Bell不等式的失败根源和定域性原则的直接检验.pdfVIP

维普资讯 北京师范学院学报 (自然科学版) 笫l2卷 第3期 Journalof}3el{ing TeachersColIe2e V0I．i2．N0．3 l991年 9月 (Natl_ral~．iences Edltion Seot．i991 Bell不等式的失败根源和 对定域性原则的直接检验 耿 天 明 (B京 趟学院物理系) 摘 要 本文考查了各种B：eIi不等式的理论推导和实验检验方法，分析了 等式失般的僚崮．指出： 双值 自旋粒子系，严格的关联条件和定域性原则都是导致Bell型不等式与实验相悖的可能因．素 以往的检验实验不足以否定定域性原则．为了单独地直接检验定域性原则，文 中提 出了一个 新型 不等式． 关键词：13e11~等式，定域性原则，悖论，量子力学． 中图分类号 ：o{13．1 0 引 言 Einstein、Podolsky、~osen(0曾在1935年以悖论的形式对量子力学的完备性提出了 严厉的责难．他们坚持相对论定域性原则：任何能量和信息不可能以超光速传递，类空分 离体系之间不可能有超距作用存在 ．他们从这种定域性观点出发，借助一个思想实验，论 证量子力学违反这一原则，导致分离体系有超距作用的佯谬． Bohm 将EPR思想实验具体化为两个 自旋1／2的粒子组成的单态体 系，使 得 佯谬更 加明朗化．Bell：对此作了系统的理论分析，依据定域隐参量理论导出了一仑与量子 力学 预言发生冲突的不等式．以后人们又陆续得出了形式备异的囊似不等式，推导方法也多种 多样，有借助隐参量的也有不用隐参量的，有根据决定论的也有根据随机论的，但共同特 点是导出过程中部运用了定域性原则，而且都与量子力学发生冲突。 Bell不等式可 以通过实验来检验 ．实验结果，特别是~spect等人0于1981~1982年完 成的 3个极为精确的实验结果，与量子力学预言极为 致而否定BeIl不等式 ．这个 大出人 们预料之外的检验结果，震动了物理学界和哲学界，似乎量_芋办学葡相对论之问出现了矛 盾，有人甚至惊呼这是 “第三朵乌云”．所以，有关Bell不等武的问题，就构成了物理学界 哲学界关注的一个热点． 本文考查了各种Bell不等式的理论推导和实验检验的方祛l，分析了导致Beu不等式失 败的可能因素，提出了可供进一步实验检验的不等式． 收稿 日期tl99—07-l 维普资讯 北京师范学院学报 (自然科学版) 1 导出Bell型不等式的前提 我们考查了各种Bell不等式的理论推导方法和检验实验，发现导出Bell不等式的前提 并非只订定域性原则，已检验过的不等式都是依据了下面三个基本前提： a． 自旋双值粒子系 研究对象是处于总 自旋为零的粒子体系，类空分离成二个部分后，对其 中每一部分测 量其 白旋分量 ·和 ·6，只有两个可能结果 】 (，^)= ±1， (6，^)= ±1 (1) 其中 ，6均为测量方向上的单位矢， 为表示态的参量．检验实验研究的质子 对 和光子对 都属于这种粒子系 (光子只有两个偏振态)． b．关联条件 类空分离的两粒子仍存在着某种关联．不同推导方法采用不同形式的关联条件．决定 论方法中用 ． r (，舀)=I I(矗，) 1(5，^) ()d^ 表示关联特性，Bell最初采用的是理想关联条件 (舂，占)=1 (占=一占) (2 ) 这同负关联条件