經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)之間最根本的區(qū)別之一在于現(xiàn)實(shí)主義的概念。經(jīng)典物理學(xué)假設(shè)存在一個(gè)具有確定性質(zhì)的世界，而這些性質(zhì)獨(dú)立于觀察。然而，量子力學(xué)描繪了一幅更加概率性的畫面，其中粒子的性質(zhì)只有在測(cè)量時(shí)才會(huì)變得明確。

最近發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的一篇論文提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在中子干涉測(cè)量中采用了“理想否定測(cè)量”，證明了Leggett-Garg不等式（LGI）的違反。這一違反為量子世界的非現(xiàn)實(shí)性提供了更有力的論據(jù)。

Leggett-Garg不等式簡(jiǎn)介

LGI由Anthony Leggett和Anupam Garg于1985年提出，用于測(cè)試宏觀現(xiàn)實(shí)主義的概念。宏觀現(xiàn)實(shí)主義是一種哲學(xué)立場(chǎng)，它斷言宏觀系統(tǒng)在任何時(shí)候都存在于一個(gè)確定的狀態(tài)，并且測(cè)量可以揭示這個(gè)狀態(tài)而不改變它。LGI認(rèn)為，如果一個(gè)系統(tǒng)遵守宏觀現(xiàn)實(shí)主義，那么在不同時(shí)間測(cè)量其屬性的相關(guān)性應(yīng)該滿足某些不等式。

然而，量子力學(xué)挑戰(zhàn)了這一觀點(diǎn)。它表明粒子可以存在于狀態(tài)的疊加中，而測(cè)量的行為迫使它們進(jìn)入一個(gè)確定的狀態(tài)，這與宏觀現(xiàn)實(shí)主義根本不符。當(dāng)量子系統(tǒng)針對(duì)LGI進(jìn)行測(cè)試時(shí)，它們通常顯示違反，表明量子力學(xué)不能與宏觀現(xiàn)實(shí)主義調(diào)和。

中子干涉儀與理想負(fù)測(cè)量

中子干涉儀是一種利用中子的波動(dòng)性質(zhì)來(lái)研究量子現(xiàn)象的技術(shù)。通過(guò)將中子束通過(guò)硅晶體干涉儀，研究人員可以為中子創(chuàng)建兩條分開(kāi)的路徑，類似于著名的雙縫實(shí)驗(yàn)。這種設(shè)置允許觀察到表明粒子波動(dòng)行為的干涉圖樣，并可用于測(cè)試各種量子力學(xué)原理，包括LGI。

理想負(fù)測(cè)量是量子力學(xué)測(cè)量問(wèn)題的一個(gè)巧妙解決方法。它不是直接測(cè)量系統(tǒng)，這會(huì)使波函數(shù)坍塌并改變系統(tǒng)的狀態(tài)，而是通過(guò)確認(rèn)粒子在干涉儀的特定路徑中的缺失來(lái)推斷系統(tǒng)的狀態(tài)。這種方法保持了系統(tǒng)的相干性，并允許在不直接交互的情況下觀察量子效應(yīng)。

LGI的實(shí)驗(yàn)違反

最近的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)使用中子干涉儀中的理想負(fù)測(cè)量證明了LGI的違反。該實(shí)驗(yàn)顯示了中子的LGI違反，他們獲得了一個(gè)測(cè)量值K=1.120±0.007，高于宏觀現(xiàn)實(shí)主義理論預(yù)測(cè)的限制K=1。這個(gè)結(jié)果是一個(gè)強(qiáng)烈的跡象，表明量子力學(xué)挑戰(zhàn)了宏觀現(xiàn)實(shí)主義的概念，量子效應(yīng)可以在像中子這樣的粒子的行為中表現(xiàn)出來(lái)。

LGI的違反具有深遠(yuǎn)的影響，它強(qiáng)化了量子粒子在測(cè)量之前不具有明確性質(zhì)的概念。理想否定測(cè)量的概率性質(zhì)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了量子世界的固有模糊性。該實(shí)驗(yàn)為挑戰(zhàn)經(jīng)典現(xiàn)實(shí)主義和支持量子力學(xué)的非局部性和概率性質(zhì)提供了越來(lái)越多的證據(jù)。

總而言之，中子干涉測(cè)量中理想負(fù)測(cè)量對(duì)LGI的違反是量子物理領(lǐng)域的一個(gè)重要成果。它提供了經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，挑戰(zhàn)我們對(duì)現(xiàn)實(shí)的經(jīng)典理解，并支持量子力學(xué)的非經(jīng)典預(yù)測(cè)。隨著研究的繼續(xù)，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些結(jié)果對(duì)我們理解量子世界和現(xiàn)實(shí)本身本質(zhì)的更深遠(yuǎn)的影響。