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隐变量理论是质疑量子力学完备性而提出的替代理论。历史上随着量子力学的发展,而提出了海森堡不确定原理等限制,区别于经典物理,诸如位置与动量等无法同时精准测出其值;此外关于粒子位置等特性由概率密度描述所取代。一些物理学家例如爱因斯坦,认为量子力学并未完整地描述物理系统的状态,亦即质疑量子力学是不完备的。因此量子力学的背后应该隐藏了一个尚未发现的理论,可以完整解释物理系统所有可观测量的演化行为,而避免掉任何不确定性或随机性。
历史上爱因斯坦是隐变量理论的主要倡导者,出于对标准量子力学诠释的概率性解释的不满。他曾说:“我相信上帝不掷骰子。”
1935年,爱因斯坦与波多尔斯基、罗森共同提出的EPR佯谬试图对哥本哈根诠释做出挑战,论文中指出隐变量应该加入量子力学中,在量子纠缠现象中不会出现鬼魅般的超距作用。在提出后,这样的争辩仍停留在物理哲学的范畴,直到约翰·贝尔提出贝尔定理方得区分两者差异。透过实验证实:一定类型的局域隐变量理论与实验结果不相符,包括EPR佯谬中提出的诠释版本。非局域的隐变量理论最知名者为德布罗意-玻姆理论。
在数学及其相关领域中,一个对象具有完备性,即它不需要添加任何其他元素,这个对象也可称为完备的或完全的。更精确地,可以从多个不同的角度来描述这个定义,同时可以引入完备化这个概念。
所有的波都是由粒子传递。电磁波是由场态粒子传递的,而机械波主要由显态粒子传递的。
电磁波和机械波都只传递能量不传递物质,两者没有任何本质区别。
在局域或微观表现为振动的粒子,在整体或宏观表现为传递能量的波。
实际上,所谓的波粒二象性仅仅是整体与局部的概念。
电磁波和机械波都是如此,整体上都是波,而从局域或微观看都是一个个质点在振动。而从整体或宏观看,一个个质点此起彼伏以波动的形式传递能量。在观测局域或微观时只能看到一个个振动的粒子,无法看到此起彼伏的波;而观测整体或宏观,只能看到此起彼伏的波,很难注意到一个个振动的粒子。实际上波粒二象性就是整体和局域既互斥又互补,宏观与微观既互斥又互补;因为无法同时看到局域和整体,也无法同时把控宏观与微观,而全局和局部却能相互补遗,宏观与微观整合才能即了解机理,又能把控机制。
如果你无法进行全面的受力分析,抛硬币正反、掷色子点数、打靶子环数这些宏观事物你无法预测结果。就只能用概率的方法进行统计分析。
如果你能进行有效分析,粒子加速器中的电子、威尔逊云室中的电子、磁场中的电子运动轨迹你也能准确预测。
而显态粒子的概率模型是连接宏观与微观的概率模型,与抛硬币、掷色子、打靶子的概率模型没有任何本质区别。换人或换环境,抛硬币、掷色子、打靶子都可以调整概率模型。
如果抛硬币、掷色子、打靶子的受力状态我们无法精准计算,看似存在隐变量或不完备。然而在整体上,硬币正反、色子点数和靶子环数可以通过概率模型进行描述。因此整体上可以认为不存在隐变量,概率模型可以认为是一种完备。
微观上,场态粒子时时刻刻作用无法精准确定,看似存在隐变量或不完备。然而在整体上,可以通过建立概率模型进行描述。因此整体上可以认为不存在隐变量,场态粒子时时刻刻作用的局域或微观的隐变量忽略,宏观或全局的概率模型何尝不是一种完备。
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