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量子非局域性是什么?它从哪里来? 精选

已有 4584 次阅读 2018-10-30 13:15 |个人分类:量子力学|系统分类:论文交流| 非局域性, 量子力学

 

量子的非局域性是指,一个粒子同时存在于很大一个范围,或者两个粒子,在距离很大的情况下也能瞬时相互影响。

在量子非局域性被认为得到证实之前,人们认为粒子是局域存在的,对周围的影响不能超过光速,光速是一切物理现象的速度极限,这叫局域实在论,是爱因斯坦等在上世纪初提出来的。量子非局域性与爱因斯坦的局域实在论是矛盾的。

实在论是指,自然的存在与人类意识无关。即测量之前是有值的,即使测量可能引起值的变化。与人类意识导致态坍缩的概念相对。一般认为与实在论对应的是隐变量理论。

上世纪六七十年代以来,以约翰贝尔的研究为基础,进行了大量的实验,以区别量子非局域性和爱因斯坦理论对应的隐变量理论。实验结果证明,隐变量理论不能成立,因此大家普遍接受了量子的非局域性。

我们在研究中发现,证明量子非局域性实验的解读有缺陷。但几十年以来,量子的非局域性是如此的深入人心,以至于质疑非常困难。

我们发现,量子非局域性的证明,实际上是一个循环论证。因为论证量子非局域性的理论是非相对论量子力学,而非相对论量子力学本来就是一个非局域理论。

而在非相对论量子力学框架中,所有的东西都是量子,量子有波粒二象性。也就是所有的东西既是波又是粒子,粒子是局域的,波是非局域的。经典情况下,波虽然是非局域的,但其传播不会超光速,不违反相对论。但在非相对论量子力学中,粒子的波函数分布于全空间,并不能限制在局域(除非处在无限深势阱中,但是物理的无限深势阱是不存在的),光速也无穷大(李重生老师提醒,这里应该用传播速度可以无穷大),因此波函数的影响就不需要时间。如果波函数中有两个粒子,在粒子距离很大的情况下,当然也能瞬时相互影响。

但非相对论量子力学只是一个近似的理论,我们不能认为它推导出来的所有结果都是正确的,特别是与光速有关的问题。

量子非局域性也与后来更精确的理论——量子场论——的基本假定矛盾。

支持量子非局域性的唯一证据——贝尔不等式实验——的解读有缺陷,因此不能说量子非局域性已经得到了证明。

贝尔不等式实验也不能否定量子论的实在性,这里并不是说实在论成立。根据我们的理解,纠缠态是在测量参与的情况下产生的,所以“实在”已经反应在里面了。

 

注:感谢知乎网友Damping的提醒:有人认为贝尔实验只是否定了局域实在论,也就是量子力学(非局域)或(非实在),由于相对论成立,那么就不可能有非局域性,也就是说量子力学是非实在性理论。因此加入了实在论的讨论。


参考:

量子纠缠究竟怎么回事




http://blog.sciencenet.cn/blog-268546-1143578.html

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