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量子世界/费曼路线/玻姆

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玻姆的故事

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隐变量

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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、任何状况,在任何地方、任何时间——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——要么是 **L** 要么是 **R**——以及
  • 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还是关?

为了使语言简洁,我们将说电子在其被探测到的地方在背景上留下一个标记。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,一个来自通过 **L** 的电子,另一个来自通过 **R** 的电子

如果此外通过一个狭缝的电子的行为不取决于另一个狭缝是开还是关,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,我们观察到左边的虚线峰,如果 **L** 关闭,我们观察到右边的虚线峰

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。在现实中,我们看到的是

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的说法是错误的,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还是关。

哪一个是对的?

根据对量子力学数学形式主义的一种尝试,该尝试由 路易·德布罗意大卫·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还是关。

那么,例如,右狭缝的状态(开或关)如何影响通过左狭缝的电子的行为?在德布罗意的导波理论和 玻姆力学 中,电子被认为是一个行为良好的粒子,因为它遵循一个精确的路径——它在任何时刻的位置由三个坐标给出——此外,还存在一个波,通过对其施加力来引导电子。如果只有一个狭缝是打开的,它就通过一个狭缝。如果两个狭缝都打开,它就通过两个狭缝并与自身发生干涉(以“经典”干涉的意义)。结果,它引导电子沿着曲折的路径运动,这些路径在背景上聚集,从而产生观察到的干涉图样

根据这个故事,来自同一个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,或者以略微不同的速度开始。如果我们完全了解它们的初始位置和动量,我们可以对每个电子的后续运动做出准确的预测。然而,在实践中获得这种精确的知识是不可能的。 不确定性原理 阻止我们对粒子的运动做出准确的预测。因此,即使根据玻姆,初始位置和动量拥有精确的值,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?曾经有人说,这是因为测量会对被测量的可观察量的值产生不可控的影响。然而,这仅仅提出了另一个问题:为什么测量会产生不可控的影响?这在实践中可能是真的,但 不确定性原理并没有说 仅仅在实践中成立。此外,测量并不一定“扰乱”它们所作用的系统。

量子力学的统计元素是该理论的一个基本特征。潜在的决定论的假设,为了与该理论保持一致,必须是一个 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。实际上,存在一个简单而明显的理由来解释为什么 隐变量 是隐藏的:它们严格地(而不仅仅是在实践中)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基础上进行公式化。当海森堡后来向爱因斯坦提到这个准则指导了他在发现不确定性原理中的作用时,爱因斯坦对此做出了这样的回答:“即使我曾经说过,但这都是胡说八道。”他的意思是,在拥有理论之前,人们不可能知道什么是可观察的,什么是不可观察的。我们这里的情况不同。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。

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