都在注视着他，更不知道身边包括妻子和朋友在内的所有人都是《楚门的世界》的演员……楚门觉得自己是有自由意志的，其实他的生活是被导演安排的，楚门觉得世界就是一个小城，其实他不知道真实的世界很大，有北京有纽约……楚门是生活在摄影棚里的一个“有自由意志的人”。因此，换个角度说，我们人类不是也可能一样是生活在摄像棚里的“有自由意志的人”吗？ 所以，大贝尔实验的基础“人有自由意志”其实是一个假设！ 真正的困难问题如下：我们人类也许永远不知道自己到底是不是真的是有自由意志的，我们所做的一切是不是已经被安排好的。 当然，毫无疑问，这个有三万个人参与的物理实验，是对科学精神的一次全球性传播，也是对量子物理的一次深刻营销，它从某种程度上来说，革新了我们这个时代的科学观念。