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量子测量中的决定论 赵海龙 (兰州市27 支局15 信箱11 号, 兰州, 732750) 摘要: 本文通过引入隐变量说明在量子测量中单次测量的结果原则上是确定的. 在目前的量子 力学形式下, 这个隐变量可以表示为量子态的整体相位. 本文提出的量子态坍缩模型表明粒子在相 同测量条件下的不同行为是由于各粒子量子态的整体相位不同所致. EPR 粒子对的测量结果是条件 关联的而非统计相关. 经典的统计相关不适用于EPR 粒子对的联合概率问题. 对EPR 光子对测量坍 缩后的结果再次进行符合测量可以在定域论和和非定域论之间做出判决. 关键词: 量子测量, 量子态坍缩, EPR 粒子对 PACS: 03.65.Ta, 03.65.Ud, 42.50.Xa 1 前言 根据量子力学中波函数的统计诠释, 原则上单次测量结果是随机的和不可预测的, 能够预测的 只是大量重复测量事件的概率. 这样的解释引起了对量子力学完备性的责难以及EPR 粒子对量子态 坍缩的非定域性问题[1],[2],[3],[4]. 这些困难都源自于量子理论中对单次测量的概率论性解释. 如果 不把决定论引入量子测量, 就很难理解 EPR 粒子对测量结果的远程相关. 基于此, 本文提出了一个 在统计意义上与波函数的概率诠释相符合的量子态坍缩模型, 表明了量子态的整体相位在量子态坍 缩中所起的作用. 本文提出经典的统计相关不适用于EPR 粒子对的联合概率问题, 对此情形需要决 定论的投影方法. 针对目前普遍认为的 EPR 粒子对量子态坍缩的非定域论, 本文提出了一个实验, 可以在量子态坍缩的定域论和非定域论之间做出判决. 此实验是在现有实验基础之上进行的, 实现 起来非常容易. 2 量子测量的决定论 2.1 确定性预测的含义 在日常生活中, 对于某些事件的预测, 由于影响事物进程的因素众多, 对结果的预测只能是概 率性的, 但并不代表事件的发生是概率性的, 它仍然是服从因果关系的. 例如, 对于掷硬币的结果, 由于初始条件和外部作用环境难以控制, 对于单次实验结果很难预测. 但如果我们能严格控制每次 投掷时的初始条件和外部环境条件, 则每次投掷的结果肯定是一样的. 因此, 我们把确定性定义为: 对于同一事件, 在相同的初始条件和外部环境条件下, 如果每次测量结果总是相同的, 则该事件是 确定性的. 简而言之, 相同的原因必导致相同的结果. 我们认为这一论述不仅适用于宏观事件, 也适 用于量子测量. 2.2 量子态坍缩模型 我们知道, 对于一个宏观事件来说, 它的发生与否, 是内因和外因共同作用的结果. 类似地. 我 们设想, 在量子测量时, 量子态的坍缩不仅取决于外部测量条件, 也和各粒子的内部量子态有关. 为 简单和直观起见, 我们以线偏振光子通过检偏器为例来说明. 我们知道, 自然光是非偏振光, 一束自 然光经过一个检偏器I 后变为偏振光, 各光子的偏振方向都相同, 然而当它们再经过另一个设置不同 1 的检偏器II 时, 根据马吕斯定律, 只有部分光子能通过. 这说明, 对于偏振光而言, 除了偏振方向外, 还有另一个隐变量, 它决定着各光子能否通过检偏器. 由于目前的量子力学形式已被无数实验证明 是正确的, 因而在引入隐变量后不应改变量子力学的基本形式.