4EPR悖论的根本性解决.doc

4、EPR 悖论量子力学诠释的另一派系是所谓的决定论诠释。它的代表人物是薛定谔、德布罗意、 Einstein、马德隆、玻姆、玻普尔、布洛欣采夫等人。薛定谔把电子看作实质上是一团带电物质作松紧振动的实体波，物质波完全可以象电磁波、声波那样在时空上传播，原子发光就象无线电发射机的天线发射无线电波那样容易地解释。这就排除了量子跃迁之类含糊不清的粒子概念。薛定谔在赋予电磁意义的同时，把m||2当作物质密度分布，把e||2当作电荷密度分布, ||2被理解为“权值函数”，电的“流动行为”遵从连续性方程，电子的粒子性和波动性分别由“波包”和“密度分布”来体现。 薛氏的电磁解释面临四大困难：一是波包扩散，二是波包收缩，三是对动量和位置表象变化的理解，四是波函数多维空间困难。薛定谔完全放弃粒子图景，把电子看成一团带电物质的连续分布或一个波包实体的观点，不能被哥本哈根学派所接受。 德布罗意是决定论的又一重要代表人物。德布罗意认为，量子力学的波动方程具有两种不同的解，一个是具有统计意义的连续波函数，另一个是奇异解。奇点构成所讨论的粒子。具有统计意义的连续解为平面单色波，它起着导航作用，指导电子的行动。在德布罗意那里，构成物理实在的不是波或粒子，而是粒子和波。粒子和波既不是分离物，也不是有机的统一体，而是一种混和物，粒子骑在波上，波引导粒子而行。德布罗意模型中粒子骑在波上，波是什么？从哪里而来？当粒子遇到障碍或照相底片时波又哪里去了？凡此种种德布罗意难以提供任何有说服力的解释。1927年夏，在布鲁塞尔索耳威大会上，德布罗意模型遭到了大会全体一致的否定。 “从形而上学的角度看，Einstein过去一直在努力发现上帝的意图，找出上帝是怎样创立这个世界的。现在Einstein进一步扩展了自己的视野，他想证明上帝在创造世界时是否真的有所选择。他经常说：‘我最感兴趣的是上帝在建造这个世界时是否有所区别，换句话说，这种对逻辑简单性的追求是否有所遗漏。’”1935 年 5 月, 在 Physical Review 上 Einstein 和他的两位同事 B. Podolsky和 N. Rosen 共同发表了一篇名为 「Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?」 (量子力学对物理世 界的描述是完备的吗?) 三个人异口同声地回答:「不!」在这篇著名的文章中，作者首先阐述了他们对物理理论的看 法： 一个严谨的物理理论应该要区别「客观实体」(object reality) 以及这个理论运作的观点． 客观实体应独立于理论而存在．在判断一个理论是否成功时， 我们会问自己两个问题：(1) 这个理论是否正确? (2) 理论的描述是否完备?只有当这两个问题的答案是肯定时，这样的理论才是令人满意的．理论的正确性当由实验来决定．而关于量子力学的描述是否完备则是这篇文章探讨的主题．在进一步讨论理论的完备性之前，我们必须先定义什么是完备性．作者们提出了一项判别完备性的条件： 每一个物理实体的要素必须在理论中有一对应物(every element of the physical reality must have a counterpart in the physical theory)因此我们决定了什么是「物理实体的要素」，那么第二个问题就容易回答了．那么，究竟什么是「物理实体的要素」呢? 作者们以为: 「如果，在不以任何方式干扰系统的情况下，我们能准确地预测(即 机率为一)某一物理量的值，那么必定存在一个物理实体的要素 与这个物理量对应．」他们认为，只要不把这个准则视为一必要条件，而看成是一充分的条件，那么这个判别准则同样适用于古典物理以及量子力学中对实在的概念．举例来说，在一维系统中，一个以波函数 φ(x) = exp(ip0x/2πh) (其中 p0 是一常数，i 表纯虚数，h 为 Planck常数)描述的粒子．其动量的算符为 h d p = ------ ---- ,2(Pi)i dx,因此： pFI(x) = p0FI(x)所以动量有一确定的值 p0. 因此在这种情形下动量是一物理实体．反之，对位置算符 q 而言，qFI = xFI ≠ aFI 因此粒子的位置并没有一确定的值．它是不可预测的，仅能以实验 测定之．然而任何一实验的测定都将干扰到粒子而改变其状态，被测后的粒子将再也不具动量 p0 了． 对于此情况，我们说当一粒子的动量确定时，它的位置并非一物理实体．一般来说在量子力学中，对两个不可对易的可观察量(observable)而言，知道其中一个物理量的准确知识将排除对另外一个的准确知识.任何企图决定后者的实验都将改变系统的状态而破坏了对前者的知识．至此，作