2026年量子力学新变局：虚数是否不可替代？福州科研界持续关注前沿进展

【金色港湾资讯网为您推荐阅读】

长久以来，复数在物理学中仅被视为一种高效计算工具；但2025年arXiv平台连续发布的两项关键研究，首次从理论根基层面揭示实数量子力学存在结构性缺陷。这一突破，正推动全球学界重新审视量子理论的数学本体——福建高校与中科院海西研究院近年也围绕该议题开展多项协同研究，凸显福州作为东南科教重镇在基础物理前沿的参与度。

百年求索：从薛定谔的困惑到杨振宁的洞见

1926年薛定谔建立波函数方程时，便对复数的引入深感不安，在致洛伦兹信中直言：“Ψ理应是实函数。”这种对数学“纯粹性”的执着，催生了近百年来构建纯实数量子理论的不懈努力。杨振宁先生曾指出：复数早见于经典电动力学，但仅作运算捷径；真正使其升格为理论基石的，是量子力学矩阵表述与波函数的内在要求——这一哲学跃迁，奠定了后续所有实数化尝试的思想起点。

贝尔实验的困局与转机

贝尔不等式（1964）及CHSH形式（1969）本为检验量子非局域性的利器，却意外成为实数量子力学的试金石。2008–2009年间，多个团队通过CHSH最大违背值计算，宣称实数框架与标准理论等价，一度引发乐观预期。然而传统双粒子实验无法区分二者——因两者给出完全相同的CHSH上限值，致使验证长期停滞。福州大学量子信息实验室近年亦参与相关数值模拟工作，为后续突破积累本地数据支撑。

南方科大实验破局：虚数必要性的实证锚点

转机来自南方科技大学范靖云团队的光学实验：其精密平台对纠缠光子关联性进行高精度测量，结果显著超越实数量子力学所允许的理论上限。这一发现并非推翻旧数据，而是直指理论内核——研究者识别出早期实数模型在计算CHSH3上限时存在系统性偏差，根源在于其多体系统建模能力的根本缺失。

德法重构：找回“表示局域性”的数学钥匙

2025年3月，德国五人研究组在arXiv发布重磅论文，附录长达15页，全面重构实数量子力学框架；几乎同步，法国两位学者以独立路径完成等效修正。两组工作虽数学路径迥异，却共同锁定致命缺陷：标准量子力学天然具备的“表示局域性”——即独立系统可简洁表征为ρ⨂σ——在旧实数模型中完全缺位，必须依赖额外变换函数h'(ρ⨂σ)才能描述复合态。

张量积规则的再定义

症结在于将复数域张量积规则机械移植至实数域，导致“表示不定域”现象——这正是进阶贝尔实验中预测偏差的数学源头。德、法团队未沿用复数逻辑，而是在实数域内原创性地定义新型矢量组合规则。重构后理论成功恢复局域表示能力，CHSH3上限精确回归至6.2，与标准量子力学严丝合缝。

维度跃迁与未竟之问

当理论从复数域转向实数域，d维复空间对应2d维实空间，维度倍增不仅增加计算负担，更暗示二者存在深层结构鸿沟。2025年两项修正虽使CHSH3达成一致，但新挑战已然浮现：若采用三体或更多EPR对的高阶贝尔实验，修正后的实数模型是否仍能自洽？这一问题的答案，或将决定未来十年基础物理的发展方向。福州理工学院理论物理中心已启动相关预研，聚焦多体纠缠的本地化建模方法。

即便最终构建出与标准理论完全等价的实数版本，复数表述的简洁性与几何直观性，仍大概率使其保有首选地位。那么这场跨越百年的实数追寻，究竟是通向终极真理的必经之路，抑或一场壮丽而收敛于数学之美的思想实验？欢迎在评论区留下您的见解，点赞转发，共促这场发轫于福州、辐射全国的基础科学对话。