EPR物理学悖论

EPR悖论（或爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论）是一个思想实验，旨在证明量子理论早期公式中的内在悖论。它是量子纠缠最着名的例子之一。悖论涉及根据量子力学彼此缠结的两个粒子。根据哥本哈根量子力学的解释，每个粒子在被测量之前都处于不确定的状态，此时粒子的状态变得确定。

在同一时刻，另一个粒子's状态也变得确定。这被归类为悖论的原因是它似乎涉及两个粒子之间以大于光速的速度进行通信，这与阿尔伯特·爱因斯坦的相对论相冲突。

悖论's起源

悖论是爱因斯坦和尼尔·玻尔之间激烈辩论的焦点。爱因斯坦对玻尔和他的同事们正在开发的量子力学并不满意（具有讽刺意味的是，基于爱因斯坦开始的工作）。爱因斯坦与他的同事鲍里斯·波多尔斯基（Boris Podolsky）和纳森·罗森（Nathan Rosen）一起开发了EPR悖论，以此来表明该理论与其他已知的物理定律不一致。当时，没有真正的方法来进行实验，所以这只是一个思想实验或gedankenexperiment。

几年后，物理学家大卫博姆修改了EPR悖论的例子，使事情更加清晰。（提出悖论的原始方式有点令人困惑，甚至对专业物理学家来说也是如此。）在更流行的Bohm公式中，不稳定的自旋0粒子衰减成两个不同的粒子，粒子A和粒子B，朝向相反的方向前进。因为初始粒子的自旋为0，所以两个新粒子自旋的总和必须等于零。如果粒子A有自旋+1/2，那么粒子B must具有自旋-1/2（反之亦然）。

同样，根据哥本哈根对量子力学的解释，在进行测量之前，两个粒子都没有确定的状态。它们都处于可能状态的叠加中，具有正旋转或负旋转的相等概率（在这种情况下）。

悖论's意思是

这里有两个关键点让人感到不安：

1. 量子物理学说，直到测量时刻，粒子不具有确定的量子自旋，但处于可能状态的叠加状态。
2. 一旦我们测量粒子a的自旋，我们肯定地知道我们从测量粒子B的自旋得到的值'。

如果你测量粒子A，看起来像粒子A'量子自旋得到"设置"通过测量，但某种程度上粒子B也立即"知道"它应该采取什么旋转。对爱因斯坦来说，这明显违反了相对论。

隐藏变量理论

没有人真正质疑第二点;争议完全在于**点。Bohm和爱因斯坦支持另一种称为隐藏变量理论的方法，这表明量子力学是不完整的。在这个观点中，量子力学的某些方面必须是显而易见的，但需要添加到理论中来解释这种非局部效应。

作为类比，考虑一下你有两个信封，每个信封都有钱。你被告知其中一个包含5美元的账单，另一个包含10美元的账单。如果你打开一个信封，它包含一个5美元的账单，那么你一定知道另一个信封包含10美元的账单。

这个比喻的问题是量子力学**不起作用一天。就金钱而言，每个信封都包含一份特定的账单，即使我从来没有去看它们。

量子力学的不确定性

量子力学的不确定性并不代表我们缺乏知识，而是根本缺乏明确的现实。在进行测量之前，根据哥本哈根的解释，粒子实际上处于所有可能状态的叠加状态（如Schroedinger's猫思想实验中的死/活猫的情况）。虽然大多数物理学家宁愿拥有一个规则更清晰的宇宙，但没有人能够确切地弄清楚这些隐藏变量是什么，或者如何以有意义的方式将它们纳入理论。

玻尔和其他人为哥本哈根量子力学的标准解释辩护，这种解释继续得到实验证据的支持。解释是描述可能的量子态叠加的波函数同时存在于所有点。粒子A的自旋和粒子B的自旋不是独立的量，而是由量子物理方程中的相同项表示。在对粒子A进行测量的瞬间，整个波函数折叠成单个状态。这样，就不会发生遥远的交流。

Bell's定理

隐藏变量理论棺材的主要缺陷来自物理学家John Stewart Bell，即所谓的Bell'定理。他开发了一系列不等式（称为Bell不等式），它们表示如果粒子a和粒子B的自旋的测量值没有缠结，它们将如何分布。在实验之后的实验中，Bell不等式被违反，这意味着量子纠缠似乎确实发生了。

尽管有相反的证据，但仍然如此我支持隐藏变量理论，尽管这主要是业余物理学家而不是专业人士。

由Anne-Marie Helmenstine编辑，博士。