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方向,不过计算原则是一样的:要是一个记录符合ax为+以及by为+,或者ax不为+以及by也不为+时,我们就加上相应的概率,反之就减去。让我们仔细地考察上表,最后得到的结果应该是这样的,用pxy来表示:pxy=…n1…n2+n3+n4+n5+n6…n7…n8
嗯,蛮容易的嘛,我们再来算算pxz,也就是ax为+同时bz为+的相关:pxz=…n1+n2…n3+n4+n5…n6+n7…n8
再来,这次是pzy,也就是az为+且by为+:
pzy=…n1+n2+n3…n4…n5+n6+n7…n8
好了,差不多了,现在我们把玩一下我们的计算结果,把pxz减去pzy再取绝对值:|pxz…pzy|=|…2n3+2n4+2n5…2n6|=2|n3+n4…n5…n6|
这里需要各位努力一下,超越小学数学的水平,回忆一下初中的知识。关于绝对值,我们有关系式|x…y|≤|x|+|y|,所以套用到上面的式子里,我们有:|pxz…pzy|=2|n3+n4…n5…n6|≤2(|n3+n4|+|n5+n6|)
因为所有的概率都不为负数,所以2(|n3+n4|+|n5+n6|)=2(n3+n4+n5+n6)。最后,我们还记得n1+n2+…+n8=1,所以我们可以从上式中凑一个1出来:2(n3+n4+n5+n6)=1+(…n1…n2+n3+n4+n5+n6…n7…n8)
看看我们前面的计算,后面括号里的一大串不正是pxy吗?所以我们得到最终的结果:
|pxz…pzy|≤1+pxy
恭喜你,你已经证明了这个宇宙中最为神秘和深刻的定理之一。现在放在你眼前的,就是名垂千古的“贝尔不等式”。它被人称为“科学中最深刻的发现”,它即将对我们这个宇宙的终极命运作出最后的判决。
(我们的证明当然是简化了的,隐变量不一定是离散的,而可以定义为区间λ上的一个连续函数。即使如此,只要稍懂一点积分知识也不难推出贝尔不等式来,各位有兴趣的可以动手一试。)
第十一章 上帝的判决一
castor_v_pollux
一
|pxz…pzy|≤1+pxy
嗯,这个不等式看上去普普通通,似乎不见得有什么神奇的魔力,更不用说对于我们宇宙的本质作出终极的裁决。它真的有这样的威力吗?
我们还是先来看看,贝尔不等式究竟意味着什么。我们在上一章已经描述过了,pxy代表了a粒子在x方向上为+,而同时b粒子在y方向上亦为+这两个事件的相关性。相关性是一种合作程度的体现(不管是双方出奇地一致还是出奇地不一致都意味着合作程度很高)
,而合作则需要双方都了解对方的情况,这样才能够有效地协调。在隐变量理论中,我们对于两个粒子的描述是符合常识的:无论观察与否,两个粒子始终存在于客观现实之内,它们的状态从分裂的一霎那起就都是确定无疑的。假如我们禁止宇宙中有超越光速的信号传播,那么理论上当我们同时观察两个粒子的时候,它们之间无法交换任何信息,它们所能达到的最大协作程度仅仅限于经典世界所给出的极限。这个极限,也就是我们用经典方法推导出来的贝尔不等式。
如果世界的本质是经典的,具体地说,如果我们的世界同时满足:1。定域的,也就是没有超光速信号的传播。2。实在的,也就是说,存在着一个独立于我们观察的外部世界。
那么我们任意取3个方向观测a和b的自旋,它们所表现出来的协作程度必定要受限
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