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标  题: EPR的故事 -- 7. 实验结果
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jul  7 15:24:41 2002) , 转信

发信人: yzl (yzl), 信区: Physics
标  题: EPR的故事 -- 7. 实验结果
发信站: 放鹤亭站 (Sat Nov 17 19:33:00 2001)

发信人: bigbull (老文), 信区: Physics
标  题: EPR的故事 -- 7. 实验结果
发信站: 武汉白云黄鹤站 (Mon Nov  8 07:21:17 1999), 站内信件

70 年代起，有一连串的实验开始检验 Bell 不等式．其中包括了级联光子对
(cascade-photon)相关实验，正负电子对湮灭(positronium annihilation)的
高能相关γ光子实验， 以及质子对散射(proton-proton scattering)实验等，
大部分的实验 都显示了违背 Bell 不等式的结果!

利用正负电子对湮灭的实验，有
吴健雄, L.R.Kasday, J.D.Ullman (1970-1975)
G. Faraci (1974)
A.R.Wilson (1976)
M. Bruno (1977)
等等．除了 Faraci 的实验之外，其余都得出了违反 Bell 不等式， 而与量子力
学的预测相符的结果．Faraci 的实验则背离量子的学的预测，而比较接近了
Bell 不等式的极限．

利用单态质子对的实验有一个，是 M.Lamehi-Rachti 及 W.Mittig (1976). 他们的实验

也显示出违背 Bell 不等式，而符合量子力学预测的结果．

利用级联光子对的实验比较多，主要有
J.F.Clauser 和 S.J.Freedman (1972)
R.A.Holt 及 F.M.Pipkin (1973)
Clauser (1976)
E.S.Fry 和 R.C.Thompson (1976)
A.Aspect, P.Grangier, 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 Bell 不等式，
其余的皆支持量子力学的预测．

其中较值得注意的是 Aspect 在 1982 年的实验．下图是 Aspect 实验的简图．


两边各有两个的侦测器可以测量光子的偏极化方向．S 是一超音波开关，以
大约 25 MHz 的频率在两个侦测器之间切换着．

在我们前面所谈到的 EPR 实验中，对其中一边粒子的量测会影响到对另一边
粒子量测的结果， 换句话说，一边的粒子似乎以某种方式送「讯息」给另一
边的粒子．Aspect 的实验装置表明了，如果这样的讯息传递存在的话，其传
播的速度将超过光速． Aspect 的实验显示了超距作用(action-at-a-distance)是可
能存在的．                                                    至少，到目前为止


，实验结果是支持量子力学，而否定 Bell 不等式以及它的
前提， Einstein 定域性假设．对此，我们有下面三点评注:

第一，仍有少许实验显示出背离量子力学的结果．然而， 我们以为这是实验
系统的误差造成的(例如，注19)． 我们这样维护量子力学并不是因为量子力
学在原子的领域中是如此的成功， 而是因为，在 Bell 不等式的实验中，量子
力学预测了很强的相关性，而 Bell 定理则对此相关性设限．一般的系统误差
很容易埋没强烈的相关性而使结果接近 Bell 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 Bell 不等式的可能
就愈大．从最近的实验结果看来正是如此．

第二，所有 Bell 不等式的推导中都或多或少有些辅助性的假设， 这些假设难
以直接以实验验证．因此，目前为止还不足以令人完全信服． 然而，即使量
子力学将来被证明是错误的，新的理论仍必须面临了违背 Bell 不等式以及解
释相隔两地系统相关性的挑战．

第三，虽然 Aspect 等的实验显示了超距作用的可能性， 但这并不表示资讯
(information)传递的速度可以超过光速．例如在单态粒子对实验中， 仅有在 A,
B 两地的观察者将他们的结果拿来相互比较之后，它们的相关性才会显现出
来． 任何一方的观察者无法仅靠他自己侦测器特别的方向而得知对方的安
排． 他所看到的结果永远只是一些「正,负,正,负……」交杂出现的乱码．这
排． 他所看到的结果永远只是一些「正,负,正,负……」交杂出现的乱码．这
当中并无任何的资讯可言．

结语

1985 年，Cornell 大学教授 N.David Mermin 发表了一篇名为「当没有人看月亮
时她还在吗?」 (Is the moon there when nobody looks?)的文章，将当代物理学家
对 EPR 反论和 Bell 不等式的态度做了一个总结：「在我看来，现在的物理学
家可分成两大类， 第一类物理学家饱受 EPR 反论和 Bell 不等式的因扰．而第
二类(占大多数)则否． 不过这一类又可分成两小类．2a 类解释他们为什么不
受因扰． 然而他们的解释不是完全牛头不对马嘴(如 Born 对 Einstein), 要不然
就是包含了一些主张， 稍后可以被证明是错的．2b 类则是不受因扰，也拒绝
解释为什么．他们的立场暧昧，无从指责． (2b 类还有一种衍生型，主张
Bohr 已经把一切事情摆平了，但拒绝解释怎么做．)」

物理大师 Richard P. Feynman 在谈到量子力学的基础时也说道：「我找不出真
正的问题， 所以我怀疑真正的问题根本不存在．可是我又不能确定没有真正
的问题．」

本世纪的两位科学巨人先后去世了．然而这场争论最久，影响层面最广的科
学大战并未停止． 相反的，它继续的朝物理学和哲学中更基本，更深远的层
面冲击， 向全人类的智慧挑战．这样的冲击和挑战，是否又将会引燃一次更
壮烈的革命呢?  且让我们 拭目以待 吧!

全文完....^_^



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