[论文解读] Begging the Signalling Question: Quantum Signalling and the Dynamics of Multiparticle Systems

Kent A. Peacock, Brian Hepburn|ArXiv.org|Jun 11, 1999

Quantum Mechanics and Applications参考文献 26被引用 8

一句话总结

本文挑战了量子力学中无信号定理的基础假设，指出大多数证明存在循环论证，即在未加证明的情况下预先假设了测量过程的定域性。文章批判了玻姆和赫利、以及沙莫伊的论点，表明他们关于超光速信号不可能的结论依赖于关于测量定域性的未经证实的前提，从而削弱了此类无信号定理在多体量子系统中的有效性。

ABSTRACT

Many authors state that quantum nonlocality could not involve any controllable superluminal transmission of momentum-energy, signals, or information. We claim that most or all no-signalling proofs to date are question-begging, in that they depend upon assumptions about the locality of the measurement process that needed to be established in the first place. We analyse no-signalling arguments by Bohm and Hiley, and Shimony, which illustrate the problem in an especially striking way.

研究动机与目标

• 质疑声称超光速信号不可能的量子力学无信号定理的有效性。
• 识别并揭露现有无信号定理证明中的循环推理（预设前提），特别是那些事先假设测量定域性的证明。
• 分析玻姆与赫利、以及沙莫伊的著名论点中的基础假设，以证明其对测量过程定域性的依赖。
• 主张，若未先确立测量相互作用的定域性，则无法推导出量子信号无法传播的结论。
• 强调在未加证明的情况下，对多体量子系统中测量定域性的假设所存在的概念与基础性缺陷。

提出的方法

• 分析玻姆与赫利、以及沙莫伊的无信号论证，以识别其关于测量定域性的潜在假设。
• 考察多体量子系统的动力学，以评估在不同测量假设下是否可能发生信号传递。
• 运用逻辑批判揭示，无信号定理的证明依赖于未独立证明的测量定域性假设。
• 通过思想实验与形式分析表明，若不预先假设所欲证明的定域性，无信号结论便无法推导而出。
• 强调这些证明的结构具有循环性：它们假设了自己欲证明的内容，即测量是定域的。
• 依赖概念性与基础性分析，而非数学推导或实验数据，聚焦于论证的逻辑结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 量子力学中的无信号定理在多大程度上依赖于关于测量过程定域性的未经证明假设？
• RQ2 玻姆与赫利的论点，以及沙莫伊的论点，为何在未循环预设的情况下无法确立超光速信号不可能的结论？
• RQ3 若不事先假设测量过程的定域性，是否存在一个一致的量子理论允许超光速信号传递？
• RQ4 在多体量子系统中假设测量定域性会带来哪些基础性影响？
• RQ5 若证明依赖于其欲证明的定域性本身，那么‘量子非定域性无法传递信号’这一结论在逻辑上是否成立？

主要发现

• 大多数量子力学中的无信号定理证明存在循环论证，因其在证明信号无法传播之前便假设了测量过程的定域性。
• 玻姆与赫利的论点，常被引用为无信号理论的基石，其隐含假设是测量相互作用为定域的，而这一点无法仅从量子动力学推导得出。
• 沙莫伊的论点虽更微妙，但仍依赖于未独立证明的测量定域性假设，因此无法作为无信号证明的可靠基础。
• 本文表明，若未先确立测量的定域性，则无法推导出超光速信号不可能的结论，而这正是需要被证明的部分。
• 该批判揭示了基础量子力学中一个根本性的循环性：信号不可能的结论依赖于未经独立验证的假设。
• 分析表明，多体系统中测量定域性的假设并非理所当然，而必须在用于排除信号传递之前受到严格审视。