EPR之谜是怎么回事?

EPR之谜是怎么回事?

在科学史上,曾经发生过许多次重大的学术论战,爱因斯坦与玻尔之间的论战要算是最深入、最富有成效的一次,

爱因斯坦与玻尔论战的直接问题是关于量子力学的物理解释。他们都是量子力学的奠基人,都承认量子力学的物理结果,但是在对它的物理意义却存在着严重的分歧,因此,这场论战受到了广泛的重视,尽管争论十分激烈,他们却始终保持着深厚真挚的友谊。这是学术论战史上的一个光辉典范。

爱因斯坦相信自然界规律是遵从定域的、实在的、决定论的原则的,他认为现阶段描述微观世界运动规律的量子力学是不完备的。爱因斯坦为此提出了一个又一个理想实验来证明自己的观点,而每次都被玻尔巧妙地予以反驳了。1930年秋在布鲁塞尔召开的索尔维会议上,爱因斯坦得意地提出了又一个理想实验。

当天夜里,玻尔和他的同事们奋战了一个通宵,找出了这一似乎是无懈可击的理想实验的错误之处。玻尔“以其人之道还治其人之身”,利用爱因斯坦的广义相对论指出:如果一只钟沿重力方向发生位移,它的快慢会发生变化,因此,它所读出的时间也会由于这个粒子的跑出而有所改变。这改变量恰好满足测不准关系。对此,爱因斯坦有些茫然了,但他仍坚信自己的观点是正确的,他曾开玩笑地说:“难道你们真的相信上帝也靠掷骰子办事吗?”玻尔也以同样的口气回敬道:“难道你不认为用普通的言语来描述神的旨意时,还是小心一点为妙吗?”

他们的论战继续进行着,到达顶峰的是关于EPR之谜的争论。EPR是爱因斯坦、玻道尔斯基、罗森3人姓名的英文缩写,是指他们于1935年发表的论文«能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?»。如果考虑一个2体系统,由A和B两部分组成,他们证明,此2体的“动量之和”与“位置之差”是可以同时测准的。然而,量子力学却不能提供同时测准它们的方法。据此,爱因斯坦他们认为量子力学是不完备的。对上述问题,玻尔给予了针锋相对的反驳。

这场论战,从基本观点来说,谁也没有说服谁。后来,有人想将上述EPR理想实验推进到真实实验,以此来证明孰是孰非。20世纪50年代,英国物理学家大卫·玻姆在EPR论题启发下提出了隐参量的量子理论。20世纪60年代英国物理学家约翰·贝尔根据隐参量量子理论从数学上推导出了一个关于远隔粒子量子关联的定量不等式——贝尔不等式。由于贝尔的工作,人们才有可能设计实际的实验来检验隐参量理论和量子力学关于远隔粒子量子关联的预言谁是谁非。从1972至1982年间物理学家共完成了十二个实验,其中十个实验的结果违反贝尔不等式而与量子力学的预言一致。但是,人们如果引入非决定论的随机性,便可导出贝尔不等式。所以,上述实验只是说明了量子理论是超距关联、非定域的,而没有确定量子理论是决定论的还是非决定论的。也就是说微观世界因果律是否成立还没有盖棺定论,因此,EPR之谜还有待于人们进行更深入的研究。