EPR大震撼: 愛因斯坦對量子力學投下震撼彈

1935年, 愛因斯坦/波多斯基Podolsky/羅森Rosen共同發表EPR論文, 直指量子力學的核心, 搖撼量子力學的根本. 這個大震撼, 扳回愛因斯坦失去的一局, 也造成此下30年各方能人的參與, 開創量子糾纏態這一領域. 一般稱EPR佯謬所舉用的物理變量有許多種型式, 以下我們舉兩個例子.

EPR原始論文是使用位置X和動量P, 非常古典的物理變量. 在一次交互作用中 產生了兩粒子系統, 例如1個電子e-, 1個正子e+, 往兩個相反方向飛去. 電子/正子是質量相等的反粒子, 為滿足動量守恆, 因此它們的速度與動量, 大小相等,方向相反. 有兩名觀察者, 分別處於距離交互作用相等/方向相反的位置, 兩人的時間經過校正. 當他們同時測量位置時, 測得電子X軸位置x0, 那麼正子的X軸位置必然是-x0. 如果同時測量動量時, 測得電子X軸方向Px, 那麼正子的動量必然是-Px. 因此我們只要讓他們在同一時間測量, 一個測量位置, 一個測量動量, 就可以獲得電子和正子精確的位置和動量, 這結論直接撼動測不準原理.

另外, 我們使用自旋量, 非常量子力學的物理變量. 考慮相同的兩粒子系統: 電子與正子, 往相反方向飛去. 為滿足角動量守恆, 因此它們的自旋必須相等: 1個+1/2, 1個-1/2. Sex, Sey, Sez, 是電子的三軸自旋分量; Spx, Spy, Spz, 是正子的三軸自旋分量, 它們相等而相反. 如果兩名觀察者, 時間校正, 當他們同時測量某一方向的自旋分量, 電子自旋向上, 那麼正子自旋必然向下. 則我們可以同時分別測量兩個分量, 即可得到電子自旋的兩個分量. 這與量子力學相悖, 量子力學說, 無法同時確定任意兩個自旋分量. EPR的假想陳述, 似乎無懈可擊. 量子力學要如何招架?

如果你是量子學家, 你要如何招架?