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关于物理规律维数、确定性和局域性的思考(五)

已有 1101 次阅读 2022-8-6 15:52 |系统分类:科研笔记

        根据哥本哈根诠释,任何微观粒子在测量之前,事实上并没有表现出确定的状态,而是一系列本征态叠加。比如说把一对电子通过某种方式使它们的总自旋为零,当我们没测量时,按照哥本哈根诠释每个电子都会处于上旋和下旋的叠加态,直到对它们进行测量,才会表现出到底是上旋还是下旋。现在考虑爱因斯坦他们的思想实验(事实上是经过玻姆简化的版本)。比如说对总自旋为零、且未经测量的电子对通过光纤把它们移动到相距较远的两个地方(极端一点使得电子A在地球上,电子B在月球上),这时它们都处于上旋和下旋的叠加态。当我们如果对电子A进行测量时会导致A的量子态塌缩,比如说测得A的自旋是向上的,那么根据角动量守恒定律,电子B的量子态将会瞬间塌缩为自旋向下。

        爱因斯坦坚信物理规律的局域性,由于相距很远,电子A与B之间的相互作用可以忽略不计,因此它们之间不会产生关联影响。由于对A的测量实际上并没有干扰B,又是什么原因导致了B的波包塌缩呢?退一步讲,即使B能够发生波包塌缩,它又怎么知道必须为下旋呢?极大的可能是这样,对电子A的测量使之变成了确定的上旋,按照角动量守恒,电子B必须塌缩成下旋才能维持A、B总角动量为零。A将这个信息以某种方式瞬间传递给B,B接收到了这个信息后瞬间塌缩成了下旋。

        但A究竟以何种方式把信息瞬间传给了B呢?这是个令人困惑的问题。要知道根据狭义相对论任何物质与能量的运动、信息的传递都有个速度上限——光速,这条准则不但在宏观世界成立,即使在量子力学主导的微观世界也被实验充分验证过。比如回旋加速器由于粒子被加速,导致的质量膨胀效应而使得接近光速的高能物理实验不得不采用动辄几十公里的直线加速器。又如一些衰变期极短的基本粒子,却能因为其自身的高速运动而运行较长的距离,存在较长的时间,以至于被实验仪器捕捉到。

        因此如果考虑之前说的极端情况,即电子A在地球上,电子B在月球上,看看会发生什么矛盾。这里必须指出,EPR佯谬是一个思想实验,思想实验的实验室就是人类的大脑,实验仪器就是逻辑推理。因此思想实验对于仪器的功能和精度,实验人的实验技术都不用过于苛刻,是否符合物理定律,在逻辑推理是否得出矛盾是最终的裁判。物理学历史上的那些伟大的人物,都是做思想实验的高手。比如伽利略的斜面实验、比萨斜塔实验,牛顿的人造卫星实验,麦克斯韦的位移电流假说,爱因斯坦的火车实验、电梯实验、光箱实验以及EPR佯谬等。在他们的理念里,宇宙间最好的实验室就是人类的大脑。



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