“EPR”思維實驗變成“EPR佯謬”這意味著愛因斯坦的慘敗

摘要:不確定原理、薛定諤的貓、量子糾纏、EPR實驗、貝爾不等式、愛因斯坦、玻爾

愛因斯坦作為物理學屆的頂級科學家,在全世界都享有盛名,二十世紀的物理學兩大支柱之一的相對論是他一人的傑作,另外的量子力學愛因斯坦也付出了關鍵性的貢獻。愛因斯坦獲得的唯一一個諾貝爾物理學獎就是跟量子力學相關。

隨著量子力學的發展,更多的科學家投入進來為量子力學添磚加瓦,但是隨著以玻爾為代表的哥本哈根派的介入量子力學發展到了愛因斯坦不可接受的方向。尤其是哥本哈根派提出的不確定性原理,微觀粒子的行為和人為的觀測扯上了關係,這在愛因斯坦看來是完全不可思議的。愛因斯坦堅持三點:因果論、定域性和實在性。而不確定原理打破了實在性,愛因斯坦系稱為:上帝還擲骰子嘛?

在之後薛定諤提出的“薛定諤的貓”思維實驗也旨在嘲諷量子力學中的不確定性原理,因為我們常規的思維是不可能存在既死又活疊加態的貓。

1935年愛因斯坦和另外兩位年輕的物理學家波多爾斯基和羅森共同在《物理評論》雜誌上,發表了題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎?》的論文,在其中就提出了一個思維實驗,這個實驗以三位提出作者名字的首字母命名,具體實驗如下:

一個基本粒子在空中被某種力一分為二,變成了A粒子和B粒子,並且這兩個粒子飛到足夠遠處。一般基本粒子都有自旋的特性,並且分開的這兩個粒子自旋方向必定相反這是前提。如果按照哥本哈根派對量子力學的詮釋,認為粒子應該是同時處於左旋和右旋的疊加態,只有在觀測的時候才確定是左旋或者右旋,那麼對於A粒子觀測後確定左旋,那麼B粒子是如何接到信息讓自己右旋的哪?這不就是鬼魅般的超距作用嗎?

最合理的解釋就應該是在粒子分裂的時候就已經確定了左旋或者右旋,因此不確定性原理並不正確。這就是著名的EPR思維實驗。

而玻爾在看到愛因斯坦的論文後也回覆了這個實驗,玻爾認為分開基本粒子A和B在某種程度上依然是同一個粒子,並不存在超光速傳遞信息,兩個粒子處於糾纏態難捨難分的聯繫在一起。但是這種解釋愛因斯坦並不接受。

直到幾十年後愛因斯坦和玻爾都已經離世,一個英國的年輕數學家貝爾發現了一個可以用來驗證EPR實驗的不等式如下:

|Pxz-Pzy| ≤1+Pxy

1982年首次在法國奧賽研究所進行嚴格的EPR實驗,這次實驗的帶頭人是阿斯派克特,因此又被命名“阿斯派克特實驗”。這次實驗用了五個多小時,將兩個分裂的量子分離到12米遠,並獲得了大量的數據。最後的結果讓愛因斯坦失望了,從此EPR實驗變成了EPR佯謬”,這也預示愛因斯坦與玻爾爭論長達幾十年爭論著以失敗告終。

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