2021-2022学年高二物理竞赛课件：自旋单态的关联.pptx

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1、自旋单态的关联自旋单态的关联n考虑自旋单态的双电子体系：n测电子1的自旋，其向上或下的几率各为50%。但若该自旋向上(过滤)，则电子2的自旋必向下(态的要求)n若电子对分开过程不受作用，该关联在它们远离时仍成立：A测量粒子1的自旋后可预言B的测量结果；但A若不做测量，则B的结果则是50%Sz或Szn该关联可进一步表示为：n若A测Sz，B得50%Sx或SxnA测Sx,则B的Sx结果与A的结果有100%关联。nA不测，则B有Sx和Sx各50%几率n即B的测量结果依赖于A的测量 n把物质归结为纯粹波动现象，不赞同Born的诠释n薛定谔猫态爱因斯坦：坚持经典力学中的决定性论（基于其坚定的客观实在哲学信

2、念）n量子力学是i）（几率解释）不完备的；ii）（测量导致的波函数塌缩）不自洽的n早期的争论是思辨性和哲理性的Einstein等反对以上关于自旋关联测量的解释,认为：nLocality Principle:The real factual situation of the system S2 is independent of what is done with the system S1,which is spatially separated from the former.量子力学理论是不自洽的（+波函数塌缩）n“If,without in any way disturbing a sy

3、stem,we can predict with certainty the value of a physical quantity,then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity.量子力学对于物理实在的描述是不完备的 量子力学的几率解释是导致上述怪异结果的原因，在找出隐参数后或加入其它考虑后可将量子理论完善。n薛定谔猫：半死半活态？n月亮没人看时是否不存在？nEPR实验：位置、动量nBell指出，基于Einstein的定域性原理可推出与量子力学预言所矛盾的关于自

4、旋关联测量的不等式，从而可在实验上验证之。有人认为Bell不等式是二十世纪六十年代至今最重要的量子力学理论发展。na)基本模型：尽管Sx和Sz不能同时测量，但对大量的自旋1/2粒子，其中一部分具有如下特性：若测Sz，必有Sz+，若测Sx,必有Sx-（客观实在）。我们称这种粒子类型为（z+,x-）。自旋单态有各25%的4种粒子对粒子1，粒子2：(z+,x-),(z-,x+);(z+,x+),(z-,x-);(z-,x+);(z+,x-);(z-,x-),(z+,x+)n这种分析隐含有一重要假定，即A的测量结果与B测量无关。因此此模型已将Einstein局域性原理（及隐参数）考虑在内。n对三非平行

5、单位矢量，a,b,c，用(a-,b+,c+)表示测Sa结果为“-”、测Sb结果为“+”、测Sc结果为“+”的粒子。由于总自旋为0，其配对粒子必为(a+,b-,c-)。因此，任一粒子必为下表中的八种粒子对立之一。这八种粒子组合相互排斥无交叠。N3+N4(N2+N4)+(N3+N7)Bell不等式：P(a+,b+)P(a+,c+)+P(c+,b+)P(a+,b+)表示测得粒子1为a+、同时粒子2为b+的几率n对自旋单态,若粒子1为a+(1/2几率),则粒子2为a-,故 .nBell不等式变为：n上式常不成立，即量子力学与Bell不等式相冲突。n由于各种几率可测，故可用实验验证。n实验证明量子力学是

6、正确的！注：不信服者这并未证明Einstein的定域性原理必错无疑，除非证明了任何用定域性原理的理论都给出Bell不等式。n1）测量并不真正独立（已可排除）n2）瞬时作用（波恩量子势理论：但不符合相对论）n3）波尔正确n三层理论？1）隐参数，2）量子（波粒二象性），3）宏观（粒子、波）n贝尔不等式有误区？nR.P.Feynman:A phenomenon which is impossible,absolutely impossible,to explain in any classical way,and which has in the heart of quantum mechanics

7、.We can not make the mystery go away by“explaining”how it works,we will just tell you how it works.n双缝干涉的“which way”进一步证明量子力学的正确性n粒子性？海森堡：测不准原理。但与which way实验不符合n波动性？狄拉克：粒子波只与自身干涉；符合薛定谔的纯粹波动现象观点；互补性原理也很有帮助。n如何发生？电子不是点粒子，而是场量子。n但仍有些讲不清，如同费马原理。n电子自旋：SG实验自相矛盾的爱因斯坦客观实在.n倒是很好地显示了狄拉克所阐述的量子力学观点：A measuremen

8、t always causes the system to jump into an eigenstate of the dynamical variable that is being measured.n微观粒子是波场的元激发（量子场论/粒子物理理论）：粒子作为波的量子 n将世界看做由多场而非多点粒子作用组成使所有物理得到统一n哲理讨论是科学的基本组成部分：1)疑惑,2)为什么,3)如果又如何,4)有何意义n但哲理讨论可能如Richard Feynman所述:“A paradox is only a confusion in our own understanding.”实用性原则实用性原则n应用量子力学解决实际问题：很多现象的发现与认识以及技术的发展推动就是解量子力学的“习题”n