[论文解读] Can Einstein with Bohr Debate on Quantum Mechanics Be Closed

Marian Kupczyński|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2016

Quantum Mechanics and Applications参考文献 19被引用 9

一句话总结

该论文挑战了贝尔不等式违背证明了量子非定域性和非定域性这一解释。它提出了一种情境化的隐变量理论，用以解释长程量子关联，调和爱因斯坦的实在论与玻尔的互补性原理，认为若重新审视以往被平均化的实验数据中的精细结构，量子力学可能是完备的。

ABSTRACT

Three experimental groups succeeded recently to close, at the same time, locality and fair sampling loopholes and confirmed that realism understood as counterfactual definiteness may not be used to explain quantum phenomena. Since there is now a general consensus that Bell inequalities are violated it is important to understand what does it mean and how can we explain the existence of strong correlations between outcomes of distant measurements, predicted by quantum mechanics. Do we have to announce that: Einstein was wrong, Nature is not local and the correlations are produced due to the quantum magic and emerge, somehow, from outside space-time? We reject such conclusions and we show that violations of various inequalities can neither prove completeness of quantum mechanics nor that Nature is not local. We propose simpler contextual explanation of long range correlations predicted by quantum mechanics which reconciles in some sense Bohr with Einstein and we conclude that there is no evidence that Nature plays dice. We argue that to prove predictable completeness of quantum mechanics one has to search for fine structures in experimental data which might have been averaged out in standard statistical analysis and which were not predicted by the theory.

研究动机与目标

• 在不引入非定域性或反事实确定性的情况下重新表达量子关联，挑战贝尔不等式违背的标准解释。
• 论证认为，普遍认为爱因斯坦在实在性和定域性问题上的观点是错误的，这一共识是不合理的，因为情境化隐变量的存在可能性尚未被充分考虑。
• 提出若系统性地研究实验数据中此前被忽略的细尺度结构，量子力学可能是完备的。
• 通过引入情境化框架，调和爱因斯坦对确定性、实在性世界的看法与玻尔的互补性原理。

提出的方法

• 提出一种不依赖非定域性或反事实确定性的量子关联情境化解释。
• 认为贝尔型不等式的违背在逻辑上并不意味着量子力学不完备或自然本身非定域。
• 指出标准实验数据的统计分析可能掩盖了数据中可揭示确定性基础的精细结构。
• 将量子力学重新解释为并非本质上具有概率性或非定域性，而是其完备性取决于更深层的数据结构。
• 采用受玻尔互补性原理和爱因斯坦实在论启发的概念框架，将量子现象重新解释为情境性而非非定域性。
• 主张应对实验数据进行更高分辨率的再分析，以检测潜在的隐变量或确定性模式。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过情境化隐变量模型在不引入非定域性或非定域性的情况下解释量子关联？
• RQ2 贝尔不等式的违背是否必然意味着量子力学不完备或自然本身非定域？
• RQ3 实验量子数据中是否存在此前被平均化而可能暗示确定性、完备理论的细尺度结构？
• RQ4 是否可以通过对量子力学的情境化解释，调和爱因斯坦的实在论与玻尔的互补性？
• RQ5 存在哪些证据表明自然‘掷骰子’？这些证据能否通过使用替代统计方法重新审视数据而被反驳？

主要发现

• 贝尔不等式的违背并不能证明量子力学不完备或自然本身非定域。
• 本文提出，长程量子关联可通过保留实在性和定域性的情境化框架加以解释。
• 目前尚无确凿证据表明自然本质上是不确定的或非定域的，这与贝尔定理的常见推论相反。
• 作者认为，反事实确定性的假设并非解释量子现象所必需，从而挑战了标准解释。
• 此前被平均化的实验数据中的精细结构，可能正是实现对量子力学确定性、完备描述的关键。
• 本文结论认为，没有实证基础可断言量子力学本质上具有概率性，或自然‘掷骰子’。