EPR悖论

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EPR悖论(Einstein-Podolsky-Rosen paradox),爱因斯坦B.波多尔斯基N.罗森1935年为论证量子力学的不完备性而提出的一个悖论。又称 EPR论证。EPR 是这三位物理学家姓的头一个字母。这一悖论涉及到如何理解微观物理实在的问题。

爱因斯坦等人认为,如果一个物理理论对物理实在的描述是完备的,那么物理实在的每个要素都必须在其中有它的对应量,即完备性判据。当我们不对体系进行任何干扰,却能确定地预言某个物理量的值时,必定存在着一个物理实在的要素对应于这个物理量,即实在性判据。他们认为,量子力学不满足这些判据,所以是不完备的。在论证中,爱因斯坦等人设想了一个测量粒子坐标和动量的思想实验,后来D.玻姆把它简化为测量自旋的实验:考虑两个自旋为1/2的粒子A和B构成的一个体系,在一定的时刻后,使A和B完全分离,不再相互作用。当我们测得 A自旋的某一分量后,根据角动量守恒,就能确定地预言 B在相应方向上的自旋值。由于测量方向选取的任意性,B自旋在各个方向上的分量应都能确定地预言。所以他们认为,根据上述实在性判据,就应当断言B自旋在各个方向上的分量同时具有确定的值,都代表物理实在的要素,并且在测量之前就已存在,但量子力学却不允许同时确定地预言自旋的8个分量值,所以不能认为它提供了对物理实在的完备描述。如果坚持把量子力学看作是完备的,那就必须认为对A的测量可以影响到B的状态,从而导致对某种超距作用的承认。EPR 实在性判据包含着“定域性假设”,即如果测量时两个体系不再相互作用,那么对第一个体系所能做的无论什么事,都不会使第二个体系发生任何实在的变化。人们通常把和这种定域要求相联系的物理实在观称为定域实在论。

围绕着EPR悖论,物理学界和哲学界一直有争论。N.玻尔对EPR实在性判据中关于“不对体系进行任何干扰”的说法提出异议,认为在测量过程中虽然没有对B施加力学干扰,但由于作用量子的不可分性,微观体系和测量仪器构成了一个整体,测量安排是确定一个物理量的必要条件,而对体系未来行为所预言的可能类型正是由这些条件决定的。这样,EPR关联性就可以在量子力学范围内得到合理的解释。对 EPR论证的另一方面的批评,是针对其定域性假设。20世纪70年代以来,根据对J.S.贝尔提出的定域隐变量理论关于相关体系的关联度的判别式(简称贝尔不等式的实验研究),倾向于否定建立在定域性假设基础上的定域隐变量理论,从而增加了人们对定域实在论的怀疑。这意味着把世界看作由空间上分离的,独立存在的各部分组成的看法不一定普遍成立,支持了关于世界是普遍联系的、不可分割的整体的观点。