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669、爱因斯坦的思想实验 相距几万光年仍能心心相印
   

观音2018-11-15.jpg
























4)爱因斯坦


用一个‘测量粒子位置和动量’的


思想实验来说明量子力学是不完备的

 


爱因斯坦等人设计了


一个测量双粒子位置和动量的思想实验



EPR5.jpg







在思想实验中,爱因斯坦


设想有一个不稳定粒子


衰变2个小粒子(AB),


2个小粒子,各自向相反方向跑去。


假设准确测量出粒子A的位置,


则由于粒子A粒子B之间相隔很远,


测量粒子A不会搅扰到粒子B


于是粒子B的位置就有可能准确地预测出来,


类似地,假设准确测量出粒子A的动量,


则由于测量粒子A不会搅扰到粒子B


粒子B的动量也可以准确地预测出来。


E P R论文,


认为粒子都是物理实在性要素,


都能分别测量相隔遥远的2个粒子的


准确位置和动量。


结论是E P R认为,


量子力学不满足理论上的定域性和实在性原则,


所以量子力学是有缺欠和不完善的。


虽然数学计算和实验结果,


能证实量子力学的种种预言


但爱因斯坦仍然认为,


量子力学的物理基础不完备。



3、“E P R思想实验”简化版本

 

                                         --粒子自旋版本

 

如前述,E P R原文所举思想实验,


是关于一个双粒子位置和动量的实验,


或许是因为这个例子有些抽象,


并且它的数学表述十分繁复。


所以,在1951年,经美国的玻姆


把E P R原文所举的思想实验,


简化为‘粒子自旋版本’。


这是因为粒子沿磁场轴自旋,


是可以用特定仪器测量出来。


所以,后来人们对“E P R”问题的讨论,


也比较喜欢用玻姆的简化版本。


波姆改用粒子自旋来描述原来论文的意思,



 

如下面 2 幅图所示:





EPR6.jpg

 



EPR7.jpg





这个版本测量的是粒子沿着特定轴的自旋


而不需要测量其位置动量



假设一个π介子


介子是由一个‘夸克’


   和一个‘反夸克’组成的复合粒子),


衰变成一个电子与一个正电子


2个经过衰变的粒子,


各自向着相反方向飞离:


1)“电子”飞离到区域A


在那里的观察者(叫“爱丽丝”),


她会观测到电子沿着某特定轴在自旋;


2)“正电子”飞离到区域B


  在那里的观察者(叫“鲍勃”),


  鲍勃会观测到“正电子”的相关性质。

 

为遵守“动量守恒”规律 ,


这两个粒子,会保持自旋相反的关系,即:


A区域的粒子自旋向上,


B区域的粒子自旋就必定向下;反之亦然。


于是可以说,


这两个粒子构成了粒子的“纠缠态”。


根据某种守恒定律,


2个粒子永远是“左、右”相互关联的。


以上是介绍波姆的粒子自旋版本。

 

下面是两派观点对粒子自旋版本的讨论

 

1)量子论认为,只要不去探测,


每个粒子旋转的方向是不确定的:


处在一种或左、或右的“叠加混合态”。


但是,只要去探测,


A、     B的“叠加态”,便会在一瞬间坍缩了,



比如说,A随机地选择“左”旋,


因为守恒,B就必定会“右”旋。


于是,问题就来了:


这就是,在被观测的瞬间,


AB已相隔遥远了,


譬如说,已相隔“几万光年”了


【光年,指光在一年飞跑的距离,约94000亿公里】,


即便如此,它们也能心心相通,


做到及时互通信息,


使得B,能够知道A在那一瞬的状态。


(它们怎么能做到及时互通信息


使得B,能够知道A在那一瞬的状态呢?)


2)另一派,爱因斯坦说,


除非有超距瞬时信号(心灵感应等)


来往于两个粒子之间?!


但是,这种超距的(巫术般的)作用,


是违背经典物理和违背相对论原则的,


因之,EPR作者得出结论:


波尔等人对量子论的解释是不完备的。

 

通过以上介绍,我们看到,


E P R对实在性的理解是:


如果两个对象之间,不加上物理的力,


那么,在一个对象上发生的事,


是不可能‘干扰’另一个的。


比如,爱丽丝鲍勃对“粒子”的观察:


爱丽丝不可能以光速飞向鲍勃的粒子,


即爱丽丝不可能对鲍勃王国的事施加物理影响!


在爱因斯坦看来,物理对象的“实在性”


是具有“可分离性”的(也就是具有“定域性”:


作用力或信息的传递不能超过光速)。


物理学家知道,A和B 都有50%的概率自旋向上,


或者有50%的概率自旋向下,


一旦对粒子A实施观测,发现它自旋向上,


那么,粒子B就应是自旋向下。


信奉经典物理学的人就会问:


B怎么知道它应该自旋向下呢?


自从衰变那刻起,


它们在时空已相距遥远了啊?


两物之间的相互作用或信息联系,


至少需要1秒钟,在这1秒内,


A作为一枚量子,已自旋向上了,


B于此瞬间,还不知怎么行动呢!

 

E P R作者认为,


如果按照玻尔的说法,


观测不仅决定A粒子的状态,


还必须决定B粒子的状态,


那么就说明在两个粒子间,会建立某种联系


(某种不需要时间的幽灵般的超距作用),


这也就违反了定域性、实在论以及相对论原则了。


就是说,E P R论文认为,


玻尔不承认‘观测’与‘对象’的可分离性,


否认物理个体的可分离性,


就是否认物理对象的实在性。


如果退一步说,认为量子力学是完备的,


那么人们就得被迫承认,


对A的测量可以影响到B的状态,


这就会导致承认幽灵般的超距作用,


而这是违背相对论原则的。


相对论认为


能量或信息传递的速度不能超过光速。







古25.jpg






















未完待续。谢谢。








 


 
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