Az EPR paradoxon nem hiteltelenítette a Koppenhágai értelmezést

Dan Hooper, Ph. D., Chicagói Egyetem
az EPR paradoxon bemutatására végzett kísérlet illusztrációja.
az EPR paradoxon gondolatkísérletének illusztrációja, amelyet itt elektron-pozitron párokkal hajtanak végre. (Kép: Krishnavedala / Public domain)

mi a tudományos realizmus?

Einsteinnek kényelmetlen volt, hogy egy adott részecske egyszerre több helyen lehet, vagy hogy több sebességgel mozoghat, mind egyszerre, a Koppenhágai értelmezés szerint. Évekig tartó vita és megfontolás után Einstein végül a tudományos realizmusnak nevezett filozófiai álláspontot vette át és ragaszkodott ahhoz, hogy ezt ellensúlyozza.

ahogy Einstein látta, az ember akkor tudományos realista, ha hisz a világ valós és jól meghatározott állapotának létezésében, és hogy a világ minden megfigyeléstől függetlenül létezik. Más szavakkal, a világ egy valós és jól meghatározott dolog, amely tőlünk függetlenül létezik. Megfigyelésével megtudhatunk dolgokat a világról, de megfigyeléseink nem teszik a világot azzá, ami.

Einstein ragaszkodása a tudományos realizmushoz éles ellentétben állt a kvantummechanika Koppenhágai értelmezésével. A Koppenhágai értelmezés szerint egy elektron egyszerre több helyen is lehet, de amikor megfigyelnek egy elektront, a hullámfunkciója összeomlik, és átalakul, hogy már nem több helyen van, hanem csak egyben van. Ez az értelmezés nem volt összeegyeztethető Einstein világról alkotott elképzeléseivel vagy a tudományos realizmushoz való ragaszkodásával.

Tudjon meg többet Einstein fekete lyukak elutasításáról.

a kvantummechanika elmélete hiányos?

annak ellenére, hogy Einstein nem értett egyet a Koppenhágai értelmezéssel, el kellett fogadnia, hogy a kvantummechanika egyenleteivel kapcsolatos jóslatok megegyeznek számos laboratóriumi méréssel és teszttel. A kvantummechanika nem tűnt egyszerűen rossznak.

Albert Einstein portréja 1931-ben.
Albert Einstein portréja 1931-ből, körülbelül négy évvel azelőtt, hogy Podolskyval és Rosennel kiadta az EPR-papírt. (Kép: Doris Ulmann / Kongresszusi Könyvtár nyomatok és fényképek Osztálya)

tehát erőfeszítéseit arra összpontosította, hogy megpróbálja bizonyítani, hogy a kvantummechanika elmélete valahogy hiányos. Einstein remélte, hogy képes lesz megtalálni a kvantummechanika teljesebb változatát, amely determinisztikus, és amely kompatibilis a tudományos realizmussal.

Mindazonáltal az összes filozófiai kifogás, amelyet Einsteinnek sikerült felvetnie a Koppenhágai értelmezésekkel szemben, legjobb esetben is szubjektív volt, és nem tudta meggyőzni más fizikusokat arról, hogy a kvantumelmélet konszenzusos nézete helytelen vagy hiányos.

Einsteinnek logikus következetlenséget kellett feltárnia, vagy azonosítania kellett a Koppenhágai értelmezés egyik fő problémáját, amely végzetes hibának tekinthető, hogy meggyőzze kollégáit.

Tudjon meg többet a kvantum összefonódásáról.

kvantum összefonódás és az EPR paradoxon

A New York Times címsora szerint Einstein megtámadja a kvantumelméletet.
a címsor A New York Times kérdés kelt május 4, 1935, közzététele után az EPR papír. ( Kép: New York Times/Public domain))

Einstein évek óta olyan hullámfunkciókkal rendelkező részecskék csoportjain gondolkodott, amelyek közvetlenül függenek egymástól. Ma az ilyen hullámfüggvényeket ‘kusza’ – nak nevezzük, de ezt a terminológiát még nem találták ki az 1920-as évek végén.

bár Einstein még nem fedezte fel teljesen vagy nem értette meg a kvantum-összefonódás következményeit, felismerte, hogy a kvantum-összefonódás elkerülhetetlen következménye a kvantummechanika Koppenhágai értelmezésének. Azt is felismerte, hogy néhány különösen furcsa viselkedés a kvantum összefonódásából eredhet.

1933-ban Einstein állást vállalt Princeton ‘ s Institute for Advanced Study, miután elmenekült náci Németország. Ott dolgozott két másik fizikussal, Boris Podolskyval és Nathan Rosennel. A következő két évben befolyásos cikket írtak: “teljesnek tekinthető-e a fizikai valóság kvantummechanikai leírása?”Ez a tanulmány tartalmazta az EPR paradoxon vagy az Einstein-Podolsky-Rosen paradoxon első leírását.

ez egy átirat a videó sorozatból, amit Einstein tévedett. Nézd meg most, a nagy tanfolyamok plusz.

az EPR tanulmány egy hipotetikus kísérletet írt le, amelynek célja annak bemutatása, amit Einstein a Koppenhágai értelmezés Paradox következményeinek tekintett. Az EPR kísérlet Einstein egyik leghíresebb gondolatkísérlete volt.

az EPR gondolatkísérlet számos különböző változatát tárgyalták és javasolták az évek során. Mindegyiknek ugyanazok az alapvető elemei vannak, beleértve egy pár részecskét, amelyek egymás közelében indulnak, kölcsönhatásba lépnek, majd távolodnak egymástól különböző irányokba.

az egyik jobb későbbi változat egy atomot ír le, amely hamarosan lebomlik. Két azonos tömegű részecskét termel. Mivel a rendszer lendület nélkül indul, a lendület megőrzésének törvénye azt mondja, hogy a két részecske teljes lendületének nullát kell adnia. Ez azt jelenti, hogy ennek a két részecskének ellentétes irányban, azonos sebességgel kell távolodnia az atomtól.

ezek azonban kvantumrészecskék, sebességük egyedileg meghatározott értékei nélkül. Ehelyett egy hullámfüggvény írja le őket, amely felhasználható annak valószínűségének kiszámítására, hogy méréskor meghatározott sebességgel rendelkeznek. Ezen túlmenően, mielőtt bármilyen mérést elvégeznének, ezeknek a részecskéknek a sebessége több értékkel rendelkezik, mind egyszerre.

képzeljük el, hogy ezek a részecskék jelentős távolságot tesznek meg az atomtól, és ahogy ezt teszik, egyre inkább elkülönülnek egymástól. Miután elválasztották őket, megmérjük az egyik részecske sebességét. Tegyük fel például,hogy megmérjük a részecskét, hogy 100 mérföld / óra sebességgel haladjon.

a Koppenhágai értelmezés szerint ezzel a méréssel összeomlik a részecske hullámfüggvénye. Az EPR kísérlet szerint azonban úgy tűnik, hogy valami mást is tett. Ez az EPR kísérlet lényege.

mivel a lendület mindig megmarad, az egyik részecske sebességének mérésével megtanuljuk a másik részecske sebességét is. Végül is a két részecskének azonos sebességgel kell mozognia. Tehát az egyik részecske sebességének mérésével nem csak a részecske hullámfüggvényének összeomlását okozza, hanem a másik részecske hullámfüggvényét is. Anélkül, hogy a második részecske közelébe kerültél volna, valahogy arra kényszerítetted a hullámfunkcióját, hogy összeomlik.

Einstein úgy vélte, hogy ez a fajta viselkedés nyilvánvalóan lehetetlen. Azt állította, hogy nincs semmi, amit tehetünk, hogy egy részecske egy helyen, hogy esetleg befolyásolja egy másik részecske egy másik helyen. Míg az EPR kísérlet azt mutatja, hogy ennek a fajta dolognak meg kell történnie a kvantummechanika Koppenhágai nézete szerint. Ez a kifogás az EPR paradoxon lényege. Einstein úgy gondolta, hogy végre megmutatta, miért kell a Koppenhágai nézetnek hiányosnak lennie. Vagy talán még rossz is.

Tudjon meg többet arról, hogy Einstein miért utasította el a fekete lyukak fogalmát.

Niels Bohr válasza az EPR paradoxonra

Niels Bohr dán fizikus, aki a kvantummechanika Koppenhágai értelmezésének egyik fő támogatója volt, úgy érezte, hogy az ő felelőssége, hogy válaszoljon Einstein támadására, és tisztázza és talán kijavítsa a helyzetet.

Bohr meg volt győződve arról, hogy a kvantummechanika érvényes elmélet, és attól tartott, hogy Einstein támadásai igazságtalanul csökkentik annak hitelességét. Bohr tehát minden mást félretett, és hat intenzív hetet töltött azzal, hogy megfogalmazza és megírja a választ az EPR tanulmányra és a kvantummechanika Koppenhágai értelmezésével kapcsolatos kritikáira.

az EPR papírra adott cikkében Bohr nem próbálta megkérdőjelezni azt a következtetést, hogy a Koppenhágai értelmezés a hullámfüggvények összefonódásához vezet. Egyértelmű volt, hogy igen. Bohr azzal érvelt, hogy nincs semmi logikailag összeegyeztethetetlen az összefonódással. Az összefonódás furcsa, de ez nem jelenti azt, hogy nem is valós.

a kvantum-összefonódás egyik oka az, hogy úgy tűnik, hogy a fénynél gyorsabb utazást foglal magában. A relativitáselmélet szerint semmi sem mozoghat gyorsabban az űrben, mint a fénysebesség.

ez a látszólagos probléma abból a tényből származik, hogy amikor az EPR kísérletben az egyik részecske sebességét mérjük, azonnal összeomlik mindkét részecske hullámfüggvényei. Tekintettel arra, hogy jelentős távolság választja el ezt a két részecskét, úgy tűnik, hogy ez azonnali utazást igényel az űrben.

Einstein ezt “távoli kísérteties cselekvésnek” nevezte, és úgy tűnt, hogy sérti a relativitás központi tételét.

alaposabb vizsgálat után kiderül, hogy a kvantum összefonódása látszólag sérti a relativitást, de a valóságban nem. pontosabban, nem teszi lehetővé, hogy bármely részecske vagy bármilyen más információ a fénynél gyorsabb sebességgel mozogjon két hely között. Két részecske összekapcsolódhat összefonódásuk révén, de ez soha nem használható jel vagy tárgy küldésére egyik helyről a másikra a fénysebességnél gyorsabb sebességgel.

Bohr megmutatta, hogy az EPR-paradoxon közelebbi vizsgálata során kiderült, hogy valójában egyáltalán nincs paradoxon. Bár Bohr válasza nem sokat változtatott Einstein gondolkodásán, úgy tűnik, hogy a legtöbb fizikus meggyőzőnek találta cáfolatát. Ma az EPR-papírt Einstein széles körben félrelépésnek tekinti.

az EPR-tanulmány felhívta a figyelmet a kvantum-összefonódás jelenségeire, de végül nem adott érvényes esetet a kvantummechanika Koppenhágai értelmezésével szemben. Einstein remélte, hogy az EPR-tanulmány végzetes csapást fog mérni a kvantummechanika konszenzusos nézetére, de az elmélet fennmaradt és erősebb lett, mint valaha.

Gyakori kérdések az EPR paradoxonról

K: Miért rossz az EPR paradoxon?

Einstein remélte, hogy az EPR paradoxon, amely úgy tűnt, hogy azt sugallja, hogy a kvantummechanika elmélete hiányos, végül leereszti a konszenzust a Koppenhágai értelmezés körül. Az EPR paradoxon azt sugallta, hogy a részecskék gyorsabban haladnak, mint a fény, ami megsértette az általános relativitáselméletet. Ez azonban később bebizonyosodott, hogy helytelen. Ezért az EPR paradoxon téves.

K: Mi az összefonódás elmélete?

az összefonódás elmélete azt mondja, hogy az összefonódott kvantumrészecskék összefonódnak, és az egyik részecskén végzett bármilyen művelet ugyanúgy befolyásolja a többi részecskét, még akkor is, ha az említett részecskék messze vannak egymástól.

k: a kvantum összefonódása gyorsabb, mint a fény?

nem, a kvantum összefonódás a relativitás szabályait követi, és nem teszi lehetővé a fénysebességnél gyorsabb utazást. Az összefonódott tárgyak hasonlóan viselkednek, ami a fénynél gyorsabb utazás benyomását kelti, de a fénynél gyorsabb tényleges utazás vagy kommunikáció nem történik.

K: Mi a szuperpozíció és az összefonódás?

egyszerű szavakkal a kvantum-összefonódás az információ oda-vissza átvitelére utal egy kvantumrészecske-pár között. Másrészt a kvantum szuperpozíció arra az elméletre utal, amely azt sugallja, hogy a kvantumrészecskék egyszerre léteznek több állapotban.

Dan Hooper, Ph. D., Chicagói Egyetem az EPR paradoxon gondolatkísérletének illusztrációja, amelyet itt elektron-pozitron párokkal hajtanak végre. (Kép: Krishnavedala / Public domain) mi a tudományos realizmus? Einsteinnek kényelmetlen volt, hogy egy adott részecske egyszerre több helyen lehet, vagy hogy több sebességgel mozoghat, mind egyszerre, a Koppenhágai értelmezés szerint. Évekig tartó vita és megfontolás után Einstein…

Dan Hooper, Ph. D., Chicagói Egyetem az EPR paradoxon gondolatkísérletének illusztrációja, amelyet itt elektron-pozitron párokkal hajtanak végre. (Kép: Krishnavedala / Public domain) mi a tudományos realizmus? Einsteinnek kényelmetlen volt, hogy egy adott részecske egyszerre több helyen lehet, vagy hogy több sebességgel mozoghat, mind egyszerre, a Koppenhágai értelmezés szerint. Évekig tartó vita és megfontolás után Einstein…

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.