《检验量子力学“隐参数”问题的一类实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检验量子力学“隐参数”问题的一类实验.docx（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、检验量子力学“隐参数”问题的一类实验隐参数理论是相对于量子力学而言的，它表明在所谓的“隐变量”作用下，观察的统计性质可以由实际发生的微观过程的结果来解释，而不需要依赖于量子力学中的波函数表示。隐变量假设是一种古老的假设，它被认为不必要的增加了复杂性，因为量子力学可以完全描述自然界中发生的一切现象。然而，对隐参数理论的实验检验一直都是一个活跃的研究领域，本文对其中的一类实验进行了详细介绍。这一类实验称为Bell不等式实验，它旨在测试哈佛大学物理学家约翰贝尔提出的不等式，从而检验隐参数理论是否成立。在贝尔不等式实验中，两个粒子被放置在远距离之间，并被测量其偏振状态。这些测量将告诉实验者两个粒子之间
2、是否存在关联。如果隐参数假设正确，那么这些关联将完全由隐变量所决定，不受量子力学的干扰。然而，如果隐参数假设不正确，那么量子力学的预测将会成立。更具体地说，Bell实验使用一种名为CHSH不等式的方法，这是由约翰贝尔的同事克劳德修伯德、约翰斯科特和基思哈丁在1980年提出的。CHSH不等式可以用于限制隐含变量在量子力学中的存在性。这个问题是由量子力学经典-量子边界存在不确定性的问题引起的。在经典物理学中，两个粒子的任何关联都可以通过预处理的隐含变量来描述。相反，如果隐含变量不存在，那么通过量子力学预测的关联将是真实的。这就为CHSH实验提供了一个基础框架。CHSH实验的具体步骤如下：首先，由两
3、个远隔的发射器发送两个粒子，它们将会到达两个不同的检测器。每个检测器有两个可能的设置：“A”和“B”，让第一个粒子经过设置“A”，让第二个粒子经过设置“B”。测量每个粒子的偏振状态，并记录结论。如此反复迭代，以使用CHSH不等式进行自己的检验以限制隐含变量。实验中的“远程”的意思是，如果粒子之间有任何形式的隐藏变量约束，机械运作会导致粒子产生关联。量子力学认为，即使两个极远的粒子，即使它们是在“隔离的”状态下，它们之间的相关性也一定存在。在CHSH实验中，观察到的值必须满足类似于cos(1)-cos(2)+cos(3)+cos(4)=2这样的不等式，其中1,2,3,4是不同的角度。这个不等式只
4、在量子力学预测中成立，而在隐含变量理论中不成立。目前的CHSH实验都有很好的统计显著性，因而有充分的理由拒绝隐含变量假设。虽然这些实验看起来非常简单，但却要求极高的实验技术。例如，为了使两个粒子保持隔离状态，实验室必须满足全天候互联和光学隔离等要求。除此之外，实验员还必须调整和校准光源和探测到足够的精度，以确保实验结果的准确性。总的来说，贝尔实验是目前对隐含变量理论最好的检验方法之一。在过去的几十年里，它已经证明了量子力学的正确性。随着实验技术的不断进步，我们也可以期待未来的实验将进一步揭示量子力学背后的奥秘。除了Bell不等式实验，还有其他一些实验也可以用来测试量子力学和隐含变量假设之间的差
5、异。首先是双向干涉实验，它也被称为环形实验。在这个实验中，一个光子被分成两部分，然后在环形路径上运动，随后再相遇。当两个光子重新聚合时，它们的行为被观察和比较，以评估它们是否存在关联。实验结果表明，在量子力学框架下，光子聚合的概率会因为它们的相邻路径而增加，而在隐含变量框架下则不会。这样的实验提供了另一种检验隐含变量理论的方法。另一个实验是时间相关比例计数器实验，它被用来测量一对粒子之间的交互作用。在这个实验中，一对粒子被同时发射，它们距离很远，并且可以由两个计数器进行检测。这些计数器记录了粒子之间的时间关系，以确定它们是否存在关联。实验结果表明，在量子力学框架下，粒子之间的关联会随着时间的推移而不断变化，而在隐含变量框架下则不会。最后一个实验是Berry相位干涉实验，它用来测试隐含变量理论中的“局部隐含变量”的概念。这个实验中，粒子被分成两部分，然后沿着不同的路径运动。最后，它们相遇并重新聚合，以检测它们是否存在关联。实验结果表明，在量子力学框架下，粒子的状态和路径相互作用，从而形成关联，而在隐含变量理论下则无法解释这种现象。总之，这些实验都提供了不同的方法来检验隐含变量理论，从而证实了量子力学的有效性。尽管一些科学家依然在追求发展隐含变量理论，但是目前已经有观测结果足以证明量子力学是自然界的准确描述。
