[论文解读] Reply to Norsen's paper "Are there really two different Bell's theorems?"

Howard M. Wiseman, Eleanor Rieffel|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2015

Quantum Mechanics and Applications参考文献 14被引用 3

一句话总结

本文捍卫了两个独立的贝尔定理的存在：贝尔1964年的定理，其假设为局域性和决定论；以及贝尔1976年的定理，其假设为局域因果性。作者认为，操作主义者与实在论者合理地将‘贝尔定理’指代不同的结果，反驳诺尔森（Norsen）声称1964年定理仅为1976年版本的前奏的观点，强调1964年的表述在量子基础与量子信息科学中依然有效且具有重要意义。

ABSTRACT

Yes. That is my polemical reply to the titular question in Travis Norsen's self-styled "polemical response to Howard Wiseman's recent paper." Less polemically, I am pleased to see that on two of my positions --- that Bell's 1964 theorem is different from Bell's 1976 theorem, and that the former does not include Bell's one-paragraph heuristic presentation of the EPR argument --- Norsen has made significant concessions. In his response, Norsen admits that "Bell's recapitulation of the EPR argument in [the relevant] paragraph leaves something to be desired," that it "disappoints" and is "problematic". Moreover, Norsen makes other statements that imply, on the face of it, that he should have no objections to the title of my recent paper ("The Two Bell's Theorems of John Bell"). My principle aim in writing that paper was to try to bridge the gap between two interpretational camps, whom I call 'operationalists' and 'realists', by pointing out that they use the phrase "Bell's theorem" to mean different things: his 1964 theorem (assuming locality and determinism) and his 1976 theorem (assuming local causality), respectively. Thus, it is heartening that at least one person from one side has taken one step on my bridge. That said, there are several issues of contention with Norsen, which we (the two authors) address after discussing the extent of our agreement with Norsen. The most significant issues are: the indefiniteness of the word 'locality' prior to 1964; and the assumptions Einstein made in the paper quoted by Bell in 1964 and their relation to Bell's theorem.

研究动机与目标

• 通过澄清‘贝尔定理’指代两个不同的结果，解决量子基础领域中操作主义者与实在论者之间长期存在的解释分歧。
• 挑战诺尔森声称贝尔1964年论文从局域性推导出决定论的观点，主张贝尔1964年论文中EPR段落存在逻辑缺陷，不足以支持此类推导。
• 表明在1964年之前，‘局域性’一词的定义并不明确，且爱因斯坦1949年的‘无超距通信’概念与贝尔后来的‘局域因果性’不同。
• 表明操作主义者可以合理接受贝尔1964年定理为一个有意义的结果，即使其不假设局域因果性，因为其保留了与相对论相容的局域性概念。
• 主张将贝尔1964年结果重新定义为等同于1976年定理，将削弱其在操作主义量子信息理论中的重要性，并错误地掩盖其基础价值。

提出的方法

• 分析贝尔1964年论文，特别是‘表述’部分与EPR段落，以表明其并未从局域性逻辑推导出决定论。
• 对比贝尔1964年对‘局域性’的理解与1976年对‘局域因果性’的概念，主张二者不等价，且贝尔本人也未意图将其视为等同。
• 考察爱因斯坦1949年的科学自传笔记，以澄清其‘无超距通信’原则，并表明其与贝尔后期假设不同。
• 回顾物理学文献中‘局域性’一词的历史用法，主张其在1964年之前含义模糊，从而削弱诺尔森关于其与‘局域因果性’同义的主张。
• 对操作主义与实在论对量子力学的解释进行比较分析，表明两派均有充分理由偏好贝尔定理的不同表述形式。
• 运用修辞与逻辑批判，挑战诺尔森对贝尔后期陈述的解释，主张贝尔后期的自我修正并不否定1964年定理作为独立结果的有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 贝尔1964年与1976年定理在逻辑与概念上是否真正不同？还是1964年结果仅仅是1976年版本的前奏？
• RQ2 诺尔森声称贝尔1964年论文中的EPR段落成功从局域性推导出决定论，这一说法是否成立？
• RQ3 在1964年之前，‘局域性’一词的历史与概念地位如何？其是否支持诺尔森声称该词与‘局域因果性’同义的观点？
• RQ4 爱因斯坦1949年关于‘无超距通信’的观点与贝尔1964年及1976年对局域性的理解有何关联？是否与操作主义解释相容？
• RQ5 若将贝尔1964年定理重新定义为等同于1976年定理，是否将削弱其在操作主义量子信息理论与基础物理中的相关性？

主要发现

• 诺尔森声称贝尔1964年论文中EPR段落从局域性推导出决定论，但该段落逻辑结构存在缺陷，实属‘有问题’且‘令人失望’。
• 贝尔1964年的‘局域性’概念与1976年‘局域因果性’概念并不等价，且在1964年之前‘局域性’一词的定义并不明确。
• 爱因斯坦1949年的‘无超距通信’原则与贝尔后期假设不同，其不蕴含与局域因果性相同的约束。
• 操作主义者可以合理接受贝尔1964年定理为有效且有意义的结果，即使不假设决定论，因其保留了与相对论相容的局域性概念。
• 声称贝尔1964年定理仅依赖单一假设（局域性）是错误的；实际上它依赖两个独立假设：局域性与决定论。
• 若将1964年定理重新定义为等同于1976年定理，将掩盖其在操作主义量子基础与量子信息理论中的基础重要性，可能使贝尔在该领域所获广泛认可被忽视。