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系统,简单明了,成为我们现在最广为人知的一种版本。
这里我们略过最初的 EPR 版本,直接谈论玻姆版的 EPR 佯谬。
「自旋」是微观粒子的一个独特现象,这在我们宏观世界中是不存在的,并且很难以用宏观现象来直观想象。
最接近的类比,就是一个旋转的小球。
虽然它和微观粒子的自旋,有着种种显著的不同,但是现在我们暂时用它来类比还是可以的。
一个旋转的小球,它可以有不同的旋转方向。
比如从一个方向上看去,它可能是顺时针旋转,也可能是逆时针旋转。
因为顺时针和逆时针,从不同的方向看过去,是不同的。
因而物理学里面不用这种称谓,来区别旋转方向。
而是用一个叫作「右手规则」的方式,来规定自旋的方向为「向上」或「向下」。
EPR 佯谬是一个思想实验。
在这里,我们设想一个静止的、没有自旋的粒子突然发生了一个爆裂,分成了两个相同的粒子 A 和 B。
然后这两个粒子向着两个相反的方向离去。
整个过程我们对它不进行观测。
直至 A 跑到宇宙的边缘,而 B 跑到宇宙的另一端。
这时候有两个人,分别在两端等着,A 这边是 Alice,B 这边是 Bob 。
然后他们都在同一个方向上对这两个粒子分别作出观测,结果会是怎样?
物理学中有一个普适的基本定律,叫作角动量守恒定律。
这个定律指出,孤立系统的总角动量保持不变。
角动量,是一个旋转的「强度」的度量。
既然一开始的粒子没有自旋,那么它分裂成两个粒子之后,两个粒子就必然会把整体的自旋抵消掉,。
也就是说,A 和 B 的自旋方向必然是相反的。
这件事可以说是非常古怪了。
你可能会觉得:这简单得很啊,哪里来的古怪?
且听我细细道来——
按照经典图景来理解,这件事当然没有什么可奇怪的:
粒子分裂成为两个自旋相反的粒子,然后这两个粒子就保持着自旋的状态一直到了 Alice 和 Bob [1] 那儿,这没毛病。
你只需要把粒子当作经典的小球就可以了——
两个人观察到的结果总是相反的,是因为这两个粒子本来就是以相反的自旋产生的。
它们从在一个粒子分裂出来的时候起,一直就是相反的。
在我们观察它们之前,我们只是不知道它们各自是什么状态罢了。
但是我知道,即使我不观察,它们的自旋也总是相反且确定的。
不过,按照量子力学的思维,古怪之处就来了。
按照哥本哈根的思想,当我们没有观察粒子的自旋态时,它们没有确定的自旋方向,它们一直保持着一种上旋和下旋相互叠加的叠加态!
直到它们分别到达 Alice 和 Bob 身边,两个人对它进行观察的时候,它们才被坍