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量子非局域性是什么?它从哪里来?

(2018-10-31 16:25:41)
标签:

量子力学

非局域性

非相对论量子力学

波粒二象性

超光速

分类: 量子力学

量子非局域性是什么?它从哪里来?

(转引自雷奕安科学网博客, 2018.10.30)


量子的非局域性是指,一个粒子同时存在于很大一个范围,或者两个粒子,在距离很大的情况下也能瞬时相互影响。

在量子非局域性被认为得到证实之前,人们认为粒子是局域存在的,对周围的影响不能超过光速,光速是一切物理现象的速度极限,这叫局域实在论,是爱因斯坦等在上世纪初提出来的。量子非局域性与爱因斯坦的局域实在论是矛盾的。

上世纪六七十年代以来,以约翰贝尔的研究为基础,进行了大量的实验,以区别量子非局域性和爱因斯坦理论对应的隐变量理论。实验结果证明,隐变量理论不能成立,因此大家普遍接受了量子的非局域性。

我们在研究中发现,证明量子非局域性实验的解读有缺陷。但几十年以来,量子的非局域性是如此的深入人心,以至于质疑非常困难。

我们发现,量子非局域性的证明,实际上是一个循环论证。因为论证量子非局域性的理论是非相对论量子力学,而非相对论量子力学本来就是一个非局域理论。

在非相对论量子力学框架中,所有的东西都是量子,量子有波粒二象性。也就是所有的东西既是波又是粒子,粒子是局域的,波是非局域的。经典情况下,波虽然是非局域的,但其传播不会超光速,不违反相对论。但在非相对论量子力学中,粒子的波函数分布于全空间,并不能限制在局域(除非处在无限深势阱中,但是物理的无限深势阱是不存在的),光速也无穷大,因此波函数的影响就不需要时间。如果波函数中有两个粒子,在粒子距离很大的情况下,当然也能瞬时相互影响。

但非相对论量子力学只是一个近似的理论,我们不能认为它推导出来的所有结果都是正确的,特别是与光速有关的问题。

量子非局域性也与后来更精确的理论——量子场论——的基本假定矛盾。

支持量子非局域性的唯一证据——贝尔不等式实验——的解读有缺陷,因此不能说量子非局域性已经得到了证明。

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