量子糾纏的公開描述
量子糾纏是數學學中最無法理解的概念之一。哪些是量子糾纏呢?我們必須提及量子糾纏的公開描述。
為何說是公開描述?由于你在論文或則教科書中找不到這樣的描述。論文和教科書中會直接述說Bell基,Bell不方程,Bell實驗,局域實在論,隱變量理論,和非局域性。并且在所有的公開場合,包括專業研究人員的講演者們,就會很神秘地告訴你,量子糾纏是兩個互相特殊關聯的粒子,無論相隔多遠,無論被哪些東西阻隔,只要你動了其中的一個(檢測),另一個就一定瞬時發生相應變化。之后他會告訴你,他也不懂到底是怎樣回事,然而實驗無可爭辯地證明了這一事實。
他也可以給出看上去簡單,卻無法理解的代數表達式,說明這些糾纏關系,而且證明量子糾纏未能傳遞信息。
關于量子糾纏,還有看上去好像很形象的兩個比喻:
某位女士的姐姐在很遠的地方生了一個兒子,盡管沒有人告訴他,他手動就弄成了姐姐。這些變化是瞬時的,超距的。
一右手套,隨機放進兩個難以偵測上面的袋子里,分別送到相隔很遠的兩個地方,只要打開其中一個袋子,立即就曉得另一個袋子里手套的左右,或則說,另一個袋子中手套的狀態就確定了。
我們可以依據量子熱學的基本定義,和其它基本數學定律,對量子糾纏給出如下論斷:
量子可以是任意粒子,或則物質,所以量子糾纏可以發生在任意物質之間。
量子糾纏不須要時間,或則說,兩端同時發生。而依照狹義相對論,存在空間距離的“同時”關系是相對的。所以這兒的“同時”違背狹義相對論。
量子糾纏遵守局域性原理,即任何影響,或則互相作用,不可以超過光速。
量子糾纏不可能是已知的任何一種互相作用。由于標準模型和廣義相對論告訴我們,已知的基本互相作用都不可以超過光速。
“動了糾纏粒子對中的一個,另一個就立刻相應改變”,這是因果描述。但是所有的實驗都只能證明存在相關,而不能證明存在因果。
假如兩個風波的改變存在因果,則一定可以傳遞信息。量子糾纏不能傳遞信息,則一定不存在因果。
因為量子糾纏不能隔斷,所以你不曉得你眼前的任意物體,是否和宇宙中任意其它一個,或則一組物體,早已存在糾纏。其實,也就難以曉得,發生在該物體上的變化,是不是由于宇宙中與它糾纏的物體變化導致的,或則,它的變化,是不是導致了宇宙中別的一個或則一組物體的瞬時變化。這樣的化學世界未能還原,未能認知。
以上論斷存在與現有基本理論的矛盾,或則邏輯上的不自洽。所以公開描述的量子糾纏概念是不對的。
然而,不僅這一公開表述之外,再沒有別的量子糾纏圖象。
我們要注意,無數的Bell實驗上只是發覺了“糾纏的粒子”之間存在相關量子物理糾纏什么意思,而沒有證明這些相關存在因果。因果受局域性原理限制,然而相關不須要。所以,量子糾纏公開描述中的“引起”一詞沒有按照,沒有實驗支持。
而按照全局展現提供的薛定諤多項式,以及量子的概念,量子糾纏是很平凡的概念。
全局演繹下的量子糾纏
后面早已說明,每位量子的波函數都是全局的。倘若從用座標假象,只要在任何一個點檢測到粒子量子物理糾纏什么意思,這么我們立刻曉得其它所有的點都沒有粒子。假如假設座標只有兩個選項,或則分成兩個部份,這么這兩個部份之間是否有粒子就是“糾纏”的,即,一旦在一個部份中發覺,另一部份一定沒有,這兩個風波瞬時并且同時發生,互相關聯。
并且這是阿姆斯特丹展現中檢測的性質,假若覺得這是糾纏,這么任何一個波函數都是糾纏的,單個粒子也是自我糾纏的(在不同檢測值,或本征態之間)。
也就是說,糾纏是檢測的屬性,而不是新的性質。波函數坍縮描述,在阿姆斯特丹展現中,原本就是不須要時間的,在全空間瞬時發生,即,檢測是全局風波,或則說,“非局域”事件。
量子熱學中的量子可以是任何物質,只要可以用薛定諤多項式描述,并沒有限制為單個粒子。在多粒子情形,假如有互相作用,則應當用多體描述,假如沒有互相作用,則可以用全同粒子描述。很奇怪,量子糾纏理論剖析中,兩種描述都沒有用,而采用了一種可以證明兩端檢測存在相關的Bell不方程描述。
量子都是波,任何一列波的任意兩點之間都存在相關。相干性是波的基本屬性。而相干性的定義就是存在明晰的相關,通常是值的變化只差一個相位。
所以Bell不方程實驗只是證明了量子熱學的最基本假設:量子是物質波,不同點之間的檢測統計存在相關。相關在全空間任何時間都組建,不須要時間傳遞信息,也沒有信息。
這兒同時還暗示了一種區別波動演繹和糾纏演繹的實驗斷定方式。在波動演繹中,所有的檢測統計都滿足同樣的波動規律,而糾纏描述覺得,只有互相糾纏的兩個粒子之間才存在相關。所以,假若實驗中,在設置不變的情況下,假如存在時差,也就是肯定不是一對的粒子,也有同樣的相關性,這么可以判斷波動展現創立,而糾纏描述是一種完全多余的假設。按照我們的了解,現有的Bell實驗都刻意剔除了不同時的檢測結果,只須要在同樣的實驗中,反過來做,剔除同時的檢測結果,假如相關依然存在,這么就是普通的量子物質波的性質。
全局近似展現并沒有提出新的假定,只是強調了基本粒子和互相作用的復雜本性,明晰了薛定諤等式的數學意義,和該理論框架的近似本質。在全局展現看來,量子糾纏不是新的現象,而是物質波的基本屬性。無論是非局域性,還是遠程相關,都是物質波的基本性質。
量子糾纏比喻的問題
量子糾纏的概念是多余的,公開敘述中加進去的因果關系不存在,沒有實驗證明,邏輯上也不創立,所以是錯誤的。
這么,父親比喻和手套比喻的問題在那兒呢?
父親比喻:
在語言敘述中,某人的弟弟,某人的父親,這些“的”表達的關系是全局性的,與時間無關,也不須要信息傳遞。這些關系沒有化學聯系。也就是說,從數學的,互相作用的角度看,她們之間毫無關系。語言中的“的”不是化學聯系。誰弄成父親了,根本不是一個化學變化,是一個數學上難以定義的問題。
再舉一個反例。我可以覺得,我的辛運星是南極星。我“的”北極星上發生的任何事情對我沒有影響。假如我關心它,我對它的觀測必須受數學定理,也就是局域性原理的限制。南極星里面如今發生的任何事情,我都可以用語言描述為,“我的南極星出了一個日冕”,“我的南極星……”,倘若是真實觀察到的,一定是好多年前發生的風波,而如今正在發生的風波,我只能在好多年后才會曉得。也就是說,我與我“的”北極星的非局域性聯系是非數學的,不能形成化學聯系。
這些“的”是沒有任何限制的。我可以把宇宙中任何東西都弄成我“的”。例如,我稱作M87的那種星體,我喜歡的那種人,……。假如“的”是一種實質糾纏關系,這么宇宙中任何兩件物體都是實質瞬時糾纏的。這也正是“原教旨”非相對論量子熱學中,薛定諤等式要求的,全空間勢函數和邊界條件的描述。
所以,該比喻的問題是把“的”這樣一種非數學關系當做化學聯系了。
手套比喻:
手套比喻中的“假定不可偵測”和薛定諤貓的問題是一樣的。也跟所有量子檢測問題一樣。坍縮是全局發生的,并且這是近似描述的波函數。
袋子中的手套是哪一只?我們不能回答這個問題,由于我們不曉得。我們沒有偵測,而假定的前提又嚴禁你偵測。若果接受不可偵測的假設,就回到薛定諤貓的悖論。并且我們同樣也可以不接受,由于宏觀上,總可以溯源到手套放進袋子的時刻,例如問執行人,或則錄象。
雖然我們不能偵測和溯源,我們也曉得,袋子上面的手套是哪一只,是確定的。打開任何一個袋子,既不能改變這個袋子中手套的左右,也不能改變另一只?;騽t說,這是有確定實在性的隱變量情形,袋子裝好以后,每位袋子手套的左右就確定了。
雖然,手套“左右”,和一個粒子的“有無”,物理上沒有差距。所以手套問題,就是檢測問題。跟我們前面說到的,把一個粒子所在空間分成兩部份,的事例是等同的。
對任何一個波函數的檢測,只能做一次。由于一次檢測以后它就全局坍縮了,再檢測早已是對另一個體系的檢測,與原先體系的性質無關。而一次檢測,只能得到一個狀態,一個狀態是沒有信息的。所以,手套,或則量子糾纏,都未能傳遞信息,由于體系根本不能加載任何信息。
所以,手套比喻就是簡單的檢測問題。檢測的非局域“糾纏”性質來自于波函數的全局性。