波尔、爱因斯坦关于量子力学的解释之争是什么?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-03
什么是爱因斯坦关于量子力学的"百年之问

爱因斯坦在晚年曾不断攻击玻尔的量子论,请问这是不是意味着相对论与量子力学之间有矛盾之处?爱因斯坦曾经提出了EPR佯谬,现在已经有实验证明爱是错的,这又是否说明相对论又不完善的地方,至少它在量子论中并不总是适用?

附:EPR佯谬
1935年美国《物理评论》的第47、48期上分别发表了两篇题目相同的论文:“物理实在的量子力学描述能否认为是完备的?”在47期上署名的是:爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(Einstein-Podolsky-Rosen),在48期上署名的是玻尔(N. Bohr)。 EPR是前三位物理学家姓的头一个字母。EPR悖论(EPR Paradox)是这三位物理学家为论证量子力学的不完备性而提出的一个悖论,又称EPR论证或EPR悖论。这个悖论涉及到如何理解微观物理实在的问题。

爱因斯坦等认为,如果一个物理理论对物理实在的描述是完备的,那么物理实在的每个要素都必须在其中有它的对应量,即完备性判据。当我们不对体系进行任何干扰,却能确定地预言某个物理量的值时,必定存在着一个物理实在的要素对应于这个物理量,即实在性判据。他们认为,量子力学不满足于这些判据,所以是不完备的。爱因斯坦等人认为,量子力学蕴涵着EPR悖论,所以不能认为它提供了对物理实在的完备描述。

面对爱因斯坦等人的反驳,玻尔对EPR实在性判据中关于“不对体系进行任何干扰”的说法提出了异议,认为“测量程序对于问题中的物理量赖以确定的条件有着根本的影响,必须把这些条件看成是可以明确应用‘物理实在’这个词的任何现象中的一个固有要素,所以EPR实验的结论就显得不正确了”。玻尔以测量仪器与客体实在的不可分性为理由,否定了EPR论证的前提———物理实在的认识论判据,从而否定了EPR实验的悖论性质。

应该说,玻尔的异议及其论证是无可非议。可是,爱因斯坦却不承认玻尔的理论是最后的答案。爱因斯坦认为,尽管哥本哈根学派的解释与经验事实一致,但作为一种完备的理论,应该是决定论的,而不应该是或然的、用概率语言表达的理论。

从科学史上看,量子力学基本上是沿着玻尔等人的路线发展的,并且取得了重大成就,特别是通过贝尔不等式(Bell's theorem)的检验更加巩固了它的基础。但是,我们也要看到,爱因斯坦等人提出的EPR悖论,实际上激发了量子力学新理论、新学派的形成和发展。

爱因斯坦-波多斯基-罗森悖论是由阿尔伯特·爱因斯坦、玻理斯·波多斯基和纳森·罗森在1935年发表於《物理评论》杂志的论文所揭示的悖论。其简称爱波罗悖论以提出此悖论的三人姓氏第一字为根据,另有EPR论证、EPR诡论、EPR佯谬和EPR悖论等名称。

此悖论是对於量子力学的正统诠释——哥本哈根诠释提出反驳的一个思想实验,对於物理量的观测值以及物理学理论可以解释的值长久以来的观念做出挑战。此悖论引起众人对量子缠结现象的兴趣,并且引出了约翰·贝尔於1964年对於哥本哈根诠释与爱波罗悖论纷争所提出的厘清对错方案——贝尔不等式。

EPR实验产生了一种二分法的结果,要不

1. 对於一量子系统之A部份的进行测量的结果,对於在另一遥远处的B部份的物理真实性(physical reality)上有非局域性的效应;量子力学可以预测尔后在B部分做一些测量会得到什麼样的结果。不然就是
2. 量子力学是不完备的:跟B相应的某些物理真实性要素无法由量子力学来解释(亦即:需要额外的变数来解释。)

虽然原先是以思考实验形式出现,目的在於展示量子力学的不完备性,然而尔后真实的实验结果却驳倒所谓的局域原理,使得爱、波、罗三人的原先目的失效。困扰爱、波、罗三位论文作者的「鬼魅般的超距作用」("spooky action at a distance")在为数众多的可再现实验中一再地出现。爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个「真实」而完备的理论,一直尝试著想要找到一种诠释可以与相对论相容,且不会暗指「掷骰子的上帝」,这可以从他对量子力学内禀的随机性以及与直观相违有所不满上头观察得到。

爱因斯坦当初并不反对量子力学,而是反对量子力学的根本哈根诠释中,那种模棱两可的诠释。
爱因斯坦是量子力学的创始人之一,他解释光电效应的论文还获得诺贝尔物理学奖;量子力学本是一个泛概念,在量子力学诞生之初,波尔等人建立起来的量子力学系统称为根本哈根诠释。

比如不确定性原理、波函数坍缩原理就是根本哈根诠释的基本原理,现在根本哈根诠释已经成为量子力学的正统解释,我们一般谈量子力学,都默认指量子力学的根本哈根诠释。
爱因斯坦和波尔之间对量子力学的争论,是上世纪最著名的学术争论,爱因斯坦非常反对根本哈根诠释中,那些模棱两可的解释,比如不确定性原理是量子的内秉属性,波函数坍缩只告诉你塌缩结果,不能描述坍缩过程和坍缩原因。
就好比扔一个骰子,量子力学告诉有6种结果,每种结果出现的概率是1/6,但是却不能了解扔出骰子到骰子选择一个结果的过程。
在现实生活中,如果用高速摄像机记录,就能知道骰子在空中翻了多少圈,移动了多少距离,整个过程遵循牛顿力学,本质上知道骰子扔出时的一切数据,就能预言骰子最终的点数。
但是在量子力学根本哈根诠释中,是完全禁止知道过程的,爱因斯坦正是无法接受这点,所以他非常反对哥本哈根解释,并说出了那句著名的话——上帝不掷骰子!
爱因斯坦认为,根本哈根诠释是不完备的,之所以量子看起来是随机的,那是因为我们没有掌握其中的未知变量,就好比掷骰子中不知道骰子抛出去时的参数,一旦我们掌握了这些变量,那么量子就不再是随机的了。
基于这个思想,爱因斯坦试图一个新的量子力学理论,现在叫做“隐变量诠释”,其实就是量子力学的另外一种解释,后来无漏洞贝尔实验证明贝尔不等式不成立,实验彻底否定了隐变量诠释。

也就是说,目前的量子力学奉根本哈根诠释为正统,爱因斯坦的隐变量诠释已经被证实是错误的,爱因斯坦在量子力学的观点上站错了队,但并不妨碍他推动量子力学的发展。
扩展资料:量子力学的产生:
量子力学是描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。该理论形成于20世纪初期,彻底改变了人们对物质组成成分的认识。微观世界里,粒子不是台球,而是嗡嗡跳跃的概率云,它们不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路径到达点B。
根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非确定的特性。物理学中有些怪异的概念,诸如纠缠和不确定性原理,就源于量子力学。
参考资料来源:百度百科-量子力学
参考资料来源:百度百科-上帝不会掷骰子

事情大约是这样的。1927年,量子力学创始人之间的重大分歧戏剧性的上演了。那是天才和巨人的交锋,一方是以爱因斯坦为首的理论物理学家,一方是年轻的整个哥本哈根学派。那一年九月在意大利科摩召开的国际物理学会议上,波尔基于海森堡的测不准原理作出了大胆的推论:粒子运动的轨迹是不确定的。波尔认为在原子世界测量会影响到被测物体。“关键一点在于我们无法分清所看到的到底是原子本身的行为,还是原子与测量仪器之间的作用,在观察存在的伟大舞台上,我们既是观众,又是演员。”波尔宣布的这个理论无意是一枚重磅炸弹,立即在理论物理学界引起了轩然大波,因为波尔这个理论颠覆了传统物理关于“实在”的认识。很快,在第5和第6索尔维物理会议上爱因斯坦对波尔进行了回应:物理实在的每个元素都必须在理论中有它的对应物,要是对于一个体系没有任何干扰,我们能够确定地预测以个物理量的值,那么对应于这个物理量必定存在一个物理实在的要素。爱因斯坦认为量子理论的统计表现是因为理论不完善造成的,他说:“难道你们还真的相信上帝也靠掷骰子办事吗?”波尔则回敬说:“难道你不认为用普通的语言来描述神的旨意时,还是小心一点为妙吗?”这就是这个事件的大致过程。(如果需做进一步了解请参阅靳锐敏的《世纪之争》和波姆的《现代物理学中的因果性与机遇》)

主要不在于量子理论本身的内容与形式,而在于量子理论的解释方面,即关于作为量子理论基本特征的不连续性与统计性的说明方面
争论一:
爱因斯坦虽然提出了光的波粒二象性,但从根本上他不准备放弃连续性和严格因果性;
玻尔则认为对于经典物理学的连续性和严格因果性必须放弃;
争论二:
爱因斯坦认为一切物理现象应该有一个统一的因过关系;
玻尔认为虽然经典力学和量子理论以渐进的方式联系着,但它们也是不可调和的;
争论三:
按照玻尔的想法:微粒和波的概念是互相补充的,同时又是互相矛盾的,它们是运动过

程中互补图像;这种不可控制的相互作用的数学表示就是测不准关系
按照爱因斯坦的想法:关于能量和时间的测不准关系似乎是不能成立的了;
最后量子力学理论体系取得了更加完美的形式,但有关量子理论的完备性的争论仍继续进行着

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  • 波尔、爱因斯坦关于量子力学的解释之争是什么?
    答:波尔认为在原子世界测量会影响到被测物体。“关键一点在于我们无法分清所看到的到底是原子本身的行为,还是原子与测量仪器之间的作用,在观察存在的伟大舞台上,我们既是观众,又是演员。”波尔宣布的这个理论无意是一枚重磅炸弹,立即在理论物理学界引起了轩然大波,因为波尔这个理论颠覆了传统物理关于“实在...
  • 波尔和爱因斯坦的三次辩论的争论观点分别是什么
    答:波尔和爱因斯坦的三次辩论的争论观点分别是:量子力学的解释,定域实在论,上帝是否掷骰子。量子力学的解释:波尔和爱因斯坦的第一次辩论是在关于量子力学解释上的分歧。波尔主张量子力学是一种概率论,只能描述一个系统的可能性,而不能预测其确切结果。而爱因斯坦坚信量子力学应该能够描述系统的确定性,他不...
  • 量子力学的正确解释?
    答:爱因斯坦坚决反对量子力学的概率解释,不赞成抛弃因果性和决定性的概念.他坚信基本理论不应当是统计性的.他说,“上帝是不会掷骰子的.”他认为在概率解释的后面应当有更深一层的关系,把场作为物理学更基本的概念,而把粒子归结为场的奇异点,他还试图把量子理论纳入一个基于因果性原理和连续性原理的...
  • 求“哥本哈根学派对量子力学的解释以及爱因斯坦的观点”!
    答:爱因靳坦对玻恩关于波函数的几率解释深为不满他在年1926年12月写给玻恩的信中说“量子力学固然是堂皇的可是有一种内在的声音告诉我它还不是那真实的东西 这理论说得很多但是它一点也没有真正使我们更接近这个‘恶魔’的秘密我无论如何深信上帝不是在掷般子。很明显爱因斯坦坚信能够提供关于客观世界的确...
  • 简要说明以下科学家对量子力学的主要贡献:普朗克、爱因斯坦、玻尔、德 ...
    答:爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位,并提出光子假设、成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。爱因斯坦于1905年创立狭义相对论,1915年创立广义相对论。3、玻尔 玻尔通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱;提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,他还是哥本哈根学派的创始人,对二十...
  • 玻尔的量子力学理论是否正确?爱因斯坦反对量子力学的观点,是正确还是错 ...
    答:爱因斯坦首先意识到量子力学的两大支柱之一——不确定关系可能有问题,就设计出了“爱伊斯坦光箱”来证明能量和时间(或者动量与位移)可以同时测出,玻尔着实为之头疼了一个晚上,不过波尔还是用爱因斯坦的广义相对论解释了这是不可能的——用彼之道还施彼身!爱因斯坦只好承认不确定关系是正确的。后来爱...
  • 量子力学的学术论战有那些学派?各自观点是什么?当前主流观点是什么_百 ...
    答:爱因斯坦与玻尔关于量子力学解释的不同观点之间的大论战是量子力学创建和发展过程中最具有代表性意义的一场争论,因而本文特作比较深入完整的阐述和分析.玻尔1918年提出对应原理,认为量子理论能以一定的方式同经典理论一致起来.即认为原子保持量子状态的特性和稳定性有一定限度.只有当外来干扰的强度不足以把...
  • 简要说明爱因斯坦对量子力学的主要贡献的具体内容
    答:1、1905年提出光量子假说,发现波粒二象性,为量子论提供了确凿证据。其后,他又提出固体的振动能量也是量子化的,从而解释了低温下固体比热问题。2、提出有关于光电效应的方程式,并发现玻色——爱因斯坦 凝聚。他提出平行空间,成为MWi平行宇宙的基础。3、他与玻尔在量子力学的争论(上帝掷骰子吗,EPR)...
  • 解释一下量子力学 尤其量子纠缠及学术界最新研究成果
    答:这就是不确定性原理的具体解释。 波尔波尔,量子力学的杰出贡献者,波尔指出:电子轨道量子化概念。波尔认为,原子核具有一定的能级,当原子吸收能量,原子就跃迁更高能级或激发态,当原子放出能量,原子就跃迁至更低能级或基态,原子能级是否发生跃迁,关键在两能级之间的差值。根据这种理论,可从理论计算出里德伯常理,与...
  • 波尔的量子论怎么回事?
    答:它和玻恩的波函数几率解释一起,奠定了量子力学诠释的物理基础。玻尔敏锐地意识到不确定原理正表征了经典概念的局限性,因此在此基础上提出了“互补原理”。玻尔的互补原理被人们看成是正统的哥本哈根解释,但爱因斯坦不同意不确定原理,认为自然界各种事物都应有其确定的因果关系,而量子力学是统计性的,因此是不完备的,而...