2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：自旋單態(tài)的關(guān)聯(lián)

1、自旋單態(tài)的關(guān)聯(lián)自旋單態(tài)的關(guān)聯(lián)考慮自旋單態(tài)的雙電子體系：測電子1的自旋，其向上或下的幾率各為50%。但若該自旋向上(過濾)，則電子2的自旋必向下(態(tài)的要求)若電子對分開過程不受作用，該關(guān)聯(lián)在它們遠離時仍成立：A測量粒子1的自旋后可預(yù)言B的測量結(jié)果；但A若不做測量，則B的結(jié)果則是50%Sz或Sz該關(guān)聯(lián)可進一步表示為：若A測Sz，B得50% Sx或SxA測Sx,則B的Sx結(jié)果與A的結(jié)果有100%關(guān)聯(lián)。A不測，則B有Sx和Sx各50%幾率即B的測量結(jié)果依賴于A的測量 把物質(zhì)歸結(jié)為純粹波動現(xiàn)象，不贊同Born的詮釋薛定諤貓態(tài)愛因斯坦：堅持經(jīng)典力學(xué)中的決定性論（基于其堅定的客觀實在哲學(xué)信念）量子力學(xué)是i）

2、（幾率解釋）不完備的；ii）（測量導(dǎo)致的波函數(shù)塌縮）不自洽的早期的爭論是思辨性和哲理性的Einstein等反對以上關(guān)于自旋關(guān)聯(lián)測量的解釋,認為：Locality Principle: The real factual situation of the system S2 is independent of what is done with the system S1, which is spatially separated from the former. 量子力學(xué)理論是不自洽的（+波函數(shù)塌縮）“If, without in any way disturbing a system, we

3、can predict with certainty the value of a physical quantity, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity. 量子力學(xué)對于物理實在的描述是不完備的 量子力學(xué)的幾率解釋是導(dǎo)致上述怪異結(jié)果的原因，在找出隱參數(shù)后或加入其它考慮后可將量子理論完善。 薛定諤貓：半死半活態(tài)？月亮沒人看時是否不存在？EPR實驗：位置、動量Bell指出，基于Einstein的定域性原理可推出與量子力學(xué)預(yù)言所矛盾的關(guān)于自旋關(guān)聯(lián)測量的不等式

4、，從而可在實驗上驗證之。有人認為Bell不等式是二十世紀六十年代至今最重要的量子力學(xué)理論發(fā)展。a) 基本模型：盡管Sx和Sz不能同時測量，但對大量的自旋1/2粒子，其中一部分具有如下特性：若測Sz，必有Sz+，若測Sx,必有Sx-（客觀實在）。我們稱這種粒子類型為（z+,x-）。自旋單態(tài)有各25% 的4種粒子對粒子1，粒子2：(z+,x-), (z-,x+); (z+,x+), (z-,x-); (z-,x+); (z+,x-); (z-,x-), (z+,x+)這種分析隱含有一重要假定，即A的測量結(jié)果與B測量無關(guān)。因此此模型已將Einstein局域性原理（及隱參數(shù)）考慮在內(nèi)。對三非平行單位矢

5、量，a, b, c，用(a-,b+,c+)表示測Sa結(jié)果為“-”、測Sb結(jié)果為“+”、測Sc結(jié)果為“+”的粒子。由于總自旋為0，其配對粒子必為(a+,b-,c-)。因此，任一粒子必為下表中的八種粒子對立之一。這八種粒子組合相互排斥無交疊。 N3+N4(N2+N4)+(N3+N7)Bell不等式：P(a+,b+)P(a+,c+)+P(c+,b+)P(a+,b+)表示測得粒子1為a+、同時粒子2為b+的幾率對自旋單態(tài),若粒子1為a+(1/2幾率),則粒子2為a-,故 .Bell不等式變?yōu)椋荷鲜匠２怀闪?，即量子力學(xué)與Bell不等式相沖突。由于各種幾率可測，故可用實驗驗證。實驗證明量子力學(xué)是正確的！注

6、：不信服者這并未證明Einstein的定域性原理必錯無疑，除非證明了任何用定域性原理的理論都給出Bell不等式。 1）測量并不真正獨立（已可排除）2）瞬時作用（波恩量子勢理論：但不符合相對論）3）波爾正確三層理論？1）隱參數(shù)，2）量子（波粒二象性），3）宏觀（粒子、波）貝爾不等式有誤區(qū)？R. P. Feynman: A phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in the heart of quantum mechanics. We

7、 can not make the mystery go away by “explaining” how it works, we will just tell you how it works.雙縫干涉的“which way”進一步證明量子力學(xué)的正確性粒子性？海森堡：測不準原理。但與which way實驗不符合波動性？狄拉克：粒子波只與自身干涉；符合薛定諤的純粹波動現(xiàn)象觀點；互補性原理也很有幫助。如何發(fā)生？電子不是點粒子，而是場量子。但仍有些講不清，如同費馬原理。電子自旋：SG實驗自相矛盾的愛因斯坦客觀實在.倒是很好地顯示了狄拉克所闡述的量子力學(xué)觀點：A measurement always causes the system to jump into an eigenstate of the dynamical variable that is being measured.微觀粒子是波場的元激發(fā)（量子場論/粒子物理理論）：粒子作為波的量子 將世界看做由多場而非多點粒子作用組成使所有物理得到統(tǒng)一哲理討論是科學(xué)的基本組成部分：1) 疑惑, 2) 為什么, 3)如果又如何, 4)有何意義但哲理討論可能如Rich