關於 EPR 佯謬,愛因斯坦為什麼被證明是錯的?

時間 2021-05-12 22:58:14

1樓:鹽選推薦

E 代表愛因斯坦。愛因斯坦一生不相信量子力學是完整的,他總覺得不確定性原理肯定不是我們對世界的最終認識。於是,他設計了很多思想實驗來反駁量子力學,其中,EPR 思想實驗是影響最大的。

EPR 中,P 是另一位物理學家波多爾斯基,R 是當時愛因斯坦的助手羅森,所以,我有時將這個思想實驗稱為愛菠蘿實驗。當然,這個實驗後來被物理學家實現了,不過,結果並沒有像愛因斯坦等人期待的那樣,可以幫助我們同時確定乙個粒子的位置和速度。

如果不能同時確定乙個粒子的位置和速度,那麼我們就可以做如下比喻:

我們不能同時確定乙個男人的年紀,以及他是否成為了乙個父親。

如果我們不能同時確定乙個男人的年紀和他是否是父親這兩個性質,那麼我們就假設這個男人和乙個女人結婚了,而且男人比女人年長了兩歲。這個時候,雖然不能確定這個男人的年紀和他是否成為了父親,但是我們可以先來觀察他的妻子。如果他的妻子生了乙個孩子,我們就立刻可以確定,這個男人已經成為了乙個父親。

這個時候我們再來看這個男人本身,從而確定他的年紀。如此一來,我們不就能夠把他的年紀和他是否成為父親這兩個性質同時確定了嗎?這就是愛因斯坦的思想實驗的核心想法。

這個思想實驗背後的本質是什麼呢?就是我們不要同時去看乙個物體的兩個性質。而是通過另外乙個物體確定這個物體的其中乙個性質,再直接觀察這個物體的另乙個性質。

於是愛因斯坦認為,像電子這樣的基本粒子實際上是可以同時被確定位置和速度的。這就使得愛因斯坦和玻爾之間爆發了一場曠日持久的學術論戰。

我們現在把時間一下子推進到將近 30 年以後,也就是 1964 年。這一年,有乙個名叫貝爾的著名英國物理學家,他設計了乙個新的 EPR 實驗。貝爾表示,如果在這個實驗裡面我們得到了預想中的某個結果,就說明愛因斯坦是對的;如果得出了預想中的另外乙個結果,那就說明愛因斯坦錯了。

實驗的結果是怎樣的呢?

經過幾十年的努力和實驗,科學家們終於證實了,愛因斯坦是錯的。也就是說,我們不能通過測量另外乙個物體來決定當前物體的性質。換句話說,我們確實不能同時確定乙個粒子的位置和速度。

這個事件完全顛覆了我們的認知,完全不可思議。

為了理解 EPR 思想實驗,我們就用貝爾的實驗來取代 ERP 當年的那個實驗。要理解貝爾實驗,我們就得先了解粒子的自旋。

自然界中,乙個基本粒子,除了位置和速度,有時還會有自旋,這裡旋是旋轉的旋。什麼是自旋呢?

2樓:Victor Cheng

簡單來說,貝爾證明了,如果量子隨機性是由隱變數導致,一些可以測量的物理量的組合會滿足乙個不等式,叫貝爾不等式。現有實驗證明在某些條件下貝爾不等式會被違反,也就是說,EPR對量子力學現象的解釋是不對的。

3樓:王連濤

其實嚴格地講,EPR結果不能說是Einstein錯了。EPR的本質是,如果認為波函式或者是量子態向量是物理實在,那麼在量子力學的框架下,EPR關聯的存在就說明非局域的相互作用存在。這個和相對論的因果性就會有矛盾。

要注意的是如果只關心量子力學測量的結果,那麼EPR關聯並不會超光速傳遞資訊。這個問題只會做把波函式當成是物理實在的時候才會發生。

Einstein的結論是乙個完備的理論裡的東西必須是物理實在,所以如果量子力學是完備的,那波函式必須是。同時,物理規律必須是局域的。所以量子力學不完備。

在Einstein的前提下,他的結論是對的。當然我們可以否定他的前提。比如認為波函式只是計算概率的工具。

或者像所謂的哥本哈根解釋那樣含糊不清的扯儀器和觀測物件的不同。或者說物理規律可以是非局域的。後來的Bell不等式的實驗是否定一些試圖加入附加變數(有時候叫隱變數)而改變量子力學的一些嘗試,並不是EPR本身。

波函式,實在性,非局域性,這些問題現在其實並沒有真正的定論。只是絕大多數的的物理學家都是抱有一種「shut up and calculate」的態度而已。

4樓:孫靜

拋開「定域論」和「實在論」到底是不是物理真實這個話題不談。我認為EPR佯謬對新量子論的質疑在邏輯上有乙個小小的漏洞:EPR先設定了「定域論」和「實在論」為基本公設,後來的推導都是建立在這兩個公設上的。

但是,哥本哈根解釋的基本公設就是「不確定性」,也就是不認可「實在論」。我沒學過邏輯學,只是淺薄的認為,如果想要推翻哥本哈根解釋,應該從哥本哈根解釋本身的基本公設出發得出矛盾結論才能實現吧?從完全不同的公設出發,這只能說明愛因斯坦和玻爾兩個人看待世界的哲學完全不同(這一點大家早就知道了),而不能說服玻爾讓他承認自己的理論「不完備」啊!

5樓:雷奕安

需要感到奇怪的是,為什麼有人用乙個漏洞百出的實驗做了乙個所謂的證明,就可以斷定愛因斯坦錯了,而且說服了那麼多人,以致於後來糾正這一錯誤非常困難。

6樓:

應該這麼說愛因斯坦的隱變數的想法是定域的,但是現在的實驗結果表面定域隱變數在量子糾纏中是不存在的。不過貌似非定域隱變數存在與否還沒有確定。

7樓:nzczll

量子糾纏的結果,是愛因斯坦的預料之外的結果。

愛因斯坦根據相對論,說物理現實不會存在量子糾纏。因為量子糾纏如果存在,將打破光速最大限制,意味著存在某種作用,速度可以超過光速,就是愛因斯坦說的鬼魅的超距作用。愛因斯坦本來原意是藉此觀點來否定量子力學的概率解釋。

哪知道,實驗結果做出來,卻是存在愛因斯坦所說的量子糾纏現象。實驗結果,否定了愛因斯坦說的「量子糾纏不會存在」這種觀點。是這個意思。

正因為實驗結果如此,就直接帶來量子力學和相對論之間的矛盾問題。但是現在人類,既想要相對論,又想要量子力學。面對這個局面,人類左右為難。就看下一步再出什麼突破性的實驗結果。

其實,根據量子力學的概率解釋,粒子這個時刻在A點出現,下一秒完全可能在離A點10倍光速X1 秒的距離位置出現,存在這個概率。這和相對論的光速最大之間存在的矛盾,是必然的。除非推翻量子力學的概率解釋。

但目前的實驗,沒有乙個實驗和概率解釋矛盾。並且量子糾纏的實驗,是更進一步支援概率解釋。

左右手套那個比喻,這個是經典概率的觀點,不能解釋量子糾纏的實驗結果。量子糾纏的實驗結果,就是否定這種解釋方法。這個涉及到經典概率和量子概率之間的區別。

可以參考這個文章,區分經典概率和量子概率之間的區別,量子力學為什麼是非決定論的?,僅供參考。

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