下面让我们回到简单的量子系统上,它只有一个自旋,我们用仪器 来检验相关命题的真假。考虑如下的两个命题:
A :自旋的 z 分量为+1;
B :自旋的 x 分量为+1。
这两个命题中的每一个都是有意义的,并且能够通过旋转仪器 到相应的方向来检验。每个命题的负命题也是有意义的。比如,第一个命题的负命题是:
非 A :自旋的 z 分量为-1。
现在开始考虑下列复合命题:
( A 或 B ):自旋的 z 分量为+1或 x 分量为+1;
( A 与 B ):自旋的 z 分量为+1与 x 分量为+1。
我们如何来检验命题( A 或 B )呢?如果是经典的自旋(实际上当然不可能是),我们可以这样处理 [1] :
· 轻柔地测量 σ z 并记录其数值。如果是+1,我们就完成了测量。结果是命题( A 或 B )为真。如果 σ z 是-1,继续下一步。
· 轻柔地测量 σ x 并记录其数值。如果是+1,命题( A 或 B )为真。如果不是,这意味着 σ z 和 σ x 都不等于+1,所以( A 或 B )为假。
还有另一种方法,就是交换两次测量的顺序。为了强调顺序的颠倒,我们把它称为一个新的过程( B 或 A )。
· 轻柔地测量 σ x 并记录其数值。如果是+1,我们就完成了测量。结果是命题( B 或 A )为真。如果 σ x 是-1,继续下一步。
· 轻柔地测量 σ z 并记录其数值。如果是+1,命题( B 或 A )为真。如果不是,这意味着 σ x 和 σ z 都不等于+1,所以( B 或 A )为假。
在经典物理学中,两次不同顺序操作的结果是一样的。因为测量的影响可以被任意地减弱,也就是总可以减弱到不影响下一次测量。因此命题( A 或 B )和( B 或 A )的意义是一样的。
[1] σ 在经典力学和在量子力学中的含义并不相同。在经典力学中, σ 是一个三维矢量, σ x 和 σ z 代表它的两个空间分量。