量子之境 十日谈 第七日

  震撼寰宇的EPR问题

             ——探索真实世界的论战

约在 20世纪20年代，随着量子力学的发展，

引起学界对量子论的某些观点产生了争议，

这表现在爱因斯坦等人与丹麦物理学家玻尔的论战上。

爱因斯坦对量子力学的一些观点，从怀疑发展到反对。

比如，爱因斯坦认为：

“粒子必然是一个‘独立’于测量的分立实体。

也就是说，电子即使没有被测量，

它一样有自旋、位置等特性。

我想即使我不看它，月亮也还是在那儿。”

画外音：

这时似乎听到有声音传来：

‘什么震撼寰宇，我怎么不知道？！’

哎，不知道没关系，

您权且把‘EPR’，记作‘亿霹阿’哈！

——天上闪过一亿霹雳，结果会怎样呢？……

（一）爱玻论战 第1、2 回合

第1回合

量子具有独立的实在性吗？

约在第五届索尔维会上（1927），

爱因斯坦首次向玻尔发动攻势。

爱因斯坦用自己研究过的关于α射线的例子，

表示对玻尔等人的质疑。

爱因斯坦认为，即使是微小的量子，

也具有独立的实在性，不论是否有人正在看它。

虽然这次论战爱因斯坦没有获得成功，

但他相信自己的实力。爱因斯坦想，

只要能继续寻找反对波尔的例子，

就可以动摇玻尔等人有关量子力学的观点。

第 2 回合

绝对的因果关系是存在的吗?

 1930年，在第六次索尔维会上，

爱因斯坦发表了一个‘思想实验’，

这个‘思想实验’被称为“爱因斯坦光盒”，

爱因斯坦以此来挑战量子力学的不确定性原理。

爱因斯坦从能量公式E=mc²出发，

以逻辑推演和数学计算，

批驳量子力学的所谓“不确定性原理”。

‘爱玻论战’第1、2回合所涉及的专业知识比较多，

并且这些知识也不是重点，我们只需了解，在辩论中，

爱因斯坦一派仍没有说服玻尔等人，

实际上，玻尔在会上证明了，

爱因斯坦所主张的绝对的因果关系是不存在的。

下面将重点介绍第3回合‘爱玻论战’。

第3回合

震撼寰宇的“ E P R问题”                                           

 显示出非凡的能力， 以下仅举几

E P R（Einstein-Podolsky-Rosen ）

是三位物理学家姓氏的缩写

（姓氏第一个大写字母—

   E:爱因斯坦；P:波多尔斯基和R:罗森）

1、起因

1935年，爱因斯坦已经来到美国普林斯顿大学*，

1935年5月，他与另外2位物理学家家波多尔斯基和罗森，

在美国《物理评论》第47期上，

刊登了一篇题为

《物理实在的量子力学描述能否认为是完备的》。

在这篇论文中，

爱因斯坦等人对量子力学是否具备完备性提出质疑

【*普林斯顿大学, 是一所位於新泽西州的研究型大学，

     是八所常春藤盟校之一】

2、E P R质疑的要点

在1935年的文章中，

爱因斯坦等人为了论证量子力学的不完备性提出一个悖论

（悖论指在逻辑上可以推导出不相协调之结论来） 。

这一悖论涉及到如何理解微观世界的实在性问题。

（1）

  什么是对物质世界描述的完备性

完备性：物理实在的每个要素

都必须在物理理论里有其对应部分。

换句话说，一个完备的物理理论

必须能够正确描述物理实在的每个要素。 

（2）什么是实在性原则

实在论（或称唯实论）认为，

现实是独立于人的感官、概念与想法之外的。

 经典物理学认为，当我们不对系统进行干扰或观测时，

就能确定系统中某个物理量。

这必定是存在一种实在性要素。

这种要素及物理量就是所谓的实在性判据。

物理实在：

假若在对于系统不造成任何搅扰的情况下，

可以准确地预测某物理量数值，

则对应这一物理量，存在物理实在的要素。

（3）什么是定域性假设

这就是说，EPR 论文认为，

有关测量的这个动作是遵守“定域性”原则的。

所谓定域性是说，

物体只能直接地被相连区域发生的事所影响，

在遥远区域发生的事，

不能以某种超光速传递方式影响这个物体。

定域性通俗地说就是，

如果测量两个相隔的粒子，

那么，对第一个粒子所做的事，

不会影响第二个粒子。 

将’定域性’与‘实在性’合起来说就是，

在某区域发生的事，

不能立即影响在其它区域的物理实在。

  E P R论文认为，

  量子力学不满足定域实在性判据，

  所以量子力学是不完备的。

   谢谢。