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职老:八卦学与贝尔不等式(1)
送交者: 职老 2015年09月19日04:21:28 于 [五 味 斋] 发送悄悄话

对于纠缠的量子而言,我们用三维空间的一段矢量表示粒子的自旋。假设栗子处于所谓的EPR想缪中纠缠粒子,名字叫A和B,那么它们的自旋矢量应该总是处于相反的方向,可以表示为一个绿矢量和一个紫矢量,方向完全反着。这如果这个两个矢量是自旋矢量,在三维空间中,由于它们可以随机地取各种方向,按照分布学说并符合爱因斯坦的隐含变量,这种随机性就是来自于某个未知的隐变量,并可以定义为L。按照3维度空间,我们可以假设L只有八个离散的数值,,并且命名为L1,2,,3,4,5,6,7,8,就好像八卦学说里面的八个卦。其实也叫做分布的概率n1,2,3,4,5,6,7,8.

如果A、B栗子拥有纠缠性,绿矢和紫矢总是应该指向相反的方向,或者所绿矢方向确定了,紫矢方向也就确定了。所以,在静止状态我们只需要考虑A粒子的自旋矢量(绿矢)的空间取向就可以了,当然如果是非静止状态,我们或许还有其他考虑,比如绿1矢量和绿2矢量的关系。如果绿矢在8个挂里面的概率分别为n1,n2...n8, 而且绿矢的位置在8个卦限中必须取一个,按照玄正性就有:n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8=1,下面表就是在一个XYZ静止空间内的取值以及A、B栗子的自旋矢量在3维空间可能出现的8种情况,以及自旋矢量在xyz方向的符号.

 

AB纠缠下自旋矢量8种可能(左侧)                                            四个相关函数值-概率(右侧)

             [八卦学的8个挂符号]                            P                                      【八卦学四象】

―――绿矢―― ――紫矢――

L             Ax    Ay     Az         Bx      By     Bz              n1             Pxx(L)    PXZ (L)        Pzy(L)     Pxy (L)

1[乾]      +       +        +          -         -         -              n2                   -1               -1                -1              -1

2[坎]      -        -         +        +         -         -               n3                    -1               +1                -1             +1

3【巽】

4【离】

5【】

6【】

7【坤】-       -     -           +      +       +                    n7               -1               -1                       -1              -1

8【】

同时我们定义AB二粒子系统形成纠缠态,互为关联,用数学语言来更准确地描述这种关联的程度,例如定义Pxx(L):观察x方向绿矢的符号,和x方向紫矢的符号,如果两个符号相同,函数Pxx(L)的值就为+1,如果不同,函数Pxx(L)的值就为-1。我们从上表左边列出的绿矢紫矢的符号不难看出,Pxx(L)的8个数值都是-1,因为AB两个栗子纠缠,其在同一空间取向的时候必须正好相反。就其他的关联函数。比如说,Pxz(L),是x方向绿矢符号,与z方向紫矢符号的关联。。。。而右半部分,我们列出了Pxx(L) 以及Pxz(L)、Pzy(L)、Pxy(L)的所有数值。注意这里只取A栗子的可能,所以叫做:四象。

 

就虚数而言,如果-1=i^2, 那么i可以取正负,也就是说,只有函数取值为-1的时候,AB的绿矢量和紫矢量栗子在xyz某两个空间的分布组合为-1,就是说相反:举个栗子,比如L2下,Ax为-,Bx为+,那么Pxx(L)=-1;而如果等于+1,则说明这两个空间的分布相同,比如L2下, Bz也为-,那么Pxz(L)=+1。其实如果按照阴阳驳而言就是说,就是同性异性。

如果L是不可知的隐变量,那么只有关联函数的平均值才有意义。根据上面表中的数值,我们不难预测一下这几个关联函数被测量到的平均值:

 

这些关联函数可以这样解释:Pxx代表的是A和B都从x方向观测时,它们的符号的平均相关性。因为纠缠的原因,A、B的符号总是相反的,所以同被在x方向观察时,它们的平均相关性是-1,即永远反相关。

 

而Pxz代表的是从x方向观测A,从z方向观测B时,它们符号的平均相关性。换句话说,在EPR三个人民进行想缪讨论的时候,考虑的时空关系时,要求3D的解释,也就是说,不能光考虑同方向的,还要考虑三维空间的关系。

 

如果假设在静止的时候自旋在每个方向的概率都一样,那么n1=n2=...n8=1/8,我们会得到Pxz为0。

 

对Pzy和Pxy,也得到相同的结论。就是说,当概率均等时,如在相同方向测量A、B的自旋,应该反相关;而如果在不同方向测量A和B的自旋,平均来说应该不相关,也就是说:四个正数四个负数,最后为零

 

Pxx=−n1−n2−n3−n4−n5−n6−n7−n8=−1

Pxz=−n1+n2+n3−n4+n5−n6−n7+n8=(n2-n1)+(n3-n4)+(n5-n6)+(n8-n7)=(n2+n3+n5+n8)-(n1+n4+n6+n7)

Pzy=−n1−n2+n3+n4+n5+n6−n7−n8=(n3-n1)+(n4-n2)+(n5-n7)+(n6-n8)=(n3+n4+n5+n6)-(n1+n2+n7+n8)

Pxy=−n1+n2−n3+n4−n5+n6−n7+n8=(n8-n1)+(n2-n3)+(n4-n5)+(n6-n7)=(n8+n2+n4+n6)-(n1+n3+n5+n7)

 

在这里,贝尔同学只使用了四则运算的加减法,幼儿园水平,林人法治。当然,除了Pxx确定肯定为-1以外,其他都是零,虽然具体到每个挂像上的概率可能不为零,也就是从挂像分析看,概率的分布总是不同挂像相减之和,可以随机分配。

现在再回到简单的数学:我们在Pxz、Pzy和Pxy的表达式上,做点小运算。首先,将Pxz和Pzy相减再取绝对值后,可得到:

|Pxz−Pzy|=2|n2−n4−n6+n8|=2|(n2+n8)−(n4+n6)|

 

利用有关绝对值的不等式|x−y|小于等于|x|+|y|,就有:

(n2+n8)−(n4+n6)|小于等于2(n2+n4+n6+n8)=

(n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8)+

(−n1+n2−n3+n4−n5+n6−n7+n8)=1+Pxy

最后我们得到贝尔不等式:

|Pxz−Pzy|小于等于1+Pxy

 

也可以表示为|Pxz−Pzy|-Pxy小于等于1,也就是说从不同角度观察两个矢量之间在三维上的几率的关系



(此文献给永远看不懂正科的民科同学,比如()同学,黑黑)
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