量子之境 十日談 第4日

  震撼寰宇的EPR問題

       ——探索真實世界的論戰

約在 20世紀20年代，隨着量子力學的發展，

引起學界對量子論的某些觀點產生了爭議，

這表現在愛因斯坦等人與丹麥物理學家玻爾的論戰上。

愛因斯坦對量子力學的一些觀點，從懷疑發展到反對。

比如，愛因斯坦認為：

“粒子必然是一個‘獨立’於測量的分立實體。

也就是說，電子即使沒有被測量，

它一樣有自旋、位置等特性。

我想即使我不看它，月亮也還是在那兒。”

畫外音：這時似乎聽到有聲音傳來：‘什麼震撼寰宇，我怎麼不知道？！’哎，不知道沒關係，您權且把‘EPR’，記作‘億霹阿’哈！——天上閃過一億霹靂，結果會怎樣？……

（一）愛玻論戰 第1、2回合

第1回合

量子具有獨立的實在性嗎？

約在第五屆索爾維會上（1927），

愛因斯坦首次向玻爾發動攻勢。

愛因斯坦用自己研究過的關於α射線的例子，

表示對玻爾等人的質疑。

愛因斯坦認為，即使是微小的量子，

也具有獨立的實在性，不論是否有人正在看它。

雖然這次論戰愛因斯坦沒有獲得成功，

但他相信自己的實力。愛因斯坦想，

只要能繼續尋找反對波爾的例子，

就可以動搖玻爾等人有關量子力學的觀點。

第2回合

絕對的因果關係是存在的嗎?

 1930年，在第六次索爾維會上，

愛因斯坦發表了一個‘思想實驗’，

這個‘思想實驗’被稱為“愛因斯坦光盒”，

愛因斯坦以此來挑戰量子力學的不確定性原理。

愛因斯坦從能量公式E=mc²出發，

以邏輯推演和數學計算，

批駁量子力學的所謂“不確定性原理”。

‘愛玻論戰’第1、2回合所涉及的專業知識比較多，

並且這些知識也不是重點，我們只需了解，在辯論中，

愛因斯坦一派仍沒有說服玻爾等人，

實際上，玻爾在會上證明了，

愛因斯坦所主張的絕對的因果關係是不存在的。

下面將重點介紹第3回合‘愛玻論戰’。

第3回合

震撼寰宇的“ E P R問題”                                           

 顯示出非凡的能力， 以下僅舉幾

E P R（Einstein-Podolsky-Rosen ）

是三位物理學家姓氏的縮寫

（姓氏第一個大寫字母—

   E:愛因斯坦；P:波多爾斯基和R:羅森）

1、起因

1935年，愛因斯坦已經來到美國普林斯頓大學*，

1935年5月，他與另外2位物理學家家波多爾斯基和羅森，

在美國《物理評論》第47期上，

刊登了一篇題為

《物理實在的量子力學描述能否認為是完備的》。

在這篇論文中，

愛因斯坦等人對量子力學是否具備完備性提出質疑

【*普林斯頓大學, 是一所位於新澤西州的研究型大學，

     是八所常春藤盟校之一】

2、E P R質疑的要點

在1935年的文章中，

愛因斯坦等人為了論證量子力學的不完備性提出一個悖論

（悖論指在邏輯上可以推導出不相協調之結論來） 。

這一悖論涉及到如何理解微觀世界的實在性問題。

（1）什麼是對物質世界描述的完備性

完備性：物理實在的每個要素

都必須在物理理論里有其對應部分。

換句話說，一個完備的物理理論

必須能夠正確描述物理實在的每個要素。 

（2）什麼是實在性原則

實在論（或稱唯實論）認為，

現實是獨立於人的感官、概念與想法之外的。

 經典物理學認為，當我們不對系統進行干擾或觀測時，

就能確定系統中某個物理量。

這必定是存在一種實在性要素。

這種要素及物理量就是所謂的實在性判據。

物理實在：

假若在對於系統不造成任何攪擾的情況下，

可以準確地預測某物理量數值，

則對應這一物理量，存在物理實在的要素。

（3）什麼是定域性假設

這就是說

EPR 論文認為，

有關測量的這個動作是遵守“定域性”原則的。

所謂定域性是說，

物體只能直接地被相連區域發生的事所影響，

在遙遠區域發生的事，

不能以某種超光速傳遞方式影響這個物體。

定域性通俗地說就是，

如果測量兩個相隔的粒子，

那麼，對第一個粒子所做的事，

不會影響第二個粒子。 

將’定域性’與‘實在性’合起來說就是，

在某區域發生的事，

不能立即影響在其它區域的物理實在。

  E P R論文認為，

  量子力學不滿足定域實在性判據，

  所以量子力學是不完備的。

謝謝。