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关于陈方培教授"量子纠缠中的信号传递"的讨论

已有 7375 次阅读 2009-9-21 08:47 |个人分类:物理学哲学|系统分类:科研笔记

关于陈方培教授"量子纠缠中的信号传递"的讨论

第一个问题:量子纠缠中的信号传递问题。

解决量子纠缠中的信号传递问题,我认为这首先涉及到对波函数物理意义的理解。目前物理学家在讨论量子纠缠时,表面上看波函数只是一个数学工具,对波函数的物理意义好象并不强调。其实,对波函数物理意义的不同理解,量子纠缠中的信号传递理解也会不同。对波函数物理意义的理解目前归纳起来大概是三类,一是波函数绝对值的平方描述的是单粒子出现的概率,波函数是概率波,那么,波函数的直积叠加运算应是对概率(或概率幅)的运算,因而波函数的纠缠就应是概率(或概率幅)的纠缠,它是一种数学形式,似呼与粒子之间的直接相互作用扯不上关系;二是波函数描述的是粒子系踪,其绝对值的平方描述粒子系踪的分布概率,波函数的纠缠亦应是概率(或概率幅)的纠缠,也是一种数学形式,与粒子之间的相互作用似乎也无必然联系;三是波函数描述的是物质波,是物质在微观世界新的存在形态,是“时空是物质的存在形式”哲学观念的物理实现,既描述单粒子,对多粒子也适用。波函数的纠缠就应是物质波(曲率波)的纠缠,是粒子间时空形态的纠缠,它不只是一种数学形式,与粒子之间的相互作用似乎可以建立联系。我认为,讨论量子纠缠,首先必须澄清波函数的物理意义,只有承认量子纠缠是物质波(曲率波)之间的纠缠,才能真正认识量子纠缠的物理实质,量子纠缠中的信号传递问题,才能得到清晰可靠的分析。

主张波函数具有物质性的学者除薛定谔、德布罗意之外,恐怕在新近“多世界解释”的创立者中也是主流意识。我主张波函数描述了微观客体自身的时空特征,用其表面曲率表征,它体现物质的一种新的存在形态,是“时空是物质的存在形式”哲学观念的物理实现。曲率波就是物质波,量子纠缠是物质波之间的纠缠,是粒子间时空形态的纠缠。

爱因斯坦在讨论量子纠缠时,思想深处认定是物质间相互作用产生的纠缠,因此在定义量子纠缠时说:“粒子之间开始有相互作用,但远离之后完全无相互作用”。但他对波函数物理意义的理解是倾向于系踪解释的,如果波函数是对粒子系踪概率分布的描述,那么波函数的纠缠就应是概率分布的纠缠(起码数学形式上如此)。这只能是事物间的一种联系与爱因斯坦思想深处认定量子纠缠是物质间“物理相互作用”的纠缠逻辑上是不一致的。物质间的“物理相互作用”有不能超光速的限制,但事物间的“普遍联系”不应有这种限制,前者有能量传递,后者不一定。

对爱因斯坦强调的二粒子的纠缠是粒子之间的相互作用的纠缠,还可作如下讨论。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,“彼此分开不再有相互作用”的波函数纠缠态吗?

结论是:不能。

一、若AB间是经典电磁作用或引力作用,相互作用的大小与AB间的距离r成平方反比关系,随着r的增大,只能趋近于0,永远不可能等于0AB间“不再有相互作用”的理想状态不会有。爱因斯坦“彼此分开不再有相互作用,形成一个复合粒子相关体系”的假想实验不能建立。

二、如果AB之间是碰撞之类的宏观机械作用,碰撞之后,宏观机械力是不存在。但只要粒子有质量,引力总是不可消除的,即使是没有静质量的光子,也还有动质量,碰撞中“彼此分开不再有相互作用”同样是无法办到的。此外,碰撞是宏观连续作用,相当进行一次量子测量,碰撞中客体在时空序列中的“状态”演变,能否表示成各自一组力学量完全集的共同本征态,并由此构成二粒子的纠缠态尚存疑虑。不能制备纠缠态的实验装置,不是EPR论证所要的量子力学实验装置。

三、如果AB之间是“光速有限”的电磁作用,而且是一个光子一个光子的非连续电磁作用,则AB可以形成符合实验要求的量子态,直积叠加的纠缠态是存在的;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再次否定了实验装置成立的可能性。

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,原先的纠缠量子态必将遭到破坏,AB间也已不存在不变的力学分析基础。

其实,波函数纠缠态作为一个整体,在玻尔那里,粒子之间的距离好象无明确界定,距离很近并有相互作用形成纠缠态,也许是受爱因斯坦思想影响形成的概念。分析表明,量子测量有一个从“内部空间”(我们为强调物质性称其为“量子伴生空间”)到“外部物理空间”全空间全域同步转换过程。二粒子作为一个整体,测量AA回到“外部物理空间”,记录一个确定的测量结果;B作为“量子伴生空间”中与A形成的“纠缠整体”,也必然跟着同时回到“外部物理空间”,表现出确定的测量结果。“超光速”信息是在两个不同空间全域同步转换过程中形成的,它是两个不同事件之间的逻辑关联,没有直接的物理作用传递。曲率波的纠缠正好承担了“空间整体关联”和“全域同步转换”的重任。

如果认定波函数的物质性,那么波函数概率属性也必须有所说明,这是量子力学曲率解释的重要任务之一,它涉及量子测量中相互作用机制的揭示,我们在今后(书中也有)相应章节做了详细讨论。

关于第二个问题,广义相互作用原理与狭义相互作用原理的区分,狭义相互作用原理指明人类认知的自然现象和自然规律是如何形成的,它说明人与自然的关系;广义相互作用原理是指事物间的普遍联系,而普遍联系不一定有直接的自然力作用。认识这一区分,它或许对认识量子纠缠中信号传递的本质有参考意义。



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