科亨－施佩克爾定理

科亨－施佩克爾定理（英語：Kochen–Specker theorem，簡稱KS定理）是量子力學中的一個不可行定理，由西蒙·科亨（Simon B. Kochen）與恩斯特·施佩克爾（Ernst Specker）於1967年提出。該定理是貝爾定理的補充。

KS定理論證了某些隱變數理論中的兩個基本假設是矛盾的，其中一個假設是指決定可觀測量的所有隱變數在任一時刻都有確定的值，另一假設則是指隱變數的值與測量方式無關。該定理否定了愛因斯坦等人在EPR佯謬中提出的量子力學可觀測量是“物理實體的要素”（elements of physical reality）的假設，並證明了上下文無關的（non-contextual）的隱變數理論與量子力學不相容。

基本介紹

  • 中文名：科亨－施佩克爾定理
  • 外文名：Kochen–Specker theorem
  • 提出者：西蒙·科亨、恩斯特·施佩克爾
  • 領域：量子力學
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愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬

在量子力學里，愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬（英語：Einstein-Podolsky-Rosen paradox），簡稱“愛波羅佯謬”、“EPR佯謬”（EPR paradox）等，是阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森在1935年發表的一篇論文中，以佯謬的形式針對量子力學的哥本哈根詮釋而提出的早期重要批評。
在這篇題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完全的嗎？》（英語：Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?，下稱“EPR論文”）的論文中，他們設計出一個思想實驗，稱為“EPR思想實驗”。借著檢驗兩個量子糾纏粒子所呈現出的關聯性物理行為，EPR思想實驗凸顯出定域實在論與量子力學完備性之間的矛盾，因此，這論述被稱為“EPR佯謬”。
EPR論文並沒有質疑量子力學的正確性，它質疑的是量子力學的不完備性。EPR論文是建立於貌似合理的假設──定域論與實在論，合稱為定域實在論。定域論只允許在某區域發生的事件以不超過光速的傳遞方式影響其它區域。實在論主張，做實驗觀測到的現象是出自於某種物理實在，而這物理實在與觀測的動作無關。換句話說，定域論不允許鬼魅般的超距作用，實在論堅持，即使無人賞月，月亮依舊存在。將定域論與實在論合併在一起，定域實在論闡明，在某區域發生的事件不能立即影響在其它區域的物理實在，傳遞影響的速度必須被納入考量。在學術界裡，這些假設引起強烈的爭論，特別是在兩位諾貝爾物理學獎得主愛因斯坦與尼爾斯·玻爾之間。
EPR論文表明，假若定域實在論成立，則可以推導出量子力學的不完備性。在那時期，很多物理學者都支持定域實在論，但是，定域實在論這假設到底能否站得住腳還是一個待查的問題。1964年，物理學者約翰·貝爾提出貝爾定理表明，定域實在論與量子力學的預測不相符。專門檢驗貝爾定理所獲得的實驗結果，證實與量子力學的預測相符合，因此定域實在論不成立。

隱變數理論

隱變數理論（英語：hidden variable theory）又稱隱變數理論，是由物理學家質疑量子力學完備性而提出的替代理論。歷史上隨著量子力學的發展，而提出了海森堡不確定原理等限制，一別於經典物理，諸如位置與動量等無法同時精準測出其值；此外關於粒子位置等特性由機率密度描述所取代。一些物理學家例如愛因斯坦，認為量子力學並未完整地描述物理系統的狀態，亦即質疑量子力學是不完備的。因此量子力學的背後應該隱藏了一個尚未發現的理論，可以完整解釋物理系統所有可觀測量的演化行為，而避免掉任何不確定性或隨機性。
歷史上愛因斯坦是隱變數理論的主要倡導者，出於對標準量子力學詮釋的機率性解釋的不滿。他曾說：“我相信上帝不擲骰子。”
1935年，愛因斯坦與波多爾斯基、羅森共同提出的EPR佯謬（以姓氏字首為縮寫）試圖對哥本哈根詮釋做出挑戰，論文中指出“實在性元素”（即隱變數）應該加入量子力學中，俾使在量子糾纏現象中不會出現鬼魅般的超距作用。在提出後，這樣的爭辯仍停留在物理哲學的範疇，直到約翰·貝爾提出貝爾定理方得區分兩者差異。透過實驗證實：一定類型的局域隱變數理論與實驗結果不相符，包括EPR佯謬中提出的詮釋版本。非局域（廣域）的隱變數理論最知名者為德布羅意-玻姆理論。

不可行定理

在理論物理中，一些定理的內容指出某個情況在物理上是不可能的，這樣的定理被稱作不可行定理（no-go theorem）。

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