导语：最近，一次革新性的量子实验证实了“超距作用”的真实性，这个爱因斯坦一定会讨厌的怪异现象——在这种现象中，相关联的粒子会超光速地交流。这就从根本上动摇了爱因斯坦的“定域实在论”。
图|来自世界各地的玩家一同帮助科学家完成真随机性实验
为了完成这个实验，一共有来自10个国家的12个物理学家小组、超过10万名游戏志愿玩家和超过9700万个数据单元参与其中——所有的实验数据都是人工随机生成的。
这些身处世界各地的志愿者在2016年11月30日同时开展了一项在线视频游戏，产生了数百万比特，或者说“二进制数字”——这是计算机存储数据的最小单位。
然后，物理学家们用这些随机数据进行了“贝尔测试”。这种测试的目的是证实纠缠的粒子（处于一种神秘连接状态的粒子）可以超光速传递信息，以及纠缠态粒子可以在被测量的瞬间“选择”自己的状态。
该研究的合著者、西班牙巴塞罗那光子科学研究所的量子光学教授摩根·米切尔告诉记者说，他们最近一项新研究的研究结果报告与爱因斯坦的“定域实在论”相矛盾。
“爱因斯坦关于局部现实主义的世界观是物体的本身属性不随人为观察而改变，并且没有任何物理作用能比光速更快。这就与我们实验的结果相悖了，至少其中一种情况必须是错误的。”米切尔说。
这就引入了两种振聋发聩的观点的可能性：我们对世界的观察实际上改变了它，或者粒子是在以某种我们无法观测到的方式彼此沟通着。
爱因斯坦的世界观——是真的吗？
自20世纪70年代以来，物理学家就已经在用贝尔测试来测试定域实在论的合理性了，贝尔测试在20世纪60年代由爱尔兰物理学家约翰·贝尔首次提出。
贝尔测试的基本思想很简单：实验者需要产生一对纠缠的粒子，并将它们送往两个不同的实验站，在那里它们的其中一个性质（比如自旋或极性）会被测量。如果测量发现这两个粒子产生的结果一致，就意味着要么对其中一个粒子的测量会立即影响到另一个粒子的性质，要么测量本身会导致粒子拥有该性质。如果测量的结果不相符，那么就验证了爱因斯坦的定域实在论。
图|约翰·贝尔
为了进行贝尔测试，物理学家会将随机选择的测量值进行比较，例如比较存在于不同位置的两个纠缠粒子（如光子）的极化。如果一个光子在一个方向上极化，另一个光子则只会在一定的时间内横向移动。
如果成对纠缠粒子测量结果相同的次数高于阈值——即成对粒子间的相关性超过了一个上限，那么无论粒子种类、测量的选择顺序如何，都能表明粒子仅在被测量时才“选择”它们的状态。这意味着这些粒子可以立即与彼此进行交流——这就是曾让爱因斯坦非常困扰的所谓的超距作用。
因此，这些同步的反应与爱因斯坦的概念相矛盾，而爱因斯坦的观点构成了古典力学的基础。然而在过去的几十年里，所有贝尔测试的实验结果都偏向于量子力学。一次又一次的测试表明，纠缠的粒子确实表现出超过阈值的相关状态。爱因斯坦很有可能错了。 [这正是物理学中的18大未解之谜之一]
图：量子力学的逼近研究是否会逐渐动摇爱因斯坦理论的精确性？
但是，贝尔测试要求对粒子衡量的特征要完全随机取值。这很难做到，因为各种各样未考虑到的因素都会影响研究人员的选择，甚至电脑的随机数据生成也都不能算是真正的随机数，这给贝尔测试带来了一个缺陷——自由选择漏洞。如果测量结果不是真正随机的，贝尔测试就不能确定排除定域实在论。
因此在这项新研究中，研究人员才想要收集巨量的人为数据，以确保数据的真实随机性。研究人员称，这些数据比以往任何时候都更具随机性，因此这些数据使他们能够弥补相关实验一直以来都存在的漏洞。
摩根在一份声明中说：“定域实在论是我们无法用机器实验回答的问题。可能只有把我们自己都考虑在内，列为实验的一部分，才能保证实验完全、纯粹的真实。”
随机数发生器
志愿者玩家们参与的游戏被称为大贝尔测试，在一个名为Big Bell Quest的在线攻击游戏中，玩家快速重复点击屏幕上的两个按钮，其值分别为1和0。之后，他们的选择会被导入位于五大洲的各处实验室中，被用来进行纠缠粒子的测量比较实验。
根据研究报告，每个实验室在不同的测试中进行了不同的实验，使用不同的粒子 - 单原子，原子团，光子以及超导设备 - 并且他们的结果显示在各种测试中“与定域实在论强烈的不一致” 5月9日在“自然”杂志上发表。
实验还表明人类和量子粒子之间具有有趣的相似之处，这与随机性和自由意志有关。 如果贝尔测试的人为影响测量是真正随机的，不受纠缠粒子本身的影响，“如果我们的行为是真实随机的，那么它们也是。”米切尔解释说。
图| 来自190个国家的志愿者参加了一项游戏，为研究人员提供了超过97,000个随机比特，科学家们使用这些位来测量纠缠粒子。
十万人助力的此次科学实验，使得爱因斯坦的定域实在论再遭新挑战，同时量子理论在这些实验中也不断完备，但究竟结论如何，还需要进一步的大量实验，不过换个角度的话，这也提供了全民科研的可行性。
编辑|褚茗帆
审校|杨子彤Soybean
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