EPR想像實驗

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話說我在一期科學人看到這篇,蠻好玩的

就是電子有一種稱為自旋的性質

觀察自旋時,要選擇一個座標軸

如果垂直測量,就會向上或向下

水平測量時,則是向左或向右

兩個纏結的粒子可能會有相反的自旋方向

但誰上誰下不一定

假設某甲乙有這對粒子的其中之一

甲觀察到他的粒子朝上

則某乙垂直測量時,其粒子自旋朝下

EPR論點是說

乙百分之百會測量到向下的自旋

但甲可以水平測量

如果甲得到向東的自旋

則代表乙的自旋本來朝西

但沒有一種量子態可以允許一個粒子朝西又朝下

因此EPR認為,量子力學不是完整的理論

因為違背了"局部性"

請各位學長說明一下看法

並以高一的程度解釋謝謝

[ijsfkira 10]

我大概簡單的提一下EPR謬論

其實這個謬論並不是真的那麼難理解

(好好解釋 並沒有用到甚麼國中生不懂的數學...至於原理?反正根本沒人懂量子力學的基本詮釋)

然而它的意義卻相當的深遠

量子力學最根本的詮釋叫作「哥本哈根詮釋」

他指的是說:

一個物理系統的波函數原本有很多種states

(更精確的說法是:eigenstates的linear combination)

而事實上一開始是不知道會是甚麼states的

但只要你一測量 波函數就會崩塌為某種特定的state

愛因斯坦覺得這相當奇怪

經過和波耳之間的幾次辯論 最後提出了EPR謬論

EPR謬在說甚麼呢?

首先要強調的是 愛氏從沒有反對任何實驗上對於量子力學的驗證

只是對於它的基本詮釋相當的不滿

EPR謬論 也站在是同意「電子自旋角動量只有up或down」的前提進行的

簡化版講解EPR謬論如下:

你考慮一個自旋角動量為0且電中性的pi介子衰變為電子和正電子的過程

一開始的時候 你不知道電子和正電子的各自的角動量為何

但由於角動量守恆 你知道它們兩個的角動量和一定是0

接著這兩個粒子會因為動量守恆的關係相距越來越遠

你可以等到它們兩個相隔了好幾光年之後 你再測量其中一個粒子的角動量

由於「兩個的角動量和為0」 你馬上就可以得到另一個粒子的角動量

我們接著來仔細看看 問題出在哪?

古典的實在性詮釋會說 其實一開始它們被衰變出來時

就有各自確定的角動量(和為0)

只是我們沒有測量還不知道而已

但是哥本哈根詮釋卻告訴你

它們一開始各自的角動量根本是不知道的 只是很多eigenstates的linear combination

(儘管和為0是早就確定的 因為角動量守恆早已經過相當多的驗證 我們有這個信心)

但是等到它們相距數光年 你一測量某個粒子(假設是正電子)之後

「不僅僅是正電子的波函數塌陷了 甚至連相距數光年的電子的波函數也在瞬間塌陷!」

這和另外一個看似相當合理的物理學基礎:局部性牴觸了

(我們原本相信 任何物理傳播過程都需要時間)

幾十年之後 Bell提出了一套檢驗這個謬論的方式(Bell不等式)

阿斯派克的實驗 則讓人驚訝的發現

「原來這世界真正具有非局部性!」

事實上 這個實驗並不能確保哥本哈根詮釋的正確

因為非局部性的隱藏變數理論(或者其他量子理論根本詮釋)仍然是有可能存在

此內容已被編輯, March 21, 2010 ,由 ijsfkira

[ijsfkira 10]

另外 我有看過你所說的那篇文章

非局域性讓人擔心會不會破狹義相對論的光速恆定假設

事實上是不會的 因為這個傳播不夾帶資訊

但那篇文章提到

量子糾結的非局部性是很有可能對於狹義相對論的「同時性」造成很大的威脅

這方面我並不是很清楚

事實上似乎目前也沒有物理學界真正的共識