如何看待量子纠缠的超距作用?

超光速的信息传递是如何实现的?这个现象会引发新理论吗?
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David Bohm 是现代全息理论的创始人

他用用“鱼缸里的鱼”来做比喻:

在一个长方体玻璃鱼缸中放进一条鱼,两台相互垂直的摄像机"观察"鱼的活动,图象直接在两台电视机上播放出来。在电视机里我们可以看到,"两"条鱼分别作着方向相反、速度相等的游动。如果其中一条鱼的状态改变了,另一条鱼的状态也立即随之改变。玻姆以此展开对超距作用的解释: "两个同谋粒子应当被视为同一六维现实的两个不同的三维投影,在三维空间看来,二者没有相互接触,毫无因果关联; 而实际情况是,两个粒子之间相互关联的方式,非常类似于上面所说的鱼的两个电视图像之间相互关联的方式。因此普遍地说,隐秩序必须被扩展到一个高维现实,这个高维原则上是不可分割的整体,其包含整个具有其全部‘场’和‘粒子’的整体宇宙。于是我们必须说,全运动在高维空间中卷入与展出,其维数实际上是无限的。” 在玻姆所构想的宇宙的本体论图景中,宇宙真空的高维隐秩序被激发而展开和投影为三维物质世界的显秩序,而这种物质显秩序又不断卷入为宇宙真空中的隐秩序。用简单的话说,就是我们肉眼直接可见的三维物质世界的独立个体,实际上是更高维整体的一个投映,我们由于不能理解更高维度的整体性而误以为我们所看到的一个个人或物是独立的个体。

数学表述是比较清楚的,意义则有多种不同的解释,我举几种符合数学表述的可能的诠释,以一个不自旋的粒子分解成两个自旋相反的粒子为例:

  1. 分离的两个粒子在分离后形成了一个量子整体,在观测时整体塌缩。这是比较正统的哥本哈根学派的诠释,不过整体塌缩多少有点超距的感觉
  2. 分离后的两个粒子在各自观测的时候,按照各自一半的概率塌缩到+1/-1,这个塌缩反过来逆着时间回到了两个粒子分离的一刻,这时候两个+1、两个-1产生了矛盾,相互抵消了,于是只剩下了 +1-1/-1+1的两种可能性。这个诠释需要假定塌缩沿着时间来回传播。
  3. 分离的两个粒子同时被观测之后,观测他们的仪器/人跟着一起变成了+1/-1的叠加态,当把他们汇总到一起的时候,叠加态和叠加态发生了干涉,这时候两个+1/两个-1的态因为产生矛盾而自己消除了,于是最终观测的结果只有+1-1/-1+1。这个诠释不需要超距也不需要逆时,按照这个诠释,纠缠其实是在把观察结果合在一起的时候才发生的事后抵消,跟双缝干涉时单光子同时通过两条缝然后自己跟自己干涉类似。
  4. 守恒律其实本身就是自我干涉的结果,粒子分裂成两个粒子时其实+1+1/+1-1/-1+1/-1-1四种都产生了,但是当这个结果被收集起来并汇总的时候,对于+1+1/-1-1两种情况来说,它可以细分成时间/空间上稍微错位不同子状态,比如说分裂得稍微早一点和稍微晚一点,粒子原来的位置稍微偏一些之类的子状态,这些子状态在收集结果并汇总的时候,产生了相位不同的结果,这些相位不同的结果会反复叠加导致干涉相消;而+1-1/-1+1两种情况中,这些细分状态产生的相位差正好在两个粒子之间相互抵消,导致收集起来的子状态正好都是同一个相位,于是产生了加强性质的相干叠加,于是最后只剩下了符合守恒律的态。其实是前一个诠释的事后抵消的细化解释,相当于诺特定理的重新解释:对称性导致守恒,而对称性的保持来自于非对称解的自我抵消。

按理来说因为数学表述是一致的,应该没有办法区分究竟哪种正确,我个人比较喜欢第四种,因为它是我自己想的:)