量子世界/费曼路线/玻姆
假设规则 B规定的条件得到满足:不存在任何东西 - 任何事件、任何状态、任何地方、任何时间 - 从中可以推断出电子通过哪个狭缝。 在这种情况下,
- 每个电子是否都通过一个狭缝 - L 或 R - 并且
- 通过一个狭缝的电子的行为是否不取决于另一个狭缝是开着还是关着?
为了保持语言简洁,我们将说电子在它在背景板处被探测到的位置留下了标记。 如果每个电子都通过一个狭缝,那么当两个狭缝都打开时观察到的标记分布是两个分布的总和,一个是通过L的电子,另一个是通过R的电子。
此外,如果通过一个狭缝的电子的行为不取决于另一个狭缝是开着还是关着,那么我们可以通过保持R关闭来观察,我们可以通过保持L关闭来观察。 如果R关闭,我们观察到的是左边的虚线峰,如果L关闭,我们观察到的是右边的虚线峰。
因此,如果上述两个条件(以及规则 B 规定的条件)得到满足,我们将看到这两个峰的总和。 实际上,我们看到的是这个
因此,所有这些条件不可能同时得到满足。 如果规则 B 适用,那么要么每个电子都通过一个狭缝是错误的,要么通过一个狭缝的电子的行为确实取决于另一个狭缝是开着还是关着。
哪一个是正确的?
根据对量子力学数学形式主义的一种试图赋予物理意义的尝试,该尝试由路易·德布罗意和大卫·玻姆提出,每个电子都通过一个狭缝,并且通过一个狭缝的电子的行为取决于另一个狭缝是开着还是关着。
那么,例如,右狭缝的状态(开着或关着)是如何影响通过左狭缝的电子的行为的呢? 在德布罗意的导波理论和玻姆力学中,电子被假设为一个行为良好的粒子,因为它遵循一条精确的路径 - 它在任何时刻的位置由三个坐标给出 - 此外,还存在一个波,它通过对电子施加力来引导它。 如果只有一个狭缝是打开的,它就会通过一个狭缝。 如果两个狭缝都打开,它就会通过两个狭缝并与自身发生干涉(以“经典”的干涉意义)。 结果,它引导电子沿着波浪形路径移动,这些路径在背景板处聚集,从而产生观察到的干涉图样。
根据这个故事,来自相同源或狭缝的电子到达不同位置的原因是,它们从略微不同的方向开始,或者速度略有不同。 如果我们对它们的初始位置和动量有确切的了解,我们可以对每个电子的后续运动做出确切的预测。 然而,在实践中获得这种确切的知识是不可能的。 不确定性原理阻止我们对粒子的运动做出确切的预测。 因此,即使根据玻姆,初始位置和动量具有精确的值,我们也永远无法知道它们。
如果位置和动量具有精确的值,那么为什么我们不能测量它们呢? 过去人们说这是因为测量对被测量量的值施加了不可控的影响。 然而,这仅仅提出了另一个问题:为什么测量会施加不可控的影响? 这在所有实际目的上可能是正确的,但 不确定性原理并没有说仅仅在所有实际目的上成立。 此外,测量并不一定会“扰乱”它们执行操作的系统。
量子力学的统计元素是该理论的一个基本特征。 潜在决定论的假设,为了与该理论保持一致,它必须是隐决定论,不仅没有为我们理解该理论增加任何东西,而且还排除了对该理论这一基本特征的任何适当理解。 事实上,隐变量是隐藏的,有一个简单明了的原因:它们是严格(而不是仅仅在所有实际目的上)不可观察的原因是它们不存在。
爱因斯坦曾经坚持认为,理论应该在不参考不可观察量的条件下被公式化。 当海森堡后来告诉爱因斯坦,这个格言指导了他发现不确定性原理时,爱因斯坦回复了类似的话:“即使我曾经说过,这也是无稽之谈。” 他的意思是,在有理论之前,人们无法知道什么是可观察的,什么是不可观察的。 我们这里的情况有所不同。 我们有一个理论,它明确地告诉我们什么是可观察的,什么是不可观察的。