[论文解读] There Is No Action at a Distance in Quantum Mechanics, Spooky or Otherwise

S. P. Boughn|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用 1

一句话总结

本文认为，尽管普遍存在流行和哲学上的相反说法，量子力学并不涉及非定域性作用。Boughn主张，'鬼魅般的非定域作用'的感知源于对波函数本体论地位的误解，纠缠并不意味着物理现实中的非定域性——仅在数学形式体系中体现。

ABSTRACT

I feel compelled to respond to the frequent references to spooky action at a distance that often accompany reports of experiments investigating entangled quantum mechanical states. Most, but not all, of these articles have appeared in the popular press. As an experimentalist I have great admiration for such experiments and the concomitant advances in quantum information and quantum computing, but accompanying claims of action at a distance are quite simply nonsense. Some physicists and philosophers of science have bought into the story by promoting the nonlocal nature of quantum mechanics. In 1964, John Bell proved that classical hidden variable theories cannot reproduce the predictions of quantum mechanics unless they employ some type of action at a distance. I have no problem with this conclusion. Unfortunately, Bell later expanded his analysis and mistakenly deduced that quantum mechanics and by implication nature herself are nonlocal. In addition, some of these articles present Einstein in caricature, a tragic figure who neither understood quantum mechanics nor believed it to be an accurate theory of nature. Consequently, the current experiments have proven him wrong. This is also nonsense.

研究动机与目标

• 挑战量子力学中非定域性的普遍信念，特别是'鬼魅般非定域作用'的概念。
• 阐明爱因斯坦的关切属于形而上学层面，而非物理层面，且他接受量子力学在本质上是正确的但不完备的。
• 主张波函数不应当被解释为本体论现实，而应视为预测测量结果的工具。
• 纠正大众科学中对爱因斯坦观点的误传，即他常被描绘为拒绝量子力学。
• 强调量子纠缠中并未发生超光速信号传递，从而保持与狭义相对论的相容性。

提出的方法

• 分析爱因斯坦在1927年索尔维会议和1935年EPR论文中的原始论点，追溯'鬼魅般非定域作用'关切的起源。
• 区分波函数的本体论解释（作为物理实在）与其作为统计预测工具的工具论角色。
• 应用哥本哈根诠释与密度矩阵形式体系，表明波函数坍缩是知识的变化，而非物理影响。
• 引用Stapp与Hartle，说明波函数坍缩是观察者依赖的，而非物理过程，从而避免超光速信号传递。
• 运用分离性原理（爱因斯坦的假设）论证物理现实不可能被遥远事件瞬时影响。
• 反驳贝尔定理由证明自然界中存在非定域性的说法，通过表明其仅排除局部隐变量理论，而非量子力学本身。

实验结果

研究问题

• RQ1 量子纠缠是否在物理现实中意味着非定域作用？
• RQ2 为何通俗读物持续声称纠缠涉及非定域性，尽管没有超光速信号传递的证据？
• RQ3 爱因斯坦对量子力学及其完备性的真正观点是什么？与大众刻板印象有何不同？
• RQ4 波函数能否被解释为物理实在？还是仅是预测测量结果的工具？
• RQ5 哥本哈根诠释如何在不违反相对论的前提下解决纠缠中看似存在的非定域性问题？

主要发现

• 量子力学中不存在物理上的非定域作用；非定域性的表象源于将波函数误认为本体论实在。
• 爱因斯坦并未拒绝量子力学，而是认为其不完备，应作为更深层理论的极限情形出现，而非错误。
• 哥本哈根诠释中描述的波函数坍缩是知识的变化，而非物理过程，因此不意味着超光速影响。
• 对纠缠态的实验并未展示非定域作用，因为没有信息或信号以超光速传递。
• 贝尔定理排除了局部隐变量理论，但并未证明量子力学本身是非定域的——仅表明此类理论无法再现量子力学的预测。
• 对'鬼魅般'作用的感知源于将物理实在性赋予波函数，Boughn认为这是哲学上的错误，而非物理事实。