[论文解读] The interpretation of quantum mechanics: where do we stand?

G. C. Ghirardi|ArXiv.org|Apr 6, 2009

Quantum Mechanics and Applications参考文献 7被引用 11

一句话总结

本文批判性地审视了量子力学中的基础性问题，重点关注测量问题以及贝尔定理由的误读。Ghirardi 认为，由于贝尔不等式而放弃实在论的共识是站不住脚的，他断言贝尔的结果仅要求非定域性，而非实在论，并警告在基础物理领域可能出现的非专业态度的卷土重来。

ABSTRACT

We reconsider some important foundational problems of quantum mechanics. After reviewing the measurement problem and discussing its unavoidability, we analyze some proposals to overcome it. This analysis leads us to reconsider the current debate on our best theory, i.e. quantum mechanics itself. We stress that, after the remarkable interest and the many efforts which have lead, in the last years of the past century, to a revival of the subject, and, more important, to new interesting results, we are now witnessing a re-emergence of the vague and unprofessional positions which have characterized the debate in the second quarter of the XXth century. In particular we consider as extremely serious the fact that a completely mistaken position concerning the real meaning of Bell's theorem seems to have been taken by many scientists in the field.

研究动机与目标

• 重新表述并重新评估量子力学中的测量问题，强调其基础性意义。
• 挑战普遍认为贝尔定理要求放弃实在论的观点，认为这是一种根本性的误解。
• 指出在经历了一段重新焕发严谨性的时期后，基础物理领域中可能出现的非专业、模糊的争论死灰复燃的危险。
• 为像德布罗意-玻姆理论这样的现实主义、非定域理论辩护，证明其与量子力学一致。
• 警告不要在缺乏坚实理论基础的情况下，从实验中得出广泛的形而上学结论。

提出的方法

• 分析冯·诺伊曼的理想测量方案，以说明宏观上截然不同的状态的叠加。
• 应用量子力学的线性性质，表明仪器状态的叠加是被预测的，从而引出测量问题。
• 回顾并批判近期声称通过放弃实在论来解决测量问题的提案。
• 重新审视贝尔原始推导其不等式的过程，证明实在论并非必要假设。
• 使用反例，如德布罗意-玻姆理论和贝尔1964年的玩具模型，表明现实主义、非定域理论与量子力学相容。
• 主张贝尔不等式的实验违背意味着非定域性，而非实在论的失败。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何在标准量子力学中，测量问题被认为是不可避免的？
• RQ2 实在论在贝尔定理中实际扮演什么角色？为何认为其为必要条件是一种误解？
• RQ3 像德布罗意-玻姆理论这样的非定域现实主义理论如何能与量子力学和实验结果保持一致？
• RQ4 为何当前基于贝尔定理拒绝实在论的趋势在科学上是站不住脚的？
• RQ5 对贝尔定理的误读会对量子力学基础研究产生何种后果？

主要发现

• 测量问题源于量子力学的线性，这导致仪器中宏观上截然不同的状态出现叠加。
• 标准的坍缩 postulate 是不一致的，因为它引入了两种不相容的动力学定律：线性幺正演化与非线性随机坍缩。
• 贝尔不等式并不要求实在论假设；它仅要求定域性和测量结果联合概率的存在。
• 像德布罗意-玻姆理论和贝尔1964年模型这样的反例证明，完全现实主义、非定域的理论可以重现量子力学的预测。
• 贝尔不等式的实验违背意味着非定域性，而非实在论的失败，这与普遍信念相反。
• 一些物理学家当前基于贝尔定理拒绝实在论的趋势在科学上是站不住脚的，并可能危及严肃的基础研究。