纠缠与非定域性

贝尔不等式

贝尔不等式是任何基于定域隐变量的理论都必须遵守的精确上限。1964 年,约翰·贝尔认真对待 EPR 的想法,并发问:如果每个粒子真的携带着预先确定、在测量之前就于本地定好的答案,那么两侧的结果之间最多能有多强的关联?他证明,在那些假设之下,无论隐藏的细节是什么,关联都不能超过一个确定的数学界限。

这个结果的威力在于:量子力学所预言的关联会越过这条界限。对纠缠对选取某些测量角度时,量子统计比任何定域、预先确定的方案所能产生的都更强。于是「世界是否定域实在」的问题不再是哲学:它变成了一个你真能在实验室里检验的不等式。

贝尔定理有时被概括为「没有任何定域隐变量理论能重现量子力学的全部预言」。它本身并不是说世界以某种诡异的、能发送信号的方式是非定域的;它毋宁是逼出一个严酷的取舍——要么放弃定域性,要么放弃预先存在的确定值,要么放弃别的某些不动声色的假设。无论你保留哪一个,那幅令人安心的经典图景都无法完好无损地存活下来。

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

任何定域实在的理论都被封顶在 2;纠缠的量子系统可高达 2√2。

贝尔定理排除的是定域隐变量,而非所有隐变量。像玻姆力学那样的非定域隐变量理论之所以幸存,恰恰因为它们放弃了定域性。

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