糾纏與非定域性

貝爾不等式

貝爾不等式是任何基於定域隱變數的理論都必須遵守的精確上限。1964 年,約翰·貝爾認真對待 EPR 的想法,並發問:如果每個粒子真的攜帶著預先確定、在測量之前就於本地定好的答案,那麼兩側的結果之間最多能有多強的關聯?他證明,在那些假設之下,無論隱藏的細節是什麼,關聯都不能超過一個確定的數學界限。

這個結果的威力在於:量子力學所預言的關聯會越過這條界限。對糾纏對選取某些測量角度時,量子統計比任何定域、預先確定的方案所能產生的都更強。於是「世界是否定域實在」的問題不再是哲學:它變成了一個你真能在實驗室裡檢驗的不等式。

貝爾定理有時被概括為「沒有任何定域隱變數理論能重現量子力學的全部預言」。它本身並不是說世界以某種詭異的、能發送信號的方式是非定域的;它毋寧是逼出一個嚴酷的取捨——要麼放棄定域性,要麼放棄預先存在的確定值,要麼放棄別的某些不動聲色的假設。無論你保留哪一個,那幅令人安心的經典圖景都無法完好無損地存活下來。

local hidden variables: |S| ≤ 2 quantum mechanics: |S| up to 2√2

任何定域實在的理論都被封頂在 2;糾纏的量子系統可高達 2√2。

貝爾定理排除的是定域隱變數,而非所有隱變數。像玻姆力學那樣的非定域隱變數理論之所以倖存,恰恰因為它們放棄了定域性。

又稱
Bell's inequalityBell's theorem贝尔定理貝爾定理