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量子世界/費曼路線/玻姆

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玻姆的故事

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隱變數

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假設規則 B規定的條件得到滿足:不存在任何東西 - 任何事件、任何狀態、任何地方、任何時間 - 從中可以推斷出電子透過哪個狹縫。 在這種情況下,

  • 每個電子是否都透過一個狹縫 - LR - 並且
  • 透過一個狹縫的電子的行為是否不取決於另一個狹縫是開著還是關著?

為了保持語言簡潔,我們將說電子在它在背景板處被探測到的位置留下了標記。 如果每個電子都透過一個狹縫,那麼當兩個狹縫都開啟時觀察到的標記分佈是兩個分佈的總和,一個是透過L的電子,另一個是透過R的電子。

此外,如果透過一個狹縫的電子的行為不取決於另一個狹縫是開著還是關著,那麼我們可以透過保持R關閉來觀察,我們可以透過保持L關閉來觀察。 如果R關閉,我們觀察到的是左邊的虛線峰,如果L關閉,我們觀察到的是右邊的虛線峰。

因此,如果上述兩個條件(以及規則 B 規定的條件)得到滿足,我們將看到這兩個峰的總和。 實際上,我們看到的是這個

因此,所有這些條件不可能同時得到滿足。 如果規則 B 適用,那麼要麼每個電子都透過一個狹縫是錯誤的,要麼透過一個狹縫的電子的行為確實取決於另一個狹縫是開著還是關著。

哪一個是正確的?

根據對量子力學數學形式主義的一種試圖賦予物理意義的嘗試,該嘗試由路易·德布羅意大衛·玻姆提出,每個電子都透過一個狹縫,並且透過一個狹縫的電子的行為取決於另一個狹縫是開著還是關著。

那麼,例如,右狹縫的狀態(開著或關著)是如何影響透過左狹縫的電子的行為的呢? 在德布羅意的導波理論和玻姆力學中,電子被假設為一個行為良好的粒子,因為它遵循一條精確的路徑 - 它在任何時刻的位置由三個座標給出 - 此外,還存在一個波,它透過對電子施加力來引導它。 如果只有一個狹縫是開啟的,它就會透過一個狹縫。 如果兩個狹縫都開啟,它就會透過兩個狹縫並與自身發生干涉(以“經典”的干涉意義)。 結果,它引導電子沿著波浪形路徑移動,這些路徑在背景板處聚集,從而產生觀察到的干涉圖樣。

根據這個故事,來自相同源或狹縫的電子到達不同位置的原因是,它們從略微不同的方向開始,或者速度略有不同。 如果我們對它們的初始位置和動量有確切的瞭解,我們可以對每個電子的後續運動做出確切的預測。 然而,在實踐中獲得這種確切的知識是不可能的。 不確定性原理阻止我們對粒子的運動做出確切的預測。 因此,即使根據玻姆,初始位置和動量具有精確的值,我們也永遠無法知道它們。

如果位置和動量具有精確的值,那麼為什麼我們不能測量它們呢? 過去人們說這是因為測量對被測量量的值施加了不可控的影響。 然而,這僅僅提出了另一個問題:為什麼測量會施加不可控的影響? 這在所有實際目的上可能是正確的,但 不確定性原理並沒有說僅僅在所有實際目的上成立。 此外,測量並不一定會“擾亂”它們執行操作的系統。

量子力學的統計元素是該理論的一個基本特徵。 潛在決定論的假設,為了與該理論保持一致,它必須是決定論,不僅沒有為我們理解該理論增加任何東西,而且還排除了對該理論這一基本特徵的任何適當理解。 事實上,隱變數是隱藏的,有一個簡單明瞭的原因:它們是嚴格(而不是僅僅在所有實際目的上)不可觀察的原因是它們不存在

愛因斯坦曾經堅持認為,理論應該在不參考不可觀察量的條件下被公式化。 當海森堡後來告訴愛因斯坦,這個格言指導了他發現不確定性原理時,愛因斯坦回覆了類似的話:“即使我曾經說過,這也是無稽之談。” 他的意思是,在有理論之前,人們無法知道什麼是可觀察的,什麼是不可觀察的。 我們這裡的情況有所不同。 我們有一個理論,它明確地告訴我們什麼是可觀察的,什麼是不可觀察的。

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