基本介紹
- 中文名：定域性原理
- 外文名：Principle of locality
- 學科：物理（量子力學）
背景,前量子力學,量子力學,EPR悖論,局部現實主義,
背景
在狹義相對論限制了所有這些影響可以到速度光速c。因此，定域性原理意味著某一點的事件不能在另一點引起同時發生的結果。事件A在一點上的結果 B 不會在短於的T=D/c的時間內傳遞到D處，公式中D是D與該點之間的距離。
1935年，阿爾伯特愛因斯坦，鮑里斯波多爾斯基和納森羅森在他們的EPR悖論中推論說，量子力學可能不是一個局部理論，因為對一對分離但糾纏的粒子之一進行的測量會產生同步效應，波函式的崩潰，在遠程粒子中（即超過光速的效應）。但由於波函式崩潰的機率性質，這種局部性的違反不能用於比光傳輸信息（即傳輸能量，動量或角動量）更快。1964年John Stewart Bell制定了“貝爾不平等”，如果在實際實驗中違反了貝爾不平等，則意味著量子力學違反了地方性或現實性，這是另一個涉及未測量量值的原則。這兩個原則通常被稱為單一原則，即地方現實主義。
從Alain Aspect1972年的實驗開始，貝爾不等式的實驗測試表明，量子力學似乎違反了不等式，所以它必須違反局部性或現實性。然而，批評人士指出，這些實驗含有“漏洞”，阻礙了這個問題的明確答案。現在可以解決這個問題：2015年代爾夫特大學的Ronald Hanson博士進行了所謂的第一個無漏洞實驗。
前量子力學
主要文章：在遠處行動
在17世紀，牛頓的萬有引力定律是以“遠方行動”的方式制定的，因此違反了地方原則。
如果沒有其他別的調解，無生命的物質應該是沒有物質的，在沒有相互接觸的情況下操作並影響其他物質......重力應該是物質的先天性，內在性和必要性，以便一個物體可以採取行動另一個距離真空，沒有其他任何調解的地方，他們的行動和力量可以從一個地方傳到另一個地方，對我而言，這是一種荒謬的事情，我認為沒有一個人有哲學上的問題一個有能力的思維系統可以融入其中。引力必須由代理人按照一定的規律不斷行事而引起;但是不管這個代理人是重要的還是非重要的，我都留給了我的讀者。
艾薩克牛頓，給賓利的信，1692/3
庫侖電力法則最初也被定義為遠距離瞬時作用，但後來被麥克斯韋電磁方程所取代，該電磁法服從地方性。
1905年，愛因斯坦的“狹義相對論”假定沒有任何物質或能量能夠以比光速快的速度傳播，因此愛因斯坦試圖以符合當地原則的方式重新表達物理規律。他後來成功地產生了另一種引力理論，即廣義相對論，它遵從地方原理。
然而，對量子力學的理論隨後出現了對地方原理的不同挑戰，愛因斯坦本人幫助創造了量子力學理論。
量子力學
EPR悖論
阿爾伯特愛因斯坦認為，量子力學是一個不完全的理論，因為他已經表明，正如最初所闡明的那樣，它導致了他認為是矛盾的東西。
愛因斯坦，波多爾斯基和羅森（被稱為“EPR”小組）在理論中確定了一個明顯的悖論：量子力學預測非局域性（他們認為它與狹義相對論矛盾），除非位置和動量同時是粒子的真實屬性。（事實是，非局域性的存在本身實際上並沒有違背狹義相對論，所以實際上沒有矛盾。但是，這只是實現了年後，量子場論的形成過程中）。
愛因斯坦的結論基於兩個假設，他稱之為公理：即地方性原則是必要的;並且不會違反它（這是愛因斯坦錯誤的地方）。他稱之為“地方行動的原則”：
這個想法表征了空間上相距很遠的物體的相對獨立性，A和B：對A的外部影響對B沒有直接影響。
他說，如果沒有這個原則，準封閉系統的存在的概念，從而制定可以通過實驗檢驗的法律是不可能的。
愛因斯坦的結論在實驗上是無法證實的，直到1964年，約翰·斯圖爾特·貝爾得出了一個量子力學預測的定理，其中沒有任何基於局部隱性變數的競爭理論（“本地實在論”原理）能夠重現。
局部現實主義
愛因斯坦的局部現實主義原理是將定域性原理（限制光速的因果關係）與假設粒子必須客觀地具有任何可能測量的預先存在的值（即實際值）的假設相結合即在進行該測量之前存在的值。
局部現實主義是經典力學和經典電動力學的一個特徵;但量子力學理論基於遠距離量子糾纏的實驗證據拒絕了這個原理：愛因斯坦拒絕的一種解釋（作為一個悖論），但是它得到了1972年基於貝爾1964年不等式定理的實驗的支持。
如果一個實驗顯示量子力學違反了貝爾的不等式，那么根據定義，量子力學必然違反了地方或現實主義。但是，1972年的實驗是否表現出真正的違規行為尚不清楚，因為它沒有檢驗不平等的亞類，並且由於試驗的實驗限制。
在當前的理論中，1972年以後，量子力學的各種解釋（即理論）違反了地方現實主義的不同方面。但是一些解釋僅僅違背了一個相關原則的方面，即反事實的確定性。
反實際確定性（CFD）是指將確切的測量結果描述為事實上沒有被執行（即假定存在未測量的值）是有效的。
先來說明一點關於“結果”的實在性。經典物理中客觀世界的定域性和實在性於我們而言是根深蒂固的。定域性是指某個時刻，一個物體的位置是明確的。比如某個具體時間，某人只可能出現在一個地方。而定域規範不變性，更是經典理論的一個基石內容。等效原理其實也反映出定域規範不變性。
實在性是指客觀世界不依賴於意識而獨立存在。然而量子力學的結論是驚世駭俗的。玻爾認為，在量子粒子世界，所謂的定域性是不存在的，而實在性，從物理學角度也是無法確定的。
甚至於在量子力學裡，人們會認為一個量子行為的確定與不確定，必須要有意識參與，也就是人參與。比如在沒有看到薛丁格貓的情況下，認為貓處於生與死的疊加態。一旦我們看到了，貓的生與死，就是確定的。這個觀點其實是錯誤的。我們在前面的章節中有過論述，題目為《薛丁格的貓是不存在的！》，不懂的可以去閱讀一下。
量子力學的這種理論是大多數人所不願接受的。我們一般會毫不猶豫的認為這個世界是實實在在存在著的，我們看到的一切東西，都是實實在在的存在，並不會因為我們意識不到就不存在。
為了維持世界的“確定性”愛因斯坦提出隱變數理論，他認為，我們不清楚，不明確粒子的行為是因為暫時還沒找到隱藏的變數，粒子其實和桌球一樣是經典實在的。但後來我們也知道了，貝爾不等式的實驗結果，不支持愛氏的隱變數理論。支持玻爾的理論。摘自獨立學者靈遁者量子力學書籍《見微知著》
