量子力学 贝尔定理——量子革命的根源,证明超距作用的真实性( 二 )


现在 , 让这100个自旋 \"向上\"/顺时针的电子与另外100个电子(自旋 \"向下\"/逆时针)相距甚远 , 这样 , 两个相互纠缠的电子就不能在合理的时间内交换信息 , 尽管它们是量子纠缠的 。 让我们试着给电子分配一个真实的隐藏变量λ , 它定义了沿水平轴或垂直轴测量电子的偏置 。 让自旋向上的电子属于爱丽丝 , 自旋向下的电子属于鲍勃(一种命名惯例) 。
爱丽丝和鲍勃 , 现在用S-G磁铁对电子的两种自旋状态进行合理的测量 , 并使其相互间的倾斜度成反比 。 现在 , 我们遵循三种不同的情况 。

  1. S-G磁铁是完全反向倾斜的;这意味着两个纠缠的电子会得到相同的结果(因为它们的自旋是反向排列的) 。 因此 , 100%的电子将给出相同的结果 。 因此 , 所有200个(或100对)电子的结果都是一样的 。
  2. 【量子力学|贝尔定理——量子革命的根源,证明超距作用的真实性】现在 , 让我们把一个SG磁铁的方向稍微偏离另一个(比如说δ=θ°);因此 , 对水平方向有强烈偏向的电子将显示出不同的结果 。 在这种情况下 , 假设不同结果的电子数量为N_1 。 (即使我们将另一块SG磁铁的方向定为δ=θ° , 保持这块SG磁铁的δ=0 , 显示出不同结果的电子数N_2也是一样的 , 因为SG磁铁之间的相对角度很重要 , 而不是绝对角度 , 因此N_1=N_2) 。 )
  3. 现在 , 让我们把两个SG磁铁的方向定为δ_1=θ° , 但是方向相反;这意味着 , 按照惯例 , 磁铁-1的δ_1=θ° , 而磁铁-2的δ_2=-θ° 。 因此 , 两个SG磁铁之间的相对角度将是δ=δ_1-δ_2=2θ° 。 因此 , 与我们的隐藏变量λ相对应 , 产生不同结果的电子数量N不应该大于(N_1+N_2=)2N_1 。
但是 , 这个数字并不符合量子力学的预测 。 根据量子力学的计算 , 经过适当的近似 , N_1(=N_2)这个数字应该等于θ^2/4 。 而N=(2θ)^2/4=4θ^2/4=4N_1 。 但这与我们之前的结果相矛盾 。 这一矛盾使得量子力学中不存在实的局部隐变量 。
简而言之 , 这就是贝尔定理 。 在数学上 , 这以不等式的形式表现出来 , 在原论文中为:
现实主义:认为自然界的存在独立于是否有人在见证它 。
局部性:一个图像只受其周围环境的直接影响的原则 , 换句话说 , 没有任何信息或原因可以比光速更快传输 。
尽管我们已经否定了量子力学中真实的、局部的性变量的存在 , 但现在许多物理学家准备牺牲局部性的条件来支持隐变量理论 , 包括约翰-斯图尔特-贝尔等人 。 尽管许多实验证实了真实的、局部的变量并不存在 , 但这些实验中存在许多漏洞 , 其结果是任何隐变量的不存在还有待证明或检验 。 玻姆力学提供了一个完整的解释 , 基于非局部隐变量的假定存在 。
贝尔的不等式导致了另一个强大的假说 , 即贝尔自己提出的超决定论 , 根据这个假说 , 所有的东西 , 实际上所有的东西都是预先决定的 。
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