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量子力学曲率解释中对EPR实验的分析

已有 6388 次阅读 2008-4-6 08:47 |个人分类:物理学哲学

上述分析将从作用机制的转换上帮助我们对EPR实验、薛定谔猫等疑难作出合理解释。

先看EPR实验。

爱因斯坦在EPR实验中先提出两个判据:

1.如果在对系统没有干扰的情况下,我们能够确定地预言一物理量的值,那么这个物理量对应于一个物理实在的要素。

2.如果一个物理学理论是完备的,则物理实在的每一要素都必须在这个理论中有它的对应物。

物理实在的要素包括动量、位置、能量、时间等。

爱因斯坦所说的“对系统的干扰”就是“进行量子测量”。经典力学中,不用“测量”我们通过理论就“能够确定地预言一物理量的值”。因此,理论中的物理量与物理实在的要素有一一对应的关系。经典力学是完备的。而在量子力学中还是这样吗?

量子力学中有个测不准关系,它断定在微观世界动量和位置受测不准关系制约,动量确定了,位置就完全不能确定要确定,就得进行量子测量(对系统进行干扰),按爱因斯坦的判据1于是位置不是物理实在的对应要素;相反,位置确定了,动量就完全不能确定相同的道理,于是动量又不是物理实在的对应要素。这样,爱因斯坦根据自己的实在论判据得出结论:

如果量子力学关于实在的描述是完备的,量子力学中的每一物理量就必须都有一个物理实在要素与之对应,但测不准关系否定了这一要求。因此,量子力学对实在的描述是不完备的。爱因斯坦通过对实在论判据的分析,他反对的,看来仍然是量子力学的测不准关系或者哥本哈根学派对测不准关系的解释。他不能理解测量前纯态波函数的性质。

爱因斯坦站在连续作用的立场上,用自己的实在论判据对量子力学完备性的批判,混淆了微观作用机制与宏观作用机制的区别,其假想实验的合理性就成了问题了。

EPR假想实验考虑了如下过程:两个粒子AB在某个时刻通过相互作用形成复合粒子,后来彼此分开不再有相互作用,形成了一个复合粒子的相关体系。现在我们要问:根据EPR论证所设计的这样一个理想实验,在相互作用中能制备出符合量子力学要求的像原子内部情态那样彼此分开的正交归一的“态”函数吗?

结论是:不能。

如果AB之间是电磁作用,而且是一个光子一个光子的非连续电磁作用,则AB可以形成正交归一的量子态,叠加态是存在的,但要想它们分开不再有电磁作用,分开AB的速度就必须超过光速,根据相对论,这是不可能的。爱因斯坦用自己的理论否定了实验装置成立的可能性。如果AB之间不是电磁作用,比如碰撞之类,碰撞之后,机械力是不存在,但碰撞是连续作用,它不可能制备出符合量子力学要求的像原子内部情态那样正交归一的量子态。连续作用产生的在时空序列中客体的前后“状态”, 不符合突变物理机制。突变的叠加态不存在。没有突变叠加态的实验装置不是EPR论证所要的量子力学实验装置。

即使用只有一个光子的电磁作用来实现爱因斯坦的理想实验,但由于测量过程中连续作用的介入,纯量子态必将遭到破坏,AB间也已不存在相同的力学分析基础。

总之,如果了解了微观作用机制和宏观作用机制在建立客体“态”的问题上的根本区别,爱因斯坦理想实验装置就根本无法建立。

由此,建立在量子叠加态基础上所做的一切EPR悖论的分析工作,当然也就不复存在,是宏观态与原子内部量子态的混淆将人们带进了EPR迷雾。

玻姆设想的复合粒子的相关体系是由两个电子 组成的总自旋为零的“单态”。这两个电子分开后朝相反的方向飞出。玻姆的实验装置能逃脱前面揭示的矛盾而成立吗?显然不能。如果考虑的两个电子之间的相互作用是量子化的电磁作用,要使两个电子没有电磁作用,分开电子的速度就要大于光速,这当然不可能;如果考虑两个电子之间的作用是连续的机械作用,分开后它们然再也没有作用,但这种作用制备的状态不是纯量子态,对纯量子态的一切分析基础不复存在。过去我们之所以在多粒子量子态上纠缠不清,关键是对微观作用机制与纯量子态的关系关注不够。



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