愛因斯坦

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愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論,簡稱為EPR悖論,它是一個思想實驗,旨在證明量子理論早期公式中的內在佯謬;它是量子糾纏最著名的例子之一。根據量子力學,這個悖論涉及兩個相互糾纏的粒子。根據量子力學的哥本哈根解釋,每一個粒子在被測量之前都處於一個不確定的狀態,此時該粒子的狀態變得確定。

在同一時刻,另一個粒子的狀態也變得確定。之所以將其歸類為悖論,是因為它似乎涉及到兩個粒子之間以大於光速的速度進行通信,這與愛因斯坦的相對論相沖突。

EPR悖論的起源

這個悖論是愛因斯坦和波多爾斯基之間激烈爭論的焦點。愛因斯坦對波多爾斯基和他的同事們正在發展的量子力學(具有諷刺意味的是,基於愛因斯坦開始的工作)從來都不滿意。愛因斯坦與他的同事鮑里斯·波多爾斯基(Boris Podolsky)和內森·羅森(Nathan Rosen)一起,發展了EPR悖論,以此來證明這一理論與其他已知的物理定律不一致。當時,還沒有真正的方法來進行實驗,所以這只是一個思維實驗或思想實驗。

幾年後,物理學家大衛玻姆修改了EPR佯謬的例子,使事情愈發清楚。(這個悖論最初的提出方式有些混亂,甚至對專業物理學家來說也是如此)在更流行的玻姆公式中,一個不穩定的自旋0粒子衰變為兩個不同的粒子,粒子A和粒子B,朝相反的方向運動。因為初始粒子的自旋為0,所以兩個新粒子的自旋之和必須等於0。如果粒子A有自旋+1/2,那麼粒子B必須有自旋-1/2(反之亦然)。

同樣,根據量子力學的哥本哈根解釋,在進行測量之前,兩個粒子都沒有確定的狀態。它們都處於可能態的疊加中,具有相同的正自旋或負自旋概率(在本例中)。

EPR悖論的意義

這裡有兩個關鍵的工作點使這一點令人不安:

  1. 量子物理學說,直到測量的那一刻,粒子都沒有一個確定的量子自旋,而是處於一個可能狀態的疊加。

  2. 一旦我們測量了粒子A的自旋,我們就確定了測量粒子B的自旋所得到的值。

如果你測量粒子A,看起來粒子A的量子自旋被測量“設定”,但不知怎的,粒子B也立刻“知道”它應該承擔什麼自旋。對愛因斯坦來說,這明顯違反了相對論。

隱變量理論

從來沒有人真正質疑第二點;爭論完全在於第一點。玻姆和愛因斯坦支持另一種方法,稱為隱變量理論,這表明量子力學是不完整的。在這個觀點中,量子力學的某些方面不是很明顯,但需要加入到理論中來解釋這種非局域效應。

作為類比,假設你有兩個信封,每個都裝著錢。有人告訴你,其中一張是5美元的鈔票,另一張是10美元的鈔票。如果你打開一個信封,裡面有一張5美元的鈔票,那麼你肯定知道另一個信封裡有10美元的鈔票。

這個類比的問題是量子力學顯然不是這樣工作的。在錢的情況下,每個信封都有一個具體的賬單,即使我從來沒有空去看。

量子力學中的不確定性

量子力學中的不確定性不僅代表著我們知識的缺乏,而且是一種根本性的不確定性。根據哥本哈根的解釋,在進行測量之前,粒子實際上處於所有可能狀態的疊加狀態(比如薛定諤貓思維實驗中的死貓/活貓)。雖然大多數物理學家更希望有一個規則更清晰的宇宙,但沒有人能夠確切地知道這些隱變量是什麼,或者它們如何以有意義的方式被納入理論。

波多爾斯基和其他人為量子力學的哥本哈根標準解釋辯護,該解釋繼續得到實驗證據的支持。解釋是,描述可能量子態疊加的波函數同時存在於所有點上。粒子A的自旋和粒子B的自旋不是獨立的量,而是由量子物理方程中的同一項表示的。在對粒子A進行測量的瞬間,整個波函數坍縮成一個單一的狀態。這樣,就不會有遠距離的交流了。

貝爾定理

隱變量理論決定成敗的最重要因素來自物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾(John Stewart Bell),這就是所謂的貝爾定理。他提出了一系列不等式(稱為貝爾不等式),這些不等式表示粒子A和粒子B的自旋的測量值在不糾纏的情況下將如何分佈。 在一個又一個的實驗中,違反了貝爾不等式,這意味著確實發生了量子糾纏。

儘管有相反的證據,但是隱變量理論仍然有一些支持者,儘管這主要是業餘物理學家而不是專業人士。


科技領航人


“量子糾纏“非物理學不專業的偽概念,“量子“是一種數學統計概念,為一週期或n個週期的能量計算單元。這個非物理學的偽概念是一些人為獲得研究經費的非專業的門外漢詐騙手段。國內與國際的騙子聯盟的標準性宣傳語。標準物理學概念是有無相關性。而不是是”糾纏”麼么蛾子。


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