[论文解读] Action and Passion at a Distance: An Essay in Honor of Professor Abner Shimony

Sandu Popescu, Daniel Rohrlich|ArXiv.org|May 3, 1996

Quantum Mechanics and Applications参考文献 2被引用 4

一句话总结

本文通过分析两种非量子模型——超量子关联与关联的非局域'干扰'——研究了量子力学是否唯一地调和非定域性与相对论因果性之间的关系。研究发现，在一维空间中，干扰可能导致因果顺序反转，但在高维空间中，因果性得以保持，表明在多于一维的空间中，量子力学可能因相对论因果性而受到唯一约束。

ABSTRACT

Quantum mechanics permits nonlocality---both nonlocal correlations and nonlocal equations of motion---while respecting relativistic causality. Is quantum mechanics the unique theory that reconciles nonlocality and causality? We consider two models, going beyond quantum mechanics, of nonlocality---``superquantum" correlations, and nonlocal ``jamming" of correlations---and derive new results for the jamming model. In one space dimension, jamming allows reversal of the sequence of cause and effect; in higher dimensions, however, effect never precedes cause.

研究动机与目标

• 研究量子力学是否是唯一能够调和非定域性与相对论因果性的物理理论。
• 分析两种非量子模型：超量子关联与关联的非局域'干扰'。
• 确定在何种条件下因果性在非局域理论中得以保持或被破坏。
• 探讨非局域运动方程对因果与效应时间顺序的影响。
• 评估时空维度结构是否影响非局域理论与因果性一致性的可能性。

提出的方法

• 作者构建了一个非局域'干扰'模型——一种机制，其中对某一粒子的测量结果会瞬时影响空间中任意距离的关联，即使在类空分离下亦然。
• 他们在一维与更高维时空下分析了该干扰模型的动力学行为。
• 通过追踪不同参考系中因果与效应事件的时间顺序，研究了该干扰模型中的事件时间顺序。
• 利用相对论不变性与因果性约束，判断该理论是否允许信号传递或时间倒流效应。
• 将该干扰模型的行为与标准量子力学进行比较，尤其关注非局域关联的强度。
• 推导出理论保持因果性的条件，重点关注时空维度的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 非局域关联或动力学是否可能以与相对论一致的方式破坏因果与效应的时间顺序？
• RQ2 在一维与更高维时空之间，非局域理论的行为是否存在根本性差异？
• RQ3 该干扰模型是否允许信号传递或时间倒流信号传递？在何种条件下？
• RQ4 一种非局域理论若其关联强度超过量子力学，是否仍能保持因果性？
• RQ5 在高维空间中，量子力学是否因因果性而受到唯一约束？其他非局域理论是否同样可行？

主要发现

• 在一维空间中，非局域'干扰'模型允许因果与效应的顺序因观察者的参考系不同而发生反转。
• 在高维时空中，该干扰模型不允许效应先于原因发生，从而保持了因果顺序。
• 该模型表明，非局域性本身并不意味着因果性的崩溃，但时空的维度起着关键作用。
• 本文表明，量子力学可能在多于一维的空间中因因果性而受到唯一约束。
• 结果表明，时空结构，尤其是其维度，对可行的非局域理论构成了根本性约束。