爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬
EPR悖论是对量子力学的早期强烈批评。阿尔伯特-爱因斯坦和他的同事鲍里斯-波多尔斯基和内森-罗森说,尼尔斯-玻尔、维尔纳-海森堡和哥本哈根的其他科学家对不确定性的看法是错误的。海森堡声称,你永远不可能知道,在任何一个时间,既位置和动量(或速度,或轨迹)的任何原子大小或更小的粒子。其想法是,这两者不可能同时被测量,只要测量了其中一个,就会发生变化,你就不会得到另一个与你先测量它时相同的答案。爱因斯坦和他的团队说,海森堡应该再想想。假设你有两个很小的粒子。你测量了它们各自的重量,然后把它们粘在一起。你给他们一个小推力。然后有东西把它们分开了。它们的位置和速度应该都是相关的。所以如果你测量了其中一个的位置,那么即使你假设海森堡是对的,你不能在测量它的过程中把它的速度搞乱,肯定也不意味着它从来没有一个确定的速度。为了证明这一点,爱因斯坦说,接下来你可以测量第二个粒子的速度,既然一切都有数学关系,那么你就可以知道第一个粒子的速度。
有一种方式,海森堡可能是正确的, 一个原因,爱因斯坦认为是无稽之谈。如果测量第一个粒子的位置 会扰乱第二个粒子的速度那就像魔术一样。有人怎么能解释这样的影响呢?假设这两个粒子移动得非常快,而且已经过去了很长时间。如果发生在第一个粒子身上的东西以某种方式影响了第二个粒子,它的影响必须比光速更快,这是不可能的。像Erwin Schrödinger这样的物理学家提出,也许位置和速度的关系会以某种方式逐渐消失。薛定谔把这两个粒子之间的联系(以及发生在其他事物上的任何类似情况)称为"纠缠"。
爱因斯坦所说的"远处的诡异行动",是理解这一悖论的一种方式。爱因斯坦无法知道未来的实验会证明纠缠的存在。最后,约翰-斯图尔特-贝尔用数学方法证明,隐藏变量不可能解释显示纠缠的实验结果。
问题和答案
问:什么是EPR悖论?答:EPR悖论是阿尔伯特-爱因斯坦、鲍里斯-波多尔斯基和内森-罗森对量子力学提出的一个早期的强烈批评。他们认为,尼尔斯-玻尔、维尔纳-海森堡和哥本哈根的其他科学家对不确定性的认识是错误的。
问:海森堡的主张是什么?
答:海森堡声称,你永远不可能在任何时候都知道任何原子大小或更小的粒子的位置和动量(或速度或轨迹)。人们认为,测量一个会导致另一个发生变化,所以它们不能同时被测量。
问:爱因斯坦是如何回应这种说法的?
答:爱因斯坦说,如果两个非常小的粒子在测量了它们的重量后被粘在一起,然后在再次被拆开之前被推一下,它们的位置和速度应该是相互关联的。因此,如果你测量一个粒子的位置,即使它在测量时弄乱了它的速度,它在测量前仍然必须有一个明确的速度。
问:埃尔温-薛定谔对这个悖论提出了什么解释?
答:埃尔温-薛定谔建议,也许位置和速度之间的关系会以某种方式逐渐消失;他把两个粒子之间的这种联系称为 "纠缠"。这种现象被爱因斯坦称为 "远距离的诡异作用"。
问:爱因斯坦是否相信纠缠的存在?
答:不,爱因斯坦没有办法知道未来的实验会显示纠缠的存在。
问:谁从数学上证明了纠缠的存在?
答:约翰-斯图尔特-贝尔(John Stewart Bell)用数学方法证明,隐藏变量不可能解释显示纠缠存在的实验结果。