“EPR”思维实验变成“EPR佯谬”这意味着爱因斯坦的惨败

摘要:不确定原理、薛定谔的猫、量子纠缠、EPR实验、贝尔不等式、爱因斯坦、玻尔

爱因斯坦作为物理学届的顶级科学家,在全世界都享有盛名,二十世纪的物理学两大支柱之一的相对论是他一人的杰作,另外的量子力学爱因斯坦也付出了关键性的贡献。爱因斯坦获得的唯一一个诺贝尔物理学奖就是跟量子力学相关。

随着量子力学的发展,更多的科学家投入进来为量子力学添砖加瓦,但是随着以玻尔为代表的哥本哈根派的介入量子力学发展到了爱因斯坦不可接受的方向。尤其是哥本哈根派提出的不确定性原理,微观粒子的行为和人为的观测扯上了关系,这在爱因斯坦看来是完全不可思议的。爱因斯坦坚持三点:因果论、定域性和实在性。而不确定原理打破了实在性,爱因斯坦系称为:上帝还掷骰子嘛?

在之后薛定谔提出的“薛定谔的猫”思维实验也旨在嘲讽量子力学中的不确定性原理,因为我们常规的思维是不可能存在既死又活叠加态的猫。

1935年爱因斯坦和另外两位年轻的物理学家波多尔斯基和罗森共同在《物理评论》杂志上,发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文,在其中就提出了一个思维实验,这个实验以三位提出作者名字的首字母命名,具体实验如下:

一个基本粒子在空中被某种力一分为二,变成了A粒子和B粒子,并且这两个粒子飞到足够远处。一般基本粒子都有自旋的特性,并且分开的这两个粒子自旋方向必定相反这是前提。如果按照哥本哈根派对量子力学的诠释,认为粒子应该是同时处于左旋和右旋的叠加态,只有在观测的时候才确定是左旋或者右旋,那么对于A粒子观测后确定左旋,那么B粒子是如何接到信息让自己右旋的哪?这不就是鬼魅般的超距作用吗?

最合理的解释就应该是在粒子分裂的时候就已经确定了左旋或者右旋,因此不确定性原理并不正确。这就是著名的EPR思维实验。

而玻尔在看到爱因斯坦的论文后也回复了这个实验,玻尔认为分开基本粒子A和B在某种程度上依然是同一个粒子,并不存在超光速传递信息,两个粒子处于纠缠态难舍难分的联系在一起。但是这种解释爱因斯坦并不接受。

直到几十年后爱因斯坦和玻尔都已经离世,一个英国的年轻数学家贝尔发现了一个可以用来验证EPR实验的不等式如下:

|Pxz-Pzy| ≤1+Pxy

1982年首次在法国奥赛研究所进行严格的EPR实验,这次实验的带头人是阿斯派克特,因此又被命名“阿斯派克特实验”。这次实验用了五个多小时,将两个分裂的量子分离到12米远,并获得了大量的数据。最后的结果让爱因斯坦失望了,从此EPR实验变成了EPR佯谬”,这也预示爱因斯坦与玻尔争论长达几十年争论着以失败告终。

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