Fizikte EPR Paradoksu

EPR paradoksu (ya da Einstein-Podolsky-Rosen Paradoksu) kuantum teorisinin ilk formülasyonlarında doğal bir paradoksu göstermeyi amaçlayan bir düşünce deneyi. En bilinen örnekleri arasındadır. kuantum dolanması. Paradoks şunları içerir iki parçacık kuantum mekaniğine göre birbirine dolanmış olan. Altında Kopenhag yorumu kuantum mekaniğinde, her bir parçacık ölçülünceye kadar ayrı ayrı belirsiz bir durumdadır, bu noktada o parçacığın durumu kesinleşir.

Aynı anda, diğer parçacığın durumu da kesinleşir. Bunun bir paradoks olarak sınıflandırılmasının nedeni, görünüşte iki parçacık arasındaki iletişimi içermesidir. ışık hızından daha yüksek hızlar, ki bu bir çatışma Albert Einstein'ler görecelilik teorisi.

Paradoks, Einstein ve arasındaki ateşli bir tartışmanın odak noktasıydı. Niels Bohr. Einstein, Bohr ve meslektaşları tarafından geliştirilen kuantum mekaniğinden asla rahat değildi (ironik bir şekilde Einstein'ın başlattığı işe dayanarak). Meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte Einstein, teorinin bilinen fizik yasalarıyla tutarsız olduğunu göstermenin bir yolu olarak EPR paradoksunu geliştirdi. O zaman, deneyi gerçekleştirmek için gerçek bir yol yoktu, bu yüzden sadece bir düşünce deneyi ya da gedanken deneydi.

Birkaç yıl sonra fizikçi David Bohm, EPR paradoks örneğini değiştirdi, böylece işler biraz daha netti. (Paradoksun sunulmasının orijinal yolu, profesyonel fizikçiler için bile biraz kafa karıştırıcıydı.) Daha popüler Bohm'da formülasyon, dengesiz bir spin 0 partikülü, zıt yönde ilerleyen Partikül A ve Partikül B olmak üzere iki farklı partiküle bozunur. talimatlar. İlk parçacığın 0 döndürmesi olduğu için, iki yeni parçacık spininin toplamı sıfıra eşit olmalıdır. Parçacık A'nın dönüşü +1/2 ise, Parçacık B'nin dönüşü -1/2 olmalıdır (ve tam tersi).

Yine, kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumuna göre, bir ölçüm yapılana kadar, her iki parçacığın da kesin bir durumu yoktur. Her ikisi de olası durumların üst üste bindirilmesinde, eşit veya pozitif bir dönüşe sahip olma olasılığı (bu durumda).

Burada işte bu sıkıntıya neden olan iki önemli nokta vardır:

1. Kuantum fiziği, ölçüm anına kadar parçacıkların yapma sahip olmak belirli kuantum dönüşü ancak olası durumların üst üste binmesi içindedir.
2. Parçacık A'nın dönüşünü ölçtüğümüzde, Parçacık B'nin dönüşünü ölçmekten alacağımız değeri kesin olarak biliyoruz.

Parçacık A'yı ölçerseniz, Parçacık A'nın kuantum spini ölçümle "ayarlanmış" gibi görünür, ancak Parçacık B de bir şekilde hangi spin atması gerektiğini anında "bilir". Einstein'a göre, bu görelilik teorisinin açık bir ihlaliydi.

Hiç kimse ikinci noktayı gerçekten sorgulamadı; tartışma tamamen ilk noktaya dayanıyordu. Bohm ve Einstein, kuantum mekaniğinin eksik olduğunu gösteren gizli değişkenler teorisi adı verilen alternatif bir yaklaşımı destekledi. Bu bakış açısıyla, kuantum mekaniğinin hemen belli olmayan ama bu tür yerel olmayan etkiyi açıklamak için teoriye eklenmesi gereken bir yönü olması gerekiyordu.

Bir benzetme olarak, her birinin para içeren iki zarfınız olduğunu düşünün. Size bunlardan birinin 5 dolarlık banknot, diğerinin ise 10 dolarlık banknot içerdiği söylendi. Bir zarfı açarsanız ve 5 dolarlık banknot içeriyorsa, diğer zarfın 10 dolarlık banknotu içerdiğinden emin olabilirsiniz.

Bu benzetmenin sorunu, kuantum mekaniğinin kesinlikle bu şekilde çalışmadığıdır. Para söz konusu olduğunda, her zarfın içine bakmak için hiç uğraşmasam bile belirli bir fatura içerir.

Kuantum mekaniğindeki belirsizlik sadece bilgimizin eksikliğini değil, aynı zamanda kesin gerçekliğin temel eksikliğini de temsil eder. Ölçüm yapılıncaya kadar, Kopenhag yorumuna göre, parçacıklar gerçekten olası tüm durumların üst üste biniyorlar (... Schroedinger Kedisi Düşünce deneyi). Çoğu fizikçi daha açık kurallara sahip bir evrene sahip olmayı tercih etse de, kimse çözemezdi bu gizli değişkenlerin tam olarak ne olduğu veya teoriye anlamlı bir şekilde nasıl dahil edilebilecekleri yol.

Bohr ve diğerleri, deneysel kanıtlarla desteklenmeye devam eden kuantum mekaniğinin standart Kopenhag yorumunu savundu. Açıklama, olası kuantum durumların üst üste binmesini tanımlayan dalga fonksiyonunun tüm noktalarda aynı anda var olmasıdır. Parçacık A'nın spin ve Parçacık B'nin spin bağımsız miktarlar değildir, ancak aynı terim ile kuantum fiziği denklemleri. A Parçacığı üzerindeki ölçümün yapıldığı anda, tüm dalga fonksiyonu tek bir duruma çöker. Bu şekilde, uzak bir iletişim olmaz.

Gizli değişkenler teorisinin tabutundaki en büyük çivi fizikçi John Stewart Bell'den geldi. Bell Teoremi. Parçacık A ve Parçacık B spinlerinin birbirine dolanmadığı takdirde nasıl dağılacağını temsil eden bir dizi eşitsizlik (Bell eşitsizliği olarak adlandırılır) geliştirdi. Deney sonrası deneyde, Çan eşitsizlikleri ihlal edilir, bu da kuantum dolaşıklığının gerçekleştiği görülmektedir.

Aksine bu kanıtlara rağmen, gizli değişkenler teorisinin hala bazı savunucuları vardır, ancak bu çoğunlukla profesyoneller yerine amatör fizikçiler arasındadır.

Tarafından düzenlendi Anne Marie Helmenstine, Doktora