糾纏與非定域性

定域隱變數

定域隱變數理論是一種嘗試:它設想粒子攜帶著額外的、看不見的性質,這些性質事先就把測量結果定好,以此來解釋量子隨機性。「隱」是指這些性質不在標準的波函數之中;「定域」是指每個粒子的隱藏指令是在它被製備的地點與時刻設定的,不會被對遠處夥伴所做的任何事情所改變。這正是 EPR 曾希望用來補全量子力學的那幅直觀圖景。

按這種觀點,一個糾纏對不過是兩個粒子,它們離開源頭時就已經就「如何回答每一個可能的問題」達成了一致——就像兩位旅行者在分別之前同步了各自的決定。它們日後的關聯,並不比同一雙手套的兩隻更神秘:打開一隻盒子見到左手套,你立刻「知道」另一隻是右手套,其間沒有任何詭異之事。

決定性的一擊在於:這個令人安心的故事是假的。貝爾證明,任何這種本地預先確定的方案都服從一個不等式,而實驗發現量子系統會把它打破。手套類比之所以失敗,是因為真正的糾纏粒子回答的是那些事先根本沒有被定下的問題,而且它們給出的關聯強到任何事先的共同約定都無法企及。自然界已經堅決地排除了「定域隱變數」作為解釋的可能。

outcome A(a, λ), B(b, λ) with λ fixed locally at the source

每個結果只依賴於本地的設置和一個共享的隱變數 λ——這種方案被貝爾檢驗所排除。

排除定域隱變數並不排除所有隱變數。玻姆力學用隱藏的位置重現了量子預言,但代價是它明確地非定域——保住了變數,卻犧牲了定域性。

又稱
local hidden-variable theorylocal realism局域隐变量定域實在論