
1 EPR 问题-量子力学的完备性
EPR 认为, 物理理论完备需要满足必要条件
任意一个现实中的物理元素都应该在物理理论中有对应的物理量
如果一个物理理论预言可以用某种方式在不干扰系统的情况下以 100% 的概率确定一个物理量的值, 那
么就应当存在与之对应的现实中的物理元素, 即实在性要素
假定有这样一个量子态
|
Ψ
⟩
=
1
√
2
(|
𝑧+
⟩ |
𝑧−
⟩
+
|
𝑧−
⟩ |
𝑧+
⟩)
那么可以通过测量 𝐴 粒子的 𝑧 方向自旋, 来确定 𝐵 粒子的 𝑧 方向自旋. 如果 𝐴 与 𝐵 之间间隔足够远 (比
如远到类空间隔), 对 𝐴 的测量不应对 𝐵 产生任何扰动, 因而 𝑆
𝑧
是 𝐵 的一个实在性要素
然而系统处于一个叠加的纠缠态, 不能确定 𝐵 的 𝑧 方向自旋. 因而量子力学中量子态的描述是不完备的
更进一步, 由于名称是无所谓的,
|
Ψ
⟩
可以写为
|
Ψ
⟩
=
1
√
2
(|
𝑥+
⟩ |
𝑥−
⟩
+
|
𝑥−
⟩ |
𝑥+
⟩)
那么 𝑆
𝑥
也是 𝐵 的一个实在性要素, 甚至于任意方向的自旋 𝑆
𝑛
都是 𝐵 的实在性要素, 它们应当同时具有
确定的值, 但是量子力学中不对易的物理量不能同时具有确定的值, 因而有下面的命题成立
量子力学不完备, 或, 两个不对易的物理量不能同时具有实在性
这等价于: 如果量子力学完备, 那么两个不对易的物理量能同时具有实在性. 而量子力学告诉我们这是不
可能的, 因而量子力学不完备
上述问题的关键在于定域性, 即如果两个粒子离得足够远, 一个粒子测量结果应不受另一个粒子的影响
2 经典关联与隐变量模型
为了描述定域性, 引入隐变量. 两个粒子的关联是由于携带了一些信息, 这些信息不为我们所知, 设隐变
量 𝜆 是这些信息的集合. 由于定域性, 两个粒子的测量结果应当只与它们携带的信息有关
这就像站在上帝视角一般, 如果知道两个粒子相互作用时的一切细节, 那么就能预言它们的测量结果, 也
就是说在给定隐变量 𝜆 的条件下, 两个粒子的测量结果是独立的
𝑃(𝑎𝑏|𝜆) = 𝑃(𝑎|𝜆)𝑃(𝑏| 𝜆)