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涂润生又在《现代物理学》杂志上发表一篇重要论文

(2017-07-23 13:06:59)
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文化

量子逆测量

量子力学解释

定域实在论

涂氏

分类: 量子力学

量子逆测量理论催生

定域实在论和决定论量子力学解释系统

涂润生又在《现代物理学》杂志上发表一篇重要论文

 (National Special Steel Quality Products Supervision and Inspection Centre, Room 4015, 76 Jinshan Avenue, Huangshi City, Hubei 435000, P. R. China. 2run3@sina.com)

 【摘要】现有量子力学解释违背常理。现有量子力学解释方案没有不令人困惑的。令人困惑的理论就是不能令人信服的,需要修正和完善。定域实在论的和决定论的成功的量子力学解释方案无疑是最有魅力的,值得被选为研究目标。相信实物粒子是由单色波的光结构成的是一个非常好的前提。根据这个前提可纠正人们对“态叠加原理、波=粒二象性和不确定性原理”的错误认识。在这个前提下,通过建立和应用量子逆测量理论,坚持“实验结论的导出过程必须具有完整的实证链”的原则,利用伴光导致的副效应解释实物粒子衍射实验,应用量子逆测量理论而实现了上面的研究目标。发现电子的二次衍射等实验直接证明了存在不破坏量子相干性的测量(观察)。发现所有实物粒子的衍射实验都表明“真空中运动粒子的相干性的保持和发挥与它们以前的经历无关”。这些都是支持量子逆测量理论的已有实验。设计了验证量子逆测量理论及其测量观的新型实验。列举了量子逆测量理论和新量子力学测量观的绝对优势(具有定域实在论和决定论的特点,不违背常理、不存在令人困惑的地方,预言了几个其他理论不能预言的现象)。为建立定域实在论量子力学和“人类正确认识微观世界”打下了坚实的理论基础。

关键词:量子逆测量;定域实在论;决定论;涂氏量子力学测量观和解释系统;光结电子结构模型。

 

1.引言

量子力学可分为几个组成部分:量子力学数学形式体系、量子力学解释体系(其中最重要的是量子力学测量观)和量子力学哲学观。量子力学数理形式体系又可分为:理论前提部分(量子力学公设)、逻辑推理部分和结论部分。量子力学的应用比较成功表明它的理论结论是可用的。但是,量子力学公设、量子力学解释和量子力学的哲学观是令人困惑的。在这种情况下,优化量子力学公设和改进量子力学解释就是必要的。量子力学公设的组成方案本来就不止一种,表明它有被优化的空间。作者在《定域实在论量子力学》的著作中已经将5条量子力学公设减少至1[1],且保留了量子力学的成功部分(缩减量子力学公设的方法简介见本文6.2节)。“不需要与测量定义及概率产生有关的第三条量子力学公设”这种结果淡化了量子力学解释体系与数学形式体系的联系,使量子力学数学形式体系就与量子力学测量观由强相关变成了弱相关,量子力学的成功应用也就不是量子力学解释体系正确的有力佐证。量子逆测量理论也只是改造量子力学的前提、量子力学的解释系统和量子力学的哲学观而不否认其成功的部分。量子逆测量理论就与量子力学逻辑体系没有矛盾。总之,量子逆测量理论批判量子力学解释系统而不否认量子力学的数学形式体系,或者说只否认量子力学的部分定性解释而不否认量子力学的定量结论。这样,无数实验事实验证了量子力学的定量描述的正确性,并不能否认量子逆测量理论。实际上,“实验事实验证了量子力学”也是指“验证了量子力学的定量结论(量子理论的数学形式体系给出的结论)而不是严格意义上的定性解释”。

量子力学在应用上非常成功,但量子力学的解释一直令人困惑赫赫有名的温伯格Steven Weinberg也著文说量子力学令人困惑(温伯格,2017)。另外,量子力学中有许多种相互竞争的不同解释,呈现出了量子力学解释丛林的混乱状态。

哥本哈根解释虽能自圆其说,但是其付出的代价是,波函数不再是完全客观的存在,而是变成一种依赖于观测者的东西。另外,从理论完备性的角度看,哥本哈根诠释的一个缺点是它需要预先假设由经典力学描述的物体(测量仪器或观测者)的存在,而不能完全从量子力学本身出发导出其一切结果。这导致它难以应用于量子宇宙学这样原则上没有“观测者”或任何经典物体的情形。既然哥本哈根解释存在问题,就会诞生其他的解释。多世界理论就是其中之一。多世界理论能避免哥本哈根解释的一些问题,但又存在其他问题。对于量子实验中看到的几率现象在多世界理论中如何解释,还是存在疑问和争议——既然每种可能性都实现了,又如何谈到几率?在量子论的描述中,这个几率究竟来自众多可能世界中的哪一个,是随机的。在多世界诠释中,每一次微小的相互作用都会产生数量巨大、相差无几的平行宇宙,这不免令人觉得古怪。还存在如何理解所谓的“多个世界”的问题和这些平行宇宙是否“真的存在”的问题。多世界理论很像人类祖先在不能解释自然现象时想象出阴间、人间和天庭三界。现象是被解释了,但不能证实多世界的存在。有人声称检测到了持续纠缠的现象。一个人观察到了持续纠缠现象就是同一个人观察到了不同世界中的现象。这又否认多世界的存在。多世界的存在没有找到肯定的实验证据,但否认的证据可以找到。其他解释的缺点就不一一列举了。现有的量子力学解释的种类虽多,但是,它们都是在相信微观粒子具有幽灵特性的前提下建立的,且都没有解释量子力学的本体论问题(量子力学的困惑主要源于量子力学的本体论问题)。“微观粒子的行为像幽灵”本身就是一种基础性解释。只要这样的基础性解释不正确,那么在此基础上提出的不同解释就都是错误的。量子逆测量理论的优势之一就是从来不将微观粒子的行为解释成幽灵行为。

在现有的量子力学解释之中,最多只有一种解释是正确的。它们都不正确的可能性更大。因为它们的共同缺点是“都是非定域实在论的或者非决定论的”,“不合常理”而令人困惑。换一种说法,它们的共同缺点是都离不开幽灵。哥本哈根解释不得不认为微观粒子具有幽灵特性。多世界理论不得不承认宇宙具有幽灵特性。隐参量解释不得不承认相互作用具有幽灵特性。令人困惑和相互矛盾都是不令人满意的,没有魅力可言,需要改进和完善。量子力学的不正确解释还能导致量子力学乃至人的认识朝不正确的方向发展。不计较它的不令人满意只是一种乐观的态度,而不是量子力学中不合理的东西不存在。一种理论或观念,一旦承认意识能影响自然之物的行为的地步,必然存在重大的认识缺陷。在建立具有“利用波的扭结构成实物粒子的模型解决了波函数是从哪里来的问题”的优势的解释系统之后,情况更是这样。现在,一个不好的信号是即使那些最适应量子力学的物理学家们也无法就量子力学的意义达成共识。这种分歧主要产生于量子力学中测量的本质(温伯格Steven Weinberg, 2017)。     

如上所述,探索令人满意的量子力学解释是有意义的。

创作本文最初的动机正是想解决量子弱测量的理论的发展面临的问题(即,解决量子力学测量问题)。随着探索的不断深入,发现了量子逆测量事件的存在。进而发现了量子逆测量的功能和作用,建立了量子逆测量理论(QIMT)。再往后就是弄清量子逆测量理论对现有量子力学解释系统的影响。最后建立全新的子力学解释系统。就是说,探索的动机逐渐发展成了建立量子逆测量理论、纠正人们对微观世界的不正确认识(是“对微观粒子的组成、结构和性质的认识”之中的一部分)。最有魅力的量子力学解释系统是科学的、符合逻辑的、不违背常理的解释系统。我想建立最有魅力的量子力学解释系统,解决量子力学的解释问题的愿望早就有了,此前是以回避现有量子力学解释的方式来回避量子力学困惑。出版了《定域实在论量子力学》[1]专著。但因没有解决现有量子力学解释的根本问题而未受重视。本文揭露现有量子力学解释的错误根源,弥补了我以前的研究工作的不足。本文与文[1]互补且构成了完备的新的量子理论。为了方便,以下将我建立的最有魅力的量子力学测量观——决定论的和定域实在论的量子力学测量观叫做“涂氏量子力学测量观”。涂氏量子力学测量观同样是涂氏量子力学解释系统的核心。它属于定域实在论量子力学测量观。建立涂氏量子力学解释系统,并不困难。只要我们坚持“实验结论的导出过程必须具有完整的实证链”的原则,利用伴光效应解释电子双缝衍射实验,一觉醒来就会发现一切都变了。

涂润生又在《现代物理学》杂志上发表一篇重要论文

非常重要的伴光效应也不是完全凭空想像的,而是有实验依据的(例如:小柴昌俊Masatoshi Koshiba 捕捉中微子的实验)。中微子与水中氢和氧原子核发生反应,产生一个电子这个电子可以引起微弱的闪光。这样的光也属于伴光。阴极射线实验中可以看见的也是伴光(1)。图1中的电子束伴光是可见的,很有可能还有不可见的短波伴光。谁能保证用来做电子衍射实验的电子束不产生类似于图1中的伴光呢?看到图1中的伴光,你会很快意识到过去有一个重大科学失误——在没有排除伴光效应的情况下就采用了波粒二象性解释电子衍射实验。从图1可以看出,衍射由伴光导致的可能性更大。这需要用实验的方法检验。我们应该对“伴光导致衍射产生的后果”好奇。

20世纪80年代末,Y. Aharonov等人提出了量子弱测量理论[2]。量子弱测量理论是指测量用的信号尽量弱,使仪器对被测量对象的干扰尽量小。该理论的应用解决了标准测量理论无法解释的一系列问题,并且在量力学的基本问题的理解上给出了比较清晰的图像。量子逆测量是指被测量粒子只发出信息,观察者(或者测量仪器)只接收信息,测量仪器对被测量粒子没有干扰的测量(正向信号没有破坏被观察对象中我们想观察的状态,正向信号的干扰可以忽略不计)。即,观察者或仪器对被测量粒子的影响(干扰)可忽略的测量也属于逆测量。尽管观察者对被观察者有影响,但不是影响观察者想观察的部分。这种观察也属于局部逆测量。“均匀有序或非常对称地影响被测量对象的测量也属于量子逆测量”属于量子逆测量概念的外延。就是说,量子逆测量理论相信,如果被测量粒子受到的影响均衡(均匀有序或非常对称),也可以得到客观的状态。量子强测量和量子弱测量一般都是指测量仪器发出的信息对被测量客体有影响(有干扰,破坏了它的原始状态)的测量[3][Yusuf Turck. 玉素甫吐拉克. 量子弱测量理论及其应用,中国科学院研究生院,学位论文,20125]。只是干扰的强弱不同。它们与逆向测量的信息传递方向是相反的。量子逆测量概念的内涵是只有逆向信号传递和作用的测量,量子逆测量概念的外延是环境对被测量客体的影响可以忽略的测量。

量子弱测量理论的发展模式是用尽量弱的信号测量,或用越来越弱的信号测量。但是,测量信号弱到一定程度就无法测量了。因此,这种发展思路是一条死胡同。我们必须思考:能否用其它的方式实现能得到纯客观的测量结果的理想呢?一切观察或者测量都是凭借信号的传递来实现的,而信号的传递有正逆两个方向:正向信号是从观察者传递到被观察对象;逆向信号是从被观察对象传递到观察者。只有信号从被观察对象传递到观察者,观察和测量也是可以实现的。在宏观世界和现实生活中,有大量这样的测量(和/或观察)。例如,黑夜中观察信号弹(曳光弹);根据汽笛声而判断车船的大致位置;瞎子根据朋友或家人的脚声和说话声而判断他们的方位和身份;蛇对捕食对象的位置的测量……。就是说,测量不一定都要像蝙蝠捕食那样需要双向的信号传递而相互影响,只有被测量对象(或被观察对象)逆向影响观察者也可以(这种类型的测量叫做逆测量)。从逻辑上看,在微观世界,如果只有信号逆向传递的测量,就是对观察对象没的任何干扰,不会导致波包坍塌的测量。这样的测量是能得到纯客观结果的理想测量。量子弱测量理论的发展和终极目标是实现无干扰的测量。

在任何测量过程中,有效过程都是观察者接收被观察对象发出的信息。这种信息不一定是观察者发出的信息的反馈信息。它们可以只是被观察对象单方面发出的逆向信息。无干扰的测量也得不到纯客观的观察结果不符合逻辑。现在,有不少人承认存在保护性测量。量子逆测量就属于量子保护性测量的范畴。剩下的问题仅是是否存在无正向干扰的测量了。本文将论证是否存在无正向干扰的测量这个至关重要的问题。本文将仪器对被测量对象无干扰(或干扰强度小于抗干扰能力,干扰可以忽略,不会导致波包坍塌的发生)的测量叫做无正向干扰的测量,简称无干扰测量。

作者一开始就介绍了自己的研究动机。将在第3节中介绍量逆测量理论的出发点和基本原理。在其后的章节中介绍量子逆测量理论的结论、事例、预言和验证方法。特别是较详细地介绍了量子逆测量理论对态叠加原理、不确定度原理和波粒二象性观念的重要影响。在第8节设计了在云室中的电子衍射实验、在电场中和/或特殊介质中的电子衍射实验几种实验的原理。这几种实验都可以判决量子力学测量观和解释系统。将它们联合起来效果更佳。本文最重要的内容之一——量子逆测量理论的优势和其他同类理论的不足将在第7节介绍。

现有量子力学对测量的定义是一个假设——量子力学公设的第三条。这个定义的简洁表述是,当一个物理系统在态|a〉时测量其一物理量Q则期望值为〈Q=a|Q|a. 人们将它曲解为:只有能导致量子态改变的操作才是量子测量。这样的曲解存在的一系列问题。第一,量子测量以外的具有实证功能的操作的实证作用为什么不考虑?(即,为什么要将未导致态改变的测量排斥在外)。第二,量子态改变与量子退相干是否是总是同步的?如果认为它们同步,理由是什么?如果认为它们不同步,量子态改变了而未退相干(或者退相干了而量子态未变),怎么处理这些操作?实际上,无论怎么定义测量,都改变不了这样的事实:测量过程中,信息、物质的传递和作用都有都有单向的或双向之分。单向又可分为逆向和正向两种情况。“信息传递”是测量的灵魂,“具有实证功能”是对测量的基本的要求(“态改变”不是测量的本质也不是对测量的基本要求)。如果是“只要测量,量子态就改变”,那么量子测量就不可能对纯客观的量子态具有实证作用。实证需要感知,而感知需要有相互作用或信息传递。现有的量子力学家将量子测量理解为“神交”。这显然违背了科学精神。我定义的测量是“由实在的相互作用决定实证功能”的一组或一次操作。量子逆测量就是只有逆向信号传递的测量,或者正向信号对被测量客体的影响可以忽略的测量。下面以相互作用为要素来定义具有实证功能的测量。

测量目标物:被测量对象或被观察对象,也叫做被测量客体。简称:目标物。

测量仪器:目标物能影响到的人工环境物质和/或目标物受其影响的人工环境物质。也可称为观察者。

测量:目标物与仪器之间单向或双向传递信息和/或物质(或者发生单向或双向相互作用)的过程。人的参与不是测量发生的必要条件。人在测量中的作用有二:一是设计测量过程,二是将测量所得到的信息收集起来并分析之。观察是测量之中的一类。一个比较复杂的测量可分为若干个局部测量。测量的分类如下图所示:

涂润生又在《现代物理学》杂志上发表一篇重要论文


2. 现有量子力学解释体系中的重大逻辑问题

本节所述的问题都是现有量子力学中存在的严重问题。在其他章节中,这些问题或有展开论述。其他章节还讨论量子力学解释的其他问题。这些问题的存在充分表明了现有量子力学解释体系是不完备的。如果对这些矛盾问题不管不顾,我们还要不要科学精神?这些问题的存在说明了问题较少的其他解释是值得讨论的。

测量到底能否引起波包坍塌?在肯定的回答和否定的回答中,一个是假设另一个是实验事实,我们应该首先选择哪一个?对于量子力学家,这两个问题似乎都不难回答。但是,目前我们所作的选择是有很大问题的。例如,他们选择了优先相信假设,而且他们有时采用“测量没有引起波包坍塌”的观点。

2.1. 测量到底能否必然引起波包坍塌和量子退相干?

量子力学家已经选择了“只要测量就会引起波包坍塌和量子退相干”的观点。例如:利用云室、火花室等设备测量微观粒子(详见4.3节);量子纠缠实验中首次对态的测量。现有量子力学解释体系也需要这种选择。但是,在某些场合,他们在暗地里又选择了“测量不会导致波包坍塌”的论断(即,他们不是始终如一的。例如,在证明量子纠缠持续存在的时候和解释电子的二次衍射实验的时候, 他们就这样做了)。就是说,他们的行为是极为矛盾的。另外,不少实验和事实都表明,测量不能导致量子退相干和波包坍塌(或者证明了波包坍塌过程不存在)。这些实验如下。 

在微观粒子的衍射实验中,粒子束穿过狭缝时,狭缝对粒子束的影响就属于仪器对被测量对象的影响。可是,穿过狭缝之后的粒子的波动性不但没有消失,反而是在穿缝过程中表现出波动性。带电粒子在穿过狭缝之前受到了强电场的作用和磁场的准直作用。这些作用都是符合测量(观察)定义的测量。它们也没有导致波包坍塌(否则我们就看不到衍射图样了)。这就是测量(观察)未导致波包坍塌的实验事实。电子的二次衍射现象更准确地说明了测量用的狭缝没有导致波包坍塌(可以说所有衍射实验中的缝都没有导致波包坍塌。因为坍塌是发生在荧光屏上)。光子和电子的双缝衍射实验表明了“只是被测量粒子之间发生了态叠加,被测量粒子与仪器没有发生态叠加”。可见,电子的双缝衍射实验和电子的二次衍射实验联合起来表明了“测量仪器没有促使被测量粒子的本质属性发生改变”。换言之,这些测量(观察)可以使被测量粒子的纯客观的属性表现出来,而不是改变被测量粒子的纯客观的属性。上述事实既可以解释成部分测量不能导致波包坍塌和量子退相干,又可以解释成波包坍塌过程和量子退相干过程根本不存在。如果说测量一定能导致仪器与被测量粒子之间的态叠加,那么,一小段光纤就只能传送严重失真的信号。事实是“很长的光纤也能传送未失真的信号”。防失真技术也是恢复信号载体的量子相干性的技术。该事实表明仪器与被测量粒子之间不一定会发生态叠加,用仪器测量有可能看到粒子的纯客观的表现。这样,实现上面所说的量子逆测量(窥探微观粒子的纯客观的属性)就是可能的。有人声称观察到了粒子的持续纠缠。从逻辑上看,只有测量(观察)没有导致量子退相干,才能观察到持续纠缠现象。因此,观察到了粒子持续纠缠的实验也证明了测量可以不导致量子退相干。有人完成了让离子静止在微腔中而保持了离子的相干特性的实验。这也表明控制离子的测量操作没有导致相干性消失。

如果坚持科学的原则,我们必须在“测量必然会导致波包坍塌和量子退相干”和“测量可以不导致波包坍塌和量子退相干”之间作出选择。如果选择前者,则违背实验事实。如果选择后者,首先,破除了量子力学家的现有观念,其次,必须讨论保持和破坏量子相干性的条件。现有的量子力学家根本没有讨论保持和破坏量子相干性的条件,只是根据自身的需要而主观地、交替地选择两种截然相反的观点。可见,在这一点上,量子力学家让普通读者迷糊了(他们自己也是迷糊的)。实际上,只要有测量不能导致波包坍塌和量子退相干,现有量子力学解释体系就会土崩瓦解。证明了有实验可以不破坏量子相干性,就证明了量子逆测量实验可以实现。

2.2. 我们应该相信假设还是应该相信实验事实?

光子和电子的衍射实验也可以说是利用光删这种仪器对光子和电子的测量。但是,这种测量中的前面的大部过程都没有导致波包坍塌,否则我们就看不到衍射图了。声称抓住了薛室谔死-活混合态猫的实验,通过持续测量而观察到了持续的纠缠。如果这是真的,那它也表明测量没有导致波包坍塌。如果“只要测量就会导致波包坍塌”,实验者就看不到量子纠缠态的持续,只能看到在测量开始的瞬间,量子纠缠就中止了。光子通过玻璃也属于利用玻璃这种仪器对光子的测量。顺利透过了玻璃的光子并没有发生态叠加而变成了没有波动性的纯粒子。

2.1节列举了能证明波包坍塌不存在或不会发生的实验。波包坍塌和相关的量子态叠加都只是理论假设。我们应该相信哪一个?现有的量子力学家已经相信了假设而不相信事实。在他的脑子中这些观念已经固化了。不少人宁愿不要科学性也要维护自己的既定观念(当然,有些人是不自觉地这样做)。

 “无干扰地测量也能改变量子态”的观念没有任何实验根据,也没有可靠的理论根据,不符合逻辑,不属于自然科学观念的范畴,而是一种哲学观(或不合逻辑的信仰)。量子逆测量理论指出,在只有逆向干扰的条件下测量,对于想得到“确定而纯客观的测量结果”而言,相当于无干扰的测量。量子逆测量理论的建立突破了本节第一自然段介绍的正统量子力学测量观。量子逆测量理论将矫正得过了头的测量观拉回到了合适的轨道上来了。它的建立就是一种观念上的进步,是人类认识的一次飞跃。

也许有人会问,量子纠缠现象的存在和双缝衍射实验结果是量子逆测量理论的两大障碍,作者怎么看待这个问题?在这里我想告诉大家的是,量子纠缠实验没有用实验的方法排除孪生粒子一出生就是龙凤胎(龙凤胎的性别交替变化仍然是龙凤胎,而不是龙凤的混合体)。我们就没有理由说“用实验的方法证实了量子纠缠状态的存在”。前面已经说过,电子的二次衍射实验也能证明一般的测量不会导致波包坍塌,量子逆测量可以实现。只有排除了在双缝衍射实验中衍射是由伴光导致的,才能说该类实验证实了波粒二象性的存在和粒子是非定域的。承认了电子等实物粒子不是由波包构成的而可以由单色波构成,这就决定了有效的态叠加有空间距离限制和作用力的方向限制。更多更详细说明见第5节。

2.3. 如果仪器的作用一定能导致退相干,那么,具有相干性的粒子是如何从仪器中产生的呢?

对于“没有导致仪器与被测量粒子之间缔合”的测量(没有导致量子退相干的测量),为什么一定能导致被测量粒子的态改变呢?量子态改变与量子退相干及波包坍塌是否总是同时发生?如果不是总是同时发生,应该怎么处理?

    仪器到底是孕育量子相干性还是破坏量子相干性?既然粒子是由仪器产生,粒子所具有的量子相干性也就是由仪器孕育出来的。这句话说的是仪器可以孕育量子相干性。哥本哈根学派认为,只要测量,观察者(或仪器)就会破坏量子相干态。这句话说的是仪器的作用一定能破坏量子相干性。然而,具有量子相干性的粒子无一不是被仪器孕育出来的(被考察粒子都是由仪器制造出来的,不是凭空突然冒出来的。即使是宇宙射线,也是从宇宙这种超大仪器中出来的)。孕育粒子的仪器没有导致退相干是实验事实。如果说仪器的作用一定会导致量子退相干,那么,具有量子相干性的粒子就永远不会被制造出来。反之,如果能仪器能制造出具有量子相干性的粒子,该仪器就可以不破坏量子相干性。可见,“仪器一定能破坏量子相干性”的观点与实验事实相矛盾。这也是存在于现有量子力学的解释体系中的最严重的矛盾之一。

电子的二次衍射实验表明,狭缝导致电子的态改变. 但是,第一道狭缝并没有导致入射电子的量子特性消失(没有导致波包坍塌和量子退相干)。这表明,测量时,量子态改变与量子退相干可以不同时发生。仪器与被测量粒子之间的缔合也可以不发生。只要存在“仪器与被测量粒子之间的态叠加不发生”的情况,我们就可以通过测量而发现粒子的纯客观的和确定的量子特性。如果坚持认为测量必然导致量子态改变,就产生了一个疑问:对于“没有导致仪器与被测量粒子之间缔合”的测量(没有导致量子退相干的测量),为什么一定能导致被测量粒子的态改变呢?“在有些测量过程中,被测量粒子与仪器之间不会发生缔合”是经过了实证的观点。“所有量子测量都会发生被测量粒子与仪器之间的缔合”是没有经过实证的观点。我们应该相信哪一种观点?

2.4. 孕育粒子的仪器能用母爱来呵护自己的孩子吗?粒子在测量之前的状态的外推方式是否可靠?

前后两次测量同一个光子的偏振方向,所得到的结果是“发现这个光子的偏振方向没有改变”,即“测量没有导致光子的量子态改变”。前后两次测量同一个电子的自旋方向,也会发现这个电子的自旋方向没有因测量而改变。这样实验可以多次重复。可以说,“测量不会导致量子态的改变”经过了实证。现在,我们根据上面的实证结论演绎出第一次测量是否会导致量子态的改变。严格的演绎的结果也是第一次测量也不会导致量子态的改变。可是,正统量子力学家的演绎结果是,第一次测量一定能导致态的改变,后面的测量都不会导致态的改变。他们得到这样的结论一方面不符合演绎的逻辑,另一方面与得到不确定性结论时采用的演绎方式背道而驰。他们采用这种演绎逻辑的理由是,第一次测量之后的测量不再是量子测量,而是经典力学测量。这样诡辩导致的一个明显难以回答的问题是,测量一个光子,如何使它形态特征和运动方式都不变的情况下变成一个经典力学粒子呢?对于电子也一样:同样是在几乎不受外场作用的真空中飞行的电子,凭什么说它是经典的粒子呢?要知道,在测量之前,粒子也不可能不受孕育它的仪器的影响(2.3节)。除非孕育粒子的仪器能用母爱来呵护自己的孩子,否则,所有仪器对粒子的影响规律应该是相同的。

由于相信测量一定会改变粒子的状态,因此,没有测量时(测量之前)粒子的状态不能用实验的方法实证。量子力学家采用了一种演绎法而得到测量前(没有测量的时候)的粒子的状态。电子等粒子的衍射实验证明了测量时粒子具有不确定性。于是,科学家也演绎出这样的结论:不测量时,粒子也具有不确定性。受到了测量仪器的作用与没有受到测量仪器的作用,二者的条件不相同。从受到测量仪器的作用外推到没有受到测量仪器的作用不是演绎法,而是猜测。

2.5. 量子纠缠态是在测量时消失了还是原本就不存在?如何排除“量子纠缠态原本就不存在”?

还有一些问题,量子力学没有解决好。例如,态叠加的必然性的根据是什么?如何克服瞬时量子纠缠实验解读与持续量子纠缠实验解读之间的矛盾?等。

量子纠缠态的存在原本是一个假设,用瞬时量子纠缠实验证明它的真实性需要“测量一定能消除纠缠态”的假设。总的结果就是用一个纠缠消除的假设验证一个纠缠态存在的假设(纠缠态消失的假设需要纠缠存在的假设)。这是一种非常可笑的逻辑循环。这样的逻辑循环根本就不能证明纠缠态的真实存在。

对于证明持续纠缠的实验,它所依据的是“测量不会使纠缠态消失”。这与瞬时量子纠缠实验所利用的观念“测量一定能导致纠缠态消失”是背道而驰的(有矛盾)。我们应该相信哪一种观念呢?这种矛盾决定了现有的量子纠缠实验都不能无歧义地证明量子纠缠态的存在。量子力学家是用“不确定度原理”来排除测量前量子纠缠态原本不存在观念的,而不是也不能用实验方法。

如上所述,测量时观察者(仪器)对原始态的破坏是想象出来的没有经过实证。这使量子纠缠的实验解释极不可靠(因为,验证量子纠缠现象的存在必须依赖于测量导致态的改变)。测量前粒子的纠缠态和其他叠加态的存在,既没有坚实的理论根据又没有坚实的实验根据。仍然只是一种假设,是想象出来的。不受距离限制的无条件叠加(纠缠)是背理的。“实验事实已经证明了量子纠缠态的存在”这话说得太早了。

    查看全文请用这个链接:http://file.scirp.org/pdf/JMP_2017072015363822.pdf

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