Vse, kar morate vedeti o Bellovem izreku
Avtor Queen's University Belfast (lastno delo) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], prek Wikimedia Commons
Bellov izrek je zasnoval irski fizik John Stewart Bell (1928-1990) kot sredstvo za preverjanje, ali so delci povezani ali ne kvantna prepletenost posredujejo informacije hitreje od svetlobne hitrosti. Natančneje, izrek pravi, da nobena teorija lokalnih skritih spremenljivk ne more pojasniti vseh napovedi kvantne mehanike. Bell dokazuje ta izrek z ustvarjanjem Bellovih neenakosti, za katere je eksperiment pokazal, da so v sistemih kvantne fizike kršene, s čimer dokazuje, da mora biti neka ideja v središču teorij lokalnih skritih spremenljivk napačna. Lastnost, ki običajno prevzame padec, je lokalnost – ideja, da se noben fizični učinek ne premika hitreje od hitrost svetlobe .
Kvantna zapletenost
V situaciji, ko imate dva delci , A in B, ki sta povezana s kvantno prepletenostjo, potem sta lastnosti A in B korelirani. Na primer, vrtenje A je lahko 1/2 in vrtenje od B je lahko -1/2 ali obratno. Kvantna fizika nam pove, da so ti delci, dokler ni opravljena meritev, v superpoziciji možnih stanj. Vrtenje A je 1/2 in -1/2. (Oglejte si naš članek o Schroedingerjeva mačka miselni eksperiment za več o tej zamisli. Ta poseben primer z delci A in B je različica paradoksa Einstein-Podolsky-Rosen, ki se pogosto imenuje Paradoks EPR .)
Vendar ko enkrat izmerite vrtenje A, zagotovo poznate vrednost vrtenja B, ne da bi vam bilo treba to meriti neposredno. (Če ima A vrtenje 1/2, mora biti vrtenje B -1/2. Če ima vrtenje A -1/2, mora biti vrtenje B 1/2. Ni drugih možnosti.) Uganka na Srce Bellovega izreka je, kako se ta informacija posreduje od delca A do delca B.
Bellov izrek na delu
John Stewart Bell je prvotno predlagal idejo za Bellov izrek v svojem dokumentu iz leta 1964. O paradoksu Einstein Podolsky Rosen .' V svoji analizi je izpeljal formule, imenovane Bellove neenakosti, ki so verjetnostne izjave o tem, kako pogosto naj bi vrtenje delcev A in delcev B koreliralo drug z drugim, če bi delovala normalna verjetnost (v nasprotju s kvantno prepletenostjo). Te Bellove neenakosti kršijo poskusi kvantne fizike, kar pomeni, da je morala biti ena od njegovih osnovnih predpostavk napačna in sta bili samo dve predpostavki, ki sta ustrezali temu predlogu - bodisi fizična resničnost bodisi lokalnost sta bili neuspešni.
Če želite razumeti, kaj to pomeni, se vrnite k zgoraj opisanemu poskusu. Izmerite vrtenje delca A. Rezultat sta lahko dve situaciji – ali ima delec B takoj nasprotni spin ali pa je delec B še vedno v superpoziciji stanj.
Če meritev delca A takoj vpliva na delec B, potem to pomeni, da je predpostavka o lokalnosti kršena. Z drugimi besedami, nekako je 'sporočilo' prišlo od delca A do delca B v trenutku, čeprav sta lahko ločena z veliko razdaljo. To bi pomenilo, da kvantna mehanika izkazuje lastnost nelokalnosti.
Če do tega trenutnega 'sporočila' (tj. ne-lokalnosti) ne pride, je edina druga možnost ta, da je delec B še vedno v superpoziciji stanj. Merjenje spina delca B bi torej moralo biti popolnoma neodvisno od merjenja delca A in Bellove neenakosti predstavljajo odstotek časa, ko bi morali biti vrtljaji A in B v tej situaciji korelirani.
Poskusi so v veliki večini pokazali, da so Bellove neenakosti kršene. Najpogostejša razlaga tega rezultata je, da je 'sporočilo' med A in B trenutno. (Alternativa bi bila razveljaviti fizično resničnost vrtenja B.) Zato se zdi, da kvantna mehanika kaže nelokalnost.
Opomba: Ta nelokalnost v kvantni mehaniki se nanaša samo na specifične informacije, ki so zapletene med obema delcema – vrtenje v zgornjem primeru. Meritve A ni mogoče uporabiti za takojšen prenos kakršne koli druge informacije B na velike razdalje in nihče, ki opazuje B, ne bo mogel neodvisno povedati, ali je bil A izmerjen ali ne. Po veliki večini interpretacij uglednih fizikov to ne omogoča komunikacije, hitrejše od svetlobne hitrosti.