量子力学
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2011-06-07 08:21:57 编辑 删除

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王国文:谈谈对量子纠缠的认识

 

        何谓量子纠缠?量子纠缠态在数学上定义为:“如果一个二粒子复合体系的量子态无法分解为各子体系量子态之张量积,这个态称为纠缠态”。

        量子的纠缠在物理上通常理解和描述为超距作用,即隔空瞬时影响:“当测量一个粒子时,另一个与之关联的粒子会瞬时改变状态,无论它们相距多么遥远。”这种纠缠被认为是物理学中的最大奥秘,或谓物理世界第一谜。

        鉴于在相对论框架内建立的量子初包模型能够合理地综合波粒二象性,其含峰片(实体)与不含峰片(准实体)概念能够无佯谬地解释双缝干涉和其它一切量子干涉现象,因而顺藤摸瓜,对量子纠缠之谜可以给出一个解答:何谓量子纠缠,那是一个初包(微粒)的含峰片与另一个初包(微粒)的不含峰片在特殊条件下的融合发生纠缠,也就是说,它们的不含峰片发生了交换形成纠缠。这种交换,正好说明像氦原子中奇怪的交换能的来源和解释一切量子纠缠现象。因此,量子纠缠是一种特殊结构,而不是一种神秘的隔空瞬时影响关联。也就是说,纠缠后分离的实在微粒的编号(a和b)应不同于原来的微粒编号(1和2),这时再称“微粒1与微粒2无论相距多远”已无意义,因为微粒1(或2)的含峰片与微粒2(或1)的不含峰片已融合在一起。我们可以说:“微粒1(或2)的含峰片受任何操纵必定牵连微粒2(或1)的那个不含峰片,无论微粒1的含峰片(或不含峰片)与微粒2的含峰片(或不含峰片)相距多远。”

        这个远在天边、近在眼前的诡计已经迷惑了物理学家大半个世纪。因此量子纠缠意味着:与其说整体大于部分之和,不如说整体中除包含含峰片外还包含着那种不为人知的不含峰片,与其说存在鬼魅隔空瞬时影响,不如说鬼魂缠身、阴魂不散。

        量子纠缠的隔空瞬时影响解释出于虚实混淆、远近颠倒。爱因斯坦坚持的分离性原则适用于编号a和b,不适用于编号1和2,混淆两种不同编号是EPR佯谬的起源,根源在于对不含峰片这种准实体及其可能的交换缺乏意识。总之,一切量子怪事都要归囚于初包的峰外片和不含峰片,无它们就无法理解量子力学和量子世界。

        量子力学的潜波诠释说明,虽然这个理论在希尔伯空间中的表述优美而有成效,然而在相空间(位形空间)中的表述更为自然、直观,更易于与经典力学贯通和解释宏观物体经典性的浮现。量子初包模型的有效性直接宣告潜变量不可能存在的一切证明无效,因而量子力学对量子实在的描述绝非完备,即量子态并不包含单个体系的全部信息。完备性思想导致对量子态叠加原理和海森伯不确定性原理的错误理解,因而也是不反映真实物理过程的波函数坍缩假设、退相干纲领和量子不可克隆定理谬误的基础。

        现在的结论是,量子纠缠绝对是定域的,不存在瞬时的隔空操纵影响,超距作用子虚乌有,隔空影响只虚构在某些量子力学专家的头脑里,怪不得此种影响可以瞬间远达天边,无需媒介,也没有任何东西能阻挡。因此说明贝尔不等式无科学意义,量子隐形传输也绝无可能性。更重要的是,表明量子力学与相对论本无冲突。超距作用作为量子纠缠的解释,是违反因果逻辑的、超自然的、非物理的、神秘莫测的,查无可确信的事实根据,薛定谔曾称之为巫术,爱因斯坦称之为鬼魅作用和传心术,连信徒贝内特也称之像伏都教的通灵术。

        这样看来,在应用上,称“量子隐形传态可用于大容量、原则上不可破译(万无一失)的保密通信,也是量子计算的基础”是假大空话,无怪乎实事一项无成,连“您好”的简单问候都无隐形传送成功的可能性。可以断言,一切取决于超距作用(非定域性)的信息技术开发都不能指望成功,更不能指望通过这类研究来否定爱因斯坦一生坚持的定域实在论思想。

        现在最令人担忧的是,许多量子力学专家把爱因斯坦对量子力学数学形式体系的一些误解当作正确,而把他的正确认识:量子力学对物理实在的描述不完备,当作错误,另一方面,他们把玻尔坚持量子力学的完备性当作正确,而对他不支持非定性和波函数坍缩假设的思想置若罔闻,由此生出许多错误理论和其阳性实验,这个情况已把量子信息科技的发展引向岐途,尤其是新生的唯信息论者似乎要把物理学变成“无物无理学”。

        鉴于对量子纠缠的以上认识,如果说早年以波函数坍缩假设为依据的多光纠缠实验演示还有一点试验意义的话,如今还有专家进而演示8光子纠缠,那不仅是量子魔术,该说是胡作非为了。

        还有那个被号称世界第一的“首次实现了具有存储和读出功能的量子纠缠交换”,也是出于对量子纠缠的糊涂认识和错误的实验路线。何谓量子纠缠这个问题的重要性自不待言,特别希望所有物理老师,大学里的和中学里的,都来关注或参与量子纠缠问题的探讨和辩论。

 

(王国文,北京大学物理学院,2011年6月6日)

 

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