[论文解读] On the Incompatibility of Special Relativity and Quantum Mechanics
本文认为，由于EPR关联所隐含的超光速因果影响，量子力学与狭义相对论在根本上是不相容的，挑战了人们普遍认为量子力学可与相对论调和的信念。文章证明，这些关联能够以超光速传输信息，从而违反相对论的因果性，除非恰当地考虑投影 postulate（投影假设），并驳斥了关于其相容性的常见辩护理由。
Some of the strategies which have been put forward in order to deal with the inconsistency between quantum mechanics and special relativity are examined. The EPR correlations are discussed as a simple example of quantum mechanical macroscopic effects with spacelike separation from their causes. It is shown that they can be used to convey information, whose reliability can be estimated by means of Bayes' theorem. Some of the current reasons advanced to deny that quantum mechanics contradicts special relativity are refuted, and an historical perspective is provided on the issue.
研究动机与目标
- 证明量子力学中的EPR关联暗示了超光速因果影响，这与狭义相对论的原则相矛盾。
- 驳斥否认不相容性的常见论点，特别是基于信号局域性、同时性的约定主义或拒绝投影假设的论点。
- 表明未能区分信号、信息传递与因果影响，是导致相容性误解的根源。
- 论证历史上人们迟迟不愿接受这种不相容性，源于对相对论与量子力学中同时性及因果性的误解，特别是对这两者关系的误读。
- 建议若未来EPR类实验在无漏洞的情况下证实了超光速影响，狭义相对论可能需要被取代。
提出的方法
- 分析EPR gedankenexperiment（思想实验），以表明空间分隔的纠缠粒子表现出暗示超光速因果影响的相关性。
- 应用贝叶斯定理评估通过EPR关联进行信息传递的可靠性，将其视为一种概率推理过程。
- 批判那些省略或拒绝投影假设的量子力学诠释，认为此类方法掩盖了非定域性问题。
- 考察相对论中同时性的角色及非标准同步方式，表明它们无法解决因果冲突。
- 通过历史分析爱因斯坦、玻尔、冯·诺伊曼与贝尔的思想演变，追溯不相容性争论的发展，并突出早期对这一问题的认识。
- 评估EPR类实验中的实验漏洞，认为未解决的假设削弱了其结论，从而维持了理论上的冲突。
实验结果
研究问题
- RQ1EPR关联能否用于以超光速传输信息？若能，这是否违反狭义相对论的原则？
- RQ2为何许多物理学家仍声称量子力学与狭义相对论相容，尽管存在超光速因果影响的证据？
- RQ3在量子力学中省略或重新解释投影假设，如何掩盖了非定域性问题？
- RQ4相对论中同时性的约定主义观点在多大程度上掩盖了其与量子力学的真实不相容性？
- RQ5若EPR类实验能确凿证明存在超光速影响，理论上和实验上将产生何种后果？
主要发现
- 根据贝叶斯定理的量化分析，EPR关联可被用于以高可靠性传输信息，暗示存在超光速因果影响。
- 未能区分信号、信息传递与因果影响，是导致人们误认为量子力学与相对论相容的主要原因。
- 在量子力学中拒绝或重新解释投影假设，会导致对非定域性的低估，从而掩盖了不相容性。
- 相对论中的非标准同步方式无法解决因果性倒置或超光速影响的问题，因为它们在量子纠缠存在的情况下无法保持相对论因果性。
- 历史记录表明，爱因斯坦、冯·诺伊曼与贝尔等人早在1930年代就已认识到这种不相容性，这与声称贝尔是首位发现该问题的说法相矛盾。
- 本文结论认为，量子力学与狭义相对论之间的理论冲突不仅真实存在，且自1930年代起即已被认识；若未来无漏洞的EPR实验能确证超光速影响，狭义相对论可能被证伪，但这并不会自动使量子力学获得验证，除非其诠释问题得以解决。
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