量子纠缠及其哲学反思

2004年 5月 山西大学学报(哲学社会科学版) May, 2004 第 27卷 第 3期 Journal of Shanxi University ( Philosophy & Social Science) Vol. 27 No. 3 #科技哲学研究# 量子纠缠及其哲学反思 郭贵春,郝云鹏 (山西大学 科技哲学研究中心, 山西 太原 030006) 摘 要: 量子纠缠从被提出开始, 就为广大的物理学家及哲学家所关注。关于量子纠缠的争论,几乎贯穿了整 个二十世纪量子力学的发展,不仅在物理学也在哲学上带给我们众多的思考。文章从量子纠缠入手,介绍了当代量 子纠缠的研究进展,评析了其取得的主要成就, 并对之做了简略的哲学反思。 关键词 : 量子纠缠; EPR ;隐形传输; 哲学反思 中图分类号: O413. 1; B02 文献标识码: A 文章编号: 1000- 5935( 2004) 03- 0001- 06 量子力学的基本解释是什么? 这个焦点问题从 量子力学诞生就一直存在, 以爱因斯坦和玻尔之间 的争论最为著名。这种争论不仅仅停留在物理学 上,也同时上升到哲学层面之中。随着科技的不断 发展, 有一系列的实验开始能够为这种争论提供一 些证明,其中最引人注目的就是争论的关键 ) ) ) 量 子纠缠得到证实。这使得人们对量子力学的基本解 释和对哲学上的争论有了重新认识的可能。 一 什么是量子纠缠 量子纠缠指两个或多个量子系统之间的非定 域、非经典的关联。它最早被关注是在关于量子力 学基本解释的争论之中。1935年, 爱因斯坦、波多 尔斯基和罗森在5物理评论6发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了5能认为量子力 学对物理实在的描述是完备的吗?6一文, 引发了对 量子力学基本解释的争论。 爱因斯坦等在文章中认为:一个严谨的物理理 论应当区别/客观实体0和这个理论的描述, 客观实 体应独立于理论而存在。在判断一个理论是否成功 时,我们会提出两个问题:首先,这个理论是否正确? 其次, 理论的描述是否完备? 只有当这两个问题的 答案都是肯定时, 这样的理论才是令人满意的。理 论的正确性当然由实验来决定,而关于量子力学的 描述是否完备则是这篇文章探讨的主题。怎么来判 别完备性呢? 爱因斯坦等认为, 物理实体是指在不 以任何方式干扰系统的情况下,能准确地预测(即几 率为 1)某一物理量的值。每一个物理实体必须在 理论中有一对应物,那么必定存在一个物理实体与 这个物理量对应。 而在量子力学中,对两个不可对易的可观察量 而言,由于测不准原理, 在知道其中一个物理量的准 确知识的同时将排除对另外一个的准确知识。由 此, 爱因斯坦等发现了如下的两难局面: ( 1)在量子 力学中波函数对物理实在的描述是不完备的。( 2) 两个对应于不可对易算符的物理量不能同时是实在 的(即具有确定的值)。因为, 若两个不可对易的物 理量同时具有确定的值, 根据爱因斯坦等对完备性 的条件,在波函数的描述中应包含这些值。但事实 上并非如此,因此波函数的描述是不完备的。在量 子力学中,通常假设波函数包含了描述物理系统一 切完备的信息。然而爱因斯坦等人指出: 在这个假 设之下,配合对物理实体的判别准则,将导出( 2)是 错的,因此这是一个矛盾。[ 1]这就是著名的 EPR 反 论。 根据此理论, 爱因斯坦设计了一个理想实验:假 设两个粒子在 T 的时间之内相互作用, 但在 t> T 之后分开,不再有任何相互作用。根据薛定谔方程, 我们仍可以算出以后任何时刻两个粒子的状态。现 收稿日期: 2004- 02- 23 作者简介:郭贵春( 1952- ) ,男, 山西沁县人,山西大学校长,科学技术哲学研究中心主任、专职教授、博士生导师,主要研究方 向为科学哲学; 郝云鹏( 1979- ) ,男, 山西长治人,山西大学科学技术哲学研究中心在读研究生,主要研究方向为科学哲学。 1 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 在,注意到两个粒子动量和算符| p1+ p24与位置差 算符| x1- x 24是可对易的, 因此可以同时具有确定 的值,即有共同的本征态。例如: <( x 1, x 2) = D( x 1- x 2 - a) 这代表了动量和为零以及位置差为 a 的本征 态。假如我们去测量粒子 1 的位置, 而得到结果 x1,那么就可以同时肯定粒子 2的位置必定是 x1- a。换言之,在不扰动粒子 2的情形之下便可确定粒 子2 的位置。因此, 根据 EPR的判别准则, 粒子 2 的位置是实在的。同样地,若是去测量粒子 1 的动 量而得到结果 p,我们也能肯定粒子 2具有动量- p, 因此粒子 2的动量也是实在的。由于两个粒子已经 足够地分开,而没有任何相互作用,粒子 2不可能知 道我们究竟要测量粒子 1的位置还是动量, 从而决 定粒子 2的位置 x1- a或动量- p,这两个量必定是 同时存在的(即使我们不能同时去量它们)。也就是 说,违反了前面( 2)的条件。 在假设( 1)是错误的情况下,爱因斯坦等推出了 ( 2)也是错误的,而这是不可能的, 因此( 1)一定是正 确的,所以爱因斯坦等大胆地宣布:量子力学的描述 是不完备的。[ 1] 同年 10月,玻尔在5物理评论6上以同样题目反 驳。首先,玻尔批评了 EPR对物理实体的判别准 则,他认为一个物理量只有在当它被测量之后才是 实在的。在 EPR的理想实验中,虽然对粒子的测量 的确会得到预期的结果, 然而只有在安排此实验测 量之后,该物理量 (位置或动量)才是实在的, 所以 EPR的判别准则是有问题的。其次, 玻尔 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了 EPR的理想实验, 认为两个粒子在分开之后, 仍然 存在着某种关联性。因此在对粒子 1 做测量时,仍 应视为对整个系统的扰动。[ 2]玻尔并不赞同爱因斯 坦的定域性原理。 二 量子纠缠的研究进展 这场争论的本质在于: 真实世界是遵从爱因斯 坦的定域实在论, 还是遵从玻尔的非定域性理论? 由于当时爱因斯坦所提出的仅仅是理想实验, 无法 以实验方式证明,所以长期以来,这个争论一直停留 在哲学层面上, 难以判断/ 孰是孰非0。这种局面一 直持续到 1951年,玻姆在5量子理论6中重新表述了 EPR思想, 用两个自旋分量代替原来的坐标和动 量,为进一步研究特别是实验检验奠定了基础。[ 3] 1964年贝尔在5物理学6上发表了5关于 EPR 悖论6一文,以两个自旋为 1/ 2的粒子组成的总自旋 为零的单态体系为对象, 考虑到它们在不同方向上 自旋分量的关联, 导出一个可供实验检验的不等式 (贝尔不等式)。由于贝尔不等式完全基于爱因斯坦 的定域性原理,因此贝尔不等式提供了检验定域性 原理的方法。如果实验结果证实贝尔不等式是正确 的,那么就违反了量子力学的预测; 相反地, 如果实 验结果违背了贝尔不等式, 也就同时否定了贝尔不 等式的前提 ) ) ) 爱因斯坦定域性原理。终于, 这场 争论又从哲学回到了物理,等待着实验的判定。 20世纪 70 年代起, 有一连串的实验开始检验 贝尔不等式。其中包括了级联光子对相关实验、正 负电子对湮灭的高能相关C光子实验以及质子对散 射实验等。 利用级联光子对实验的比较多, 主要有 J. F. Clauser 和 S. J. Freedman ( 1972)、R. A. Holt 和 F. M. Pipkin( 1973)、Clauser( 1976)、E. S. Fry 和 R. C. Thompson( 1976)、A. Aspect、P. Grang ier和 G. Roger ( 1982)等等。其中 Holt和 Pipkin 的实验结果违背 了量子力学而符合贝尔不等式, 其余的皆支持量子 力学的预测。[ 4]对于仍有少数实验显示出背离量子 力学的结果, 我们认为这是实验系统的误差造成的。 这样维护量子力学并不是因为量子力学在原子领域 中是如此的成功, 而是因为在实验中, 贝尔不等式对 量子力学预测的相关性设限。一般的系统误差很容 易埋没很强的相关性,使结果接近贝尔不等式, 但却 不容易加强微弱的相关性。因此,实验技术愈进步, 仪器调整愈精确, 否定贝尔不等式的可能性就愈大。 这些实验否定了定域实在论。实际上实验还不 能肯定 EPR关联就是非定域关联,因为它不一定是 真实的物理相互作用引起的, 有可能是纯粹统计的 结果。要肯定 EPR关联是非定域关联,还要有另外 的实验来证明这种物理作用的真实存在。 1998年奥地利的 Weihs 实验室直接继续 As- pect实验, 对爱因斯坦定域性原理进行了严格的检 验。他们用现代激光技术产生波长为 702nm 的双 光子纠缠态。为了尽可能保证爱因斯坦定域性原理 的真实性,他们用两个办法确保: ( 1)甲乙两观察点 的空间距离长达 400 米, 光子沿光纤传输需要 113us。( 2)采用足够快速而且混乱的分析器装置以 及完全独立的数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 , 保证两次读数的时间间隔 小于 100ns,它远小于 1. 3us, 从而排除了任何等于 或低于光速的信号使甲乙读数发生关联的可能 性。[ 4]最终的结果是支持量子力学的, 肯定了量子 力学中的非定域关联性。 2 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 三 量子纠缠应用 ) ) ) 量子隐形传输 1993年贝那特小组从理论上提出了利用经典 与量子相结合的方法实现量子隐形传输的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。其 基本思想是:一个未知的量子态 &<4能够被分解为 纯粹的经典信息和纯粹的非经典的 EPR关联, 当经 典信息以经典方式传递后,在另一地与 EPR关联相 结合, 再将&<4重建。[ 5]在这个方案中, 纠缠态的非 定域性起着至关重要的作用。瞬间的信息传递以经 典方式是不可能完成的, 但在这里 EPR关联可以完 成此项任务。 假设一个观察者, 我们称之为/ Alice0, 交给她 一个未知的量子系统 &<4, 并且希望她能够与另一 个观察者/ Bob0进行交流, 给他关于量子系统 &<4 的足够的信息, 使他能够完全正确地复制 &<4。如 果知道关于 &<4的状态参数就会有足够的信息,但 是在一般情况下是不可能知道的。只有 Alice 预先 知道 &<4属于一个给定的状态使她能够进行一个测 量,而结果允许她做一个完全的 &<4的复制。相反 地,如果&<4包含两个或更多的态,将没有一个测量 能够产生足够的信息去完成复制。Alice 提供给 Bob关于&<4的所有信息的一个简单方法是传送这 个粒子本身。如果她希望避免传送这个最初的粒 子,她可以使&<4同另一个系统相互作用,或与一个 已知的&a04耦合。用这样一种方法, 最初的粒子在 完成耦合后, 将留下一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 &<04态和包含了 &<4的全部信息的耦合后的未知系统 &a4。如果 Alice送给 Bob这&a4, Bob就能够倒转她的行为而 复制出她最初的 &<4态。这种/旋转交换测量0说明 了量子信息的一个基本特点: 量子信息能在一个系 统和另一个系统之间相互交换,但是它不能够被复 制或/克隆0。在这点上量子信息与经典信息非常不 同,经典信息是可以完全复制的。最准确的信息表 明非经典的量子信息在 EPR实验观察中是违反贝 尔不等式的。 首先我们将说明如何传递自旋为 1/ 2 的粒子 &<4的量子态。非经典的部分首先被传送。两个旋 转为 1/ 2的粒子被准备在一个 EPR关联态。 & 7 ( - ) 23 4= 1 2 ( & x 24& y34- & y24& x 34) ( 1) 下标 2和 3表示 EPR中的两个粒子。Alice最 初的粒子&<4, 我们对它一无所知, Bob将根据 A-l ice所传给的信息完成对 &<4的复制。下标 1 表示 Alice最初的粒子 &<4。这三个粒子或许属于不同 的种类, 但在自旋的极化自由度上有相同的数目。 一个 EPR 粒子 2 交给 Alice, 另一个 3 交给 Bob,在 Alice 和 Bob之间建立了非经典关联。相对 于 Alice的未知粒子 &<4和 EPR 粒子对, 是在一个 纯粹的产生态 &<14& 7 ( - )23 4。在未知粒子 &<4和 EPR粒子对之间,既没有经典的关联也没有量子的 纠缠,因此现在对 EPR粒子对中的一个或全部的测 量都不会产生关于 &<4的任何信息。 Alice使用 von Neumann方法对未知粒子 1 和 她的 EPR粒子 2在耦合系统中进行测量, 在贝尔操 作基础上测量将得到& 7 ( - )12 4和 & 7 (+ ) 12 4= 1 2 ( & x 14& y24+ & y14& x 24) ( 2) &5 ( + ) 12 4= 1 2 ( & x 14& x 24+ & y14& y24) 这四个态是完全正统的基本态,对于粒子 1 和 2, 很 容易写出第一个粒子的未知态: &<14 = a& x 14+ b &x 14 ( 3) 并且 &a2 &+ &b&2= 1 在Alice测量之前, 这三个粒子的完整态应写 为: & 7 1234= a 2 ( & x 14& x 24& y34- & x 14& y24 &x 34) + b 2 ( & y14& x 24& y34- &y14& y 24 &x 34) ( 4) 在这个等式中, 任何一个方向的 &14& 24都能用 &5 ( + )12 4和 &7 ( + )12 4来表示,于是就可以得到( 5) : &7 1234= 12 [ & 7 ( - ) 12 4( - a & x 34- b & y34) + & 7 ( + ) 12 4( - a&x 34+ b & y34) + &5 ( - )12 4( a&y 34 + b &x 34) + &5 ( + )12 4( a& y34- b& x 34) ] 随后,可以忽略未知态 & 514, 四种测量的结果 是等可能的, 每一种的概率均为 1/ 4。而且,在 Alice 测量之后, Bob的粒子 3也将成为等式( 5)中的四种 可能态之一。对于测量结果,将会有分离的: - &<34 S- a b , - 1 0 0 1 &<34, 0 1 1 0 &<34, 0 1 - 1 0 &<34. ( 6) Bob的粒子 3的任何一个可能的结果与 Alice 的粒子 1有一种简单的联系。在第一个结果的例子 中, Bob粒子 3的态除了一个不相干的相位因子外 同Alice的粒子1是一样的,所以Bob不需要再做任 何事情。在其他三个结果的例子中, Bob 必须对等 式( 6)中的其他三项进行整合操作,相应地对 Z、X 和 Y轴进行 180度旋转, 使他的EPR粒子 3能够对 3 Alice 的最初粒子 1进行复制。(如果&54是一个光 子的极化态,那么一个适合的半波装置将完成这些 整合操作。)这样在 Alice 将自己得到的经典测量结 果告诉 Bob之后, Bob 就可以运用这些结果对自己 的粒子进行旋转,将粒子 3转换成粒子 1的复制品, 那么一个精确的量子隐形传输也就完成了。但在另 一方面, Alice 手中只剩下了粒子 1和 2 的 &5 ( ? )12 4 和& 7 ( ? )12 4中的某一个, 没有任何最初 &54的踪 迹。[ 5] 由于隐形传输对 &54进行的是线性操作, 所以 它不仅能够对纯态进行传输, 还可以对多粒子混合 态进行传输。[ 6]它的理论推导我们在这里就不再讨 论了。 在贝那特小组提出利用 EPR 效应可以完成量 子隐形传输的理论之后, 关于这一领域的实验就广 泛地开展起来了。1997年, 在奥地利留学的中国青 年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作, 首次 实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在 实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙 地的光子上。在首次完成的隐形传输实验中, 所采 用的被传输的粒子和纠缠粒子对是脉冲光子和极化 纠缠光子对,用双光子干涉的方法将一个光子的极 化态转换至另一个光子。在此实验中, 必须完成产 生和测量纠缠态这两个最重要的任务。实验中传输 的只是表达量子信息的/状态0,而作为信息载体的 光子本身并不被传输[ 6]。但是严格意义上的隐形 传输并不是这样的。我们可以想象纠缠光子与原子 相作用、纠缠光子与离子相作用等等。量子隐形传 输不仅是量子信息领域发展的重要因素, 也是量子 力学的新理论和实验的基础。 四 量子纠缠理论的哲学反思 量子纠缠理论是现代量子力学的最新的发展理 论之一,由于其对量子力学的基础具有决定性的影 响,因而受到了众多物理学家和哲学家的关注。随 着它的不断发展,也迫使我们对世界的基本认识进 行不断修正。 (一)量子纠缠理论的发展促进了对量子力学基 本问题的理解, 对/实在0有了进一步的认识 现在我们认为, 爱因斯坦理论与玻尔理论的矛 盾集中在一个问题上,爱因斯坦坚持认为:物理实在 是由各个独立的实体构成的, 这些实体的性质与其 他实体之间的关联无关; 而玻尔认为:实在本质上就 是各种实体间的关联, 测量则是这种关联的一种特 殊情形。对爱因斯坦来说,实体定义关系; 而对玻尔 来讲,恰恰相反, 关系定义实体。从本质上讲, 实体 和实体间的关联二者之间应是统一的,他们的视角 在本体论上是非对抗的, 在方法论上也是相容 的。[ 7] 对于爱因斯坦一直在思考的实在问题, 我们现 在认为: 所谓的/实在0, 应用两个层次来定义。一个 事物,当它独立于人们的意识之外, 未被测量之时, 可以称之为/自在之物0。在量子力学中是用一个近 似的与环境分量分开的量子态来表示的, 在某种意 义上说,客体是一种绝对的东西,不包含任何信息。 然而,当客体测量之后,便转化为/ 为我之物0, 即通 常所说的现象,反映出一系列的数据, 这才是相对地 被我们认识的东西。量子力学中的波函数则是通过 虚拟的测量,把这两个层次的/ 物0沟通了起来。因 此量子力学认为, 只要我们知道粒子与环境相互作 用的知识(哈密顿量) ,就可以统计性地预告实际测 量时将会出现什么现象。 (二)量子纠缠使我们认识到在构成世界的一切 基本粒子之间存在着基本的关联, 关联是一切事物 的根本属性 我们对世界认识的基础来源于物理学。在过去 的很长时间里,物理学都是沿着一条不断探索物质 最基本组成的道路在前进的, 从分子、原子直到夸 克。因为人们相信,如果构成世界的最基本的粒子 被了解之后, 世界的组成的问题也就迎刃而解了。 但是现在,这种信念遇到了两方面的困难: 一个是所 谓的/夸克禁闭0的问题, 其本质是由于我们现有的 仪器和实验方法都不能够将夸克打开,不能进一步 发现更加基本的粒子,所以就有人认为夸克就是最 基本的粒子;另一个则是在近些年来兴起的复杂性 的问题,它告诉我们即使我们彻底了解了所有的基 本粒子,也会在不同的条件和组成下出现无数的不 确定性,将我们原有的还原论的信念彻底击毁。然 而量子纠缠的提出和证明, 使这个问题有了新的发 展。 量子纠缠告诉我们, 在两个或两个以上的稳定 粒子间,会有强的量子关联。例如在双光子纠缠态 中, 向左(或向右)运动的光子既非左旋, 也非右旋, 既无所谓的 X偏振, 也无所谓的 Y 偏振, 实际上无 论自旋或其投影, 在测量之前并不存在。在未测之 时,二粒子态本来是不可分割的。量子纠缠所代表 的在量子世界中的普遍量子关联则成为组成世界的 基本的关联关系。或许用纠缠的观点来解释/夸克 4 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 禁闭0之谜,更加有利于我们的理解。当一个质子处 于基态附近的状态时, 它的各种性质可以相当满意 地用三个价夸克的结构来说明。但是实验上至今不 能分离出电荷为 2e/ 3 的 u 夸克或( - e/ 3)的 d夸 克,这是由于夸克之间存在着极强的量子关联,后者 是如此之强,以至于夸克不能再作为普通意义下的 结构性粒子。我们通常所说的结构粒子 a和 b组成 一个复合粒子 c时的结合能 B远小于 a和 b的静能 之和, a 或 b 的自由态与束缚态的差别是不大的。 而现在核子内的夸克在/取出0的过程中大变而特 变,最后我们看到的只能是整数电荷的 P介子等强 子。[ 4]同一个质子,在不同的过程中有不同的表现, 在理解它时需要考虑不同的组分和不同的动力学。 在不断涌现的新的实验面前, 我们长期习惯的物质 结构观已经显得过时, 一个质子在本质上是一个无 限的客体。 量子纠缠虽然在理论上和实验中都得到了极好 的确认,但用传统的眼光仍很难理解,我们正在以全 新的量子关联来代替以往分离的实在。 (三)量子纠缠理论证明任何测量都会破坏系统 原有的纠缠态, 我们不可能得到完整的关于事物的 信息, 但通过特定手段的测量可以得到物体的某一 信息 测量实在论坚持物理测量的本体论性, 并不否 认或排斥主体在测量过程中的/介入0。主体介入测 量和测量参照主体是完全不同性质的两个方面。主 体介入测量并未改变测量的实在性或本体论性,而 恰恰拓展了测量的意义、功能。它使狭义的测量概 念更为丰富,具有更多的规定性。测量实在论反对 的是将测量还原为或参照主体的精神状态, 而不是 反对主体在测量过程中能动的、必然的和有意义的 结构性介入。正是在这个意义上,测量实在论所坚 持的仅仅是物理测量在认识论上的本体论性, 而不 是把物理测量本身看做是本体论意义上的实在本 体。因此,对于测量我们现在认为: 1.在测量之前, 对测量人来说不存在任何信息。 通过上面我们对/实在0的理解可知, 尚未测量的客 体,即属于自在之物。这样的客体与我们的生活没 有任何的关联, 也就是属于我们这个世界之外的东 西;对我们来说,这样的客体不存在任何的信息。也 许有人会说, 我们认为没有测量的客体 ) ) ) 自在之 物就是没有任何信息,也就是不存在,那么对于我们 看不到的月亮, 是不是就不存在呢? 我们可以这样 来解释这个例子:月亮,一个被我们已经所知的现实 存在的客体, 这个客体是通过对它的测量, 由它的性 质来定义的。在我们从未看到月亮之前, 它是一个 自在之物,我们不会有关于它的任何信息, 当然也不 会得出它是否会存在的结论;当我们看到它之后,即 使阴天或下雨时看不到, 我们依然会说月亮是存在 的,因为它经过测量, 我们根据测量的结果去定义 它, 在没有关于它的新的测量信息出现之前,我们都 会以上次测量的结果来定义和理解它。 2.测量必然要改变客体的状态。为我之物就是 已经通过测量之后的客体。在经典物理中, 一些对 于宏观物体的测量,如测量一块木头的长度,认为测 量是不会改变客体的属性的, 也就是将测量置于一 个超然的地位。由于存在误差问题,所有的测量都 要求必须采取多次测量, 测量结果也应该按照正态 分布趋向于某一值,来抵消误差对测量结果的影响。 但是对于微观的量子力学, 我们在经典世界中所总 结的测量出现了一些问题。如对一个粒子态的测 量,在同一测量条件之下的多次重复, 会出现不同 的、分离的测量结果, 我们只能够给出统计性的结 果。对此我们很容易理解。在宏观世界中, 测量并 不是没有对被测量的客体产生影响,只是相对于客 体本身来说,影响的范围和效果都太小以至于在测 量的结果中无法真正表现出来, 而在微观的量子世 界中,这样的影响就足够大以至于反映在结果中也 就不足为奇了。 3.测量在本质上也是量子的。任何的测量, 都 必须对客体进行一定的操作, 以得到客体的某一属 性的信息,而量子纠缠是所有基本粒子所共有的根 本的性质,所以任何的测量都会对客体原有的量子 纠缠产生破坏。但由于测量仪器本身也具有量子纠 缠, 这样在相互作用中, 各自的量子关联会构成一个 新的更大的量子纠缠,我们的测量结果就在于这个 新的、更大的量子关联之中。在这个新的量子关联 中, 当然不会得到被测量客体的所有信息, 而只能在 测量仪器对客体量子纠缠的破坏和客体仪器本身量 子纠缠的情况下了解到某一些客体的信息。这也就 是说,在对客体本身的量子纠缠不破坏的情况下,得 不到任何关于客体的信息, 此时的客体仍是自在之 物。 测量不是一种/反应0过程,而是一种/变革0过 程,而这个道理并不仅仅出现于量子力学。经典物 理中任何一个可观察量总是用/微商0,即两个变量 的微分之比来表示,在测量之前无论怎样它都不存 在, 他们的定义和数值是测量时操作过程所赋予的, 5 h_chen2012 文本框 测量包括了测量者(仪器)的影响,测量还是客观的吗?如此量子通讯是否会因接收者的不同而不同呢? h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 文本框 如逝去的人是否存在?两个人知识交集之外的存在,是否要相互否定?因为在对方来说都是自在之物. 但测量结果却具有惟一性和/客观性0。玻尔认为: 仪器应分为两类,一类测量位置 x ,一类测量动量p, 我们只有将两类一起测得的数据互相补充, 才能获 得对微观粒子比较全面的知识(互补性原理)。正因 为 x 和 p不同,即有差异,它们才有互补的意义,而 它们又都联系于对空间的测量,本质上也有一致性 (同一性) ,但差异所蕴含的矛盾的排斥性(斗争性) , 也就不可避免地会在一定的条件下表现出来。所以 在我们看来,位置及动量联系的测不准关系和互补 原理也是同一本质的两个侧面,并不存在谁比谁更 基本的问题。量子力学的伟大功绩在于, 它向我们 展示出了认识论的最基本的道理:一个经典物理中 的力学量到了量子力学转化为/算符0, 正是/测量乃 是对客体的变革0这一认识论原理的数学表述。 量子纠缠理论, 虽然以 EPR 佯谬以理想实验 始,但后经过众多物理学家的实验证实。在此过程 中人们不仅加深了对量子力学和相对论的理解,提 出了新的量子通讯、量子密码甚至量子计算机等理 论,而且在何谓/实体0、关联与客体在组成世界中是 何种关系以及测量的根本性质等这些长期困扰我们 的问题中给出了新的解释。然而在量子力学的基本 解释中,仍有众多未知的问题。任何的科学发展目 前来讲都没有到达我们彻底认识世界这一最终目 标; 对于人类理性思维的哲学的发展, 当然也就不会 有终结的时刻。对世界本源认识的渴望, 对人类理 性的追求,将支持我们向终极目标永远不停地前进! 参考文献: [ 1] Einstein, A. , Podolsky , P. , and Rosen, N. 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The Quantum Entanglement and Its Philosophic Thinking GUO Gui- chun,HAO Yun- peng ( Research Center f or Philosophy of Science and Technology , Shanx i University , Taiyuan 030006, China) Abstract: The quantum entanglement had been paid at tent ion to by many physicists and philosophers since it w as put forw ard. The discussion about EPR went through the development of the quantum mechanics of last century and bring s us thoughts on both physics and philosophy . This art icle commences from the quantum entanglement , introduces the contemporary research progress of quantum entang lemnt , crit icizes the main achievement of its ac- quisit ion, and makes philosophic thinking about it . Key words: the quantum entang lement; EPR; quantum teleportat ion; philosophy thinking (责任编辑 郭庆华) 6 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条 h_chen2012 线条