Bellin lauseen merkitys kvanttifysiikassa

Irlannin fyysikko John Stewart Bell (1928-1990) kehitti Bellin lauseen keinona testata onko hiukkasten läpi kytketty hiukkasia vai ei. kvantti takertuminen välittää tietoa nopeammin kuin valon nopeus. Erityisesti lause kertoo, että mikään paikallisten piilotettujen muuttujien teoria ei voi ottaa huomioon kaikkia kvantimekaniikan ennusteita. Bell todistaa tämän lauseen luomalla Bellin epätasa-arvoisuuksia, jotka kokeilun mukaan rikkovat vuonna kvanttifysiikkajärjestelmät, mikä todistaa, että jonkin idea paikallisten piilotettujen muuttujien teorioiden ytimessä on oltava väärä. Ominaisuus, joka yleensä syksyllä on paikallisuus - ajatus siitä, että fyysiset vaikutukset eivät liiku nopeamminvalonnopeus.

Tilanteessa, jossa sinulla on kaksi hiukkasia, A ja B, jotka on kytketty kvanttipitoisuuden kautta, niin A: n ja B: n ominaisuudet korreloivat. Esimerkiksi A: n spin voi olla 1/2 ja pyöräyttää B: stä voi olla -1 / 2, tai päinvastoin. Kvanttifysiikka kertoo meille, että kunnes mittaus on tehty, nämä hiukkaset ovat mahdollisten tilojen superpositiossa. A: n spin on sekä 1/2 että -1/2. (Katso artikkeli aiheesta

Kun mitat A-pisteen, tiedät varmasti B-spin-arvon joutumatta mittaamaan sitä suoraan. (Jos A: n spin on 1/2, niin B: n spinin on oltava -1/2. Jos A: lla on spin -1/2, niin B: n spin on oltava 1/2. Muita vaihtoehtoja ei ole.) Bellin lauseen ydin on, kuinka tämä tieto välitetään hiukkasesta A hiukkaselle B.

John Stewart Bell ehdotti alun perin ajatusta Bellin lauseesta vuonna 1964 julkaistussa lehdessä "Einstein Podolsky Rosenin paradoksilla"" Hän pääsi analyysissään kaavoja, joita kutsuttiin Bell-epätasa-arvoiksi, jotka ovat todennäköisyyslausekkeita siitä, kuinka usein spin hiukkasten A ja hiukkasten B tulisi korreloida keskenään, jos normaali todennäköisyys (toisin kuin kvanttinen takertuminen) olisi työ. Kvanttifysiikkakokeet rikkovat näitä Bell-epätasa-arvoisuuksia, mikä tarkoittaa, että yksi hänen perusoletuksistaan piti olla väärä, ja laskussa oli vain kaksi olettamusta - joko fyysinen todellisuus tai sijainti puuttuessa.

Palaa takaisin yllä kuvattuun kokeiluun saadaksesi selville mitä tämä tarkoittaa. Mitat hiukkasen A spin. Tuloksena voi olla kaksi tilannetta - joko hiukkasella B on välittömästi päinvastainen spin tai hiukkasella B on edelleen tila.

Jos hiukkasen A mittaus vaikuttaa välittömästi hiukkasiin B, tämä tarkoittaa, että paikallisuusolettamusta rikotaan. Toisin sanoen, "viesti" sai jotenkin hiukkasista A hiukkasiin B heti, vaikka ne voidaan erottaa toisistaan ​​suurella etäisyydellä. Tämä tarkoittaisi, että kvanttimekaniikka näyttää ei-paikan ominaisuuden.

Jos tätä hetkellistä "viestiä" (ts. Ei-lokaliteettia) ei tapahdu, niin ainoa vaihtoehto on, että partikkeli B on edelleen tilojen superpositiossa. Hiukkasen B spinnin mittauksen tulisi sen vuoksi olla täysin riippumaton hiukkasen A mittauksesta, ja kellon epätasa-arvot edustavat prosenttia ajasta, jolloin A: n ja B: n spinnit tulisi korreloida tässä tilanteessa.

Kokeet ovat ylivoimaisesti osoittaneet, että Bell-eriarvoisuutta rikotaan. Tämän tuloksen yleisin tulkinta on, että "viesti" A: n ja B: n välillä on välitön. (Vaihtoehto olisi B-spinin fyysisen todellisuuden mitätöinti.) Siksi kvantmekaniikka näyttää näyttävän ei-sijainnin.

Huomautus: Tämä ei-lokaliteetti kvanttimekaniikassa liittyy vain tiettyyn tietoon, joka on takertunut kahden hiukkasen väliin - yllä olevassa esimerkissä oleva spin. A: n mittausta ei voida käyttää kaikenlaisen muun tiedon välittämiseen heti B: lle suuret etäisyydet, ja kukaan B: tä tarkkaileva ei pysty itsenäisesti kertomaan, oliko A ollut vai ei mitattu. Suurin osa arvostettujen fyysikkojen tulkinnoista ei salli valon nopeutta nopeampaa kommunikointia.