EPR-Paradokset Klarte Ikke Å Diskreditere København-Tolkningen

Av Dan Hooper, Ph. D., University Of Chicago
en illustrasjon av et eksperiment som utføres for å demonstrere EPR-paradokset.
en illustrasjon AV epr paradox tankeeksperiment, som blir utført her ved hjelp av par av elektron-positron. (Bilde: Krishnavedala / Offentlig domene)

Hva Er Vitenskapelig Realisme?

Einstein var ubehagelig med måten en gitt partikkel kunne være på flere steder samtidig, eller hvordan Den kunne bevege seg med flere hastigheter, alle samtidig, ifølge København-tolkningen. Etter år med debatt og overveielse Kom Einstein til slutt til å ta og insistere på en filosofisk posisjon kjent som vitenskapelig realisme for å motvirke dette.

Som Einstein så Det, er Man en vitenskapelig realist hvis de tror på eksistensen av en ekte og veldefinert tilstand av verden, og at verden eksisterer uavhengig av eventuelle observasjoner som du kan gjøre av det. Med andre ord er verden en ekte og veldefinert ting som eksisterer uavhengig av oss. Ved å observere det, kan vi lære ting om verden, men våre observasjoner gjør ikke verden til hva den er.

Einsteins insistering på vitenskapelig realisme falt i sterk kontrast Til København tolkning av kvantemekanikk. Ifølge København-tolkningen kan et elektron være på flere steder på en gang, men når en observasjon er laget av et elektron, kollapser bølgefunksjonen, og den forvandles til ikke lenger å være på flere steder, men i stedet å være i bare en. Denne tolkningen var ikke kompatibel Med Einsteins ideer om verden eller hans overholdelse av vitenskapelig realisme.

Lær mer Om Einsteins Avvisning Av Sorte Hull.

Er Teorien Om Kvantemekanikk Ufullstendig?

Selv Om Einstein ikke var enig Med København-tolkningen, måtte Han akseptere at spådommene som ble gjort med kvantemekanikkens ligninger var i samsvar med et hvilket som helst antall laboratoriemålinger og tester. Kvantemekanikk syntes ikke å være rett og slett feil.

Portrett Av Albert Einstein i 1931.
et portrett Av Albert Einstein fra 1931, omtrent fire år før Han publiserte epr-papiret med Podolsky og Rosen. (Bilde: Doris Ulmann / Avdeling For Kongressutskrifter Og Fotografier)

Så fokuserte han sin innsats på å prøve å demonstrere at teorien om kvantemekanikk var noe ufullstendig. Einstein håpet at han ville kunne finne en mer komplett versjon av kvantemekanikk som var deterministisk, og som var kompatibel med vitenskapelig realisme.

imidlertid var Alle de filosofiske innvendingene Einstein klarte å heve mot København-tolkingene i beste fall subjektive og klarte ikke å overtale andre fysikere om at konsensusvisningen av kvantteori var feil eller ufullstendig.

Einstein måtte avsløre en logisk inkonsekvens eller identifisere et stort problem i København-tolkningen som kunne bli anerkjent som en dødelig feil for å overbevise sine kolleger.

Lær mer om Quantum Forviklinger.

Kvanteforstyrrelser og EPR-Paradokset

New York Times overskrift som sier Einstein angriper Kvanteteori.
en overskrift i new York Times-utgaven datert 4. Mai 1935, etter utgivelsen AV EPR-papiret. (Bilde: New York Times / Public domain))

I En årrekke hadde Einstein tenkt på grupper av partikler med bølgefunksjoner som er avhengige av hverandre. I dag refererer vi til slike bølgefunksjoner som ‘viklet inn’, men denne terminologien hadde ennå ikke blitt laget på slutten av 1920-tallet.

Mens Einstein ennå ikke hadde fullstendig utforsket eller forstått implikasjonene av kvanteforstyrrelser, innså Han at kvanteforstyrrelser var en uunngåelig konsekvens av Københavns tolkning av kvantemekanikk. Han innså også at noe spesielt merkelig oppførsel kunne skyldes kvanteforstyrrelser.

I 1933 tok Einstein opp en stilling Ved Princeton Institute For Advanced Study, etter å ha flyktet Nazi-Tyskland. Der jobbet han med to andre fysikere, Boris Podolsky og Nathan Rosen. I løpet av de neste to årene skrev de en innflytelsesrik artikkel med tittelen » Kan En Kvantemekanisk Beskrivelse Av Fysisk Virkelighet Betraktes Som Fullstendig?»Dette papiret inneholdt den første beskrivelsen av DET som skulle bli kjent SOM EPR-paradokset Eller Einstein-Podolsky-Rosen-paradokset.

Dette er et transkripsjon Fra videoserien What Einstein Got Wrong. Se det nå, På Great Courses Plus.

EPR-papiret beskrev et hypotetisk eksperiment, ment å demonstrere Hva Einstein så som de paradoksale konsekvensene Av København-tolkningen. EPR-eksperimentet var Et Av Einsteins mest kjente tankeeksperimenter.

EN rekke ulike versjoner AV epr tankeeksperiment har blitt diskutert og foreslått gjennom årene. De har alle de samme grunnleggende elementene, inkludert et par partikler som starter i nærheten av hverandre og samhandler, og deretter reiser langt vekk fra hverandre i forskjellige retninger.

en av de bedre senere versjonene beskriver et atom som er i ferd med å forfalle. Det produserer to partikler med samme masse. Siden systemet starter uten momentum, sier loven om bevaring av momentum at total momentum av de to partiklene må legge opp til null. Dette betyr at disse to partiklene må reise vekk fra atomet i motsatt retning, og med like hastigheter.

disse er imidlertid kvantepartikler uten unikt definerte verdier av deres hastigheter. I stedet beskrives de av en bølgefunksjon som kan brukes til å beregne sannsynligheten for at de vil bli funnet å ha en bestemt hastighet når de måles. I tillegg, før noen måling utføres, har hastighetene til disse partiklene flere verdier, og alle samtidig.

Tenk deg at disse partiklene reiser noen betydelig avstand fra atomet, og når de gjør det, blir de i økende grad skilt fra hverandre. Etter at de er skilt, tar du en måling av hastigheten til en av partiklene. La oss for eksempel si at du måler partikkelen som skal reise med en hastighet på 100 miles per time.

Ifølge København-tolkningen, ved å gjøre denne målingen, kollapser du partikkelens bølgefunksjon. MEN IFØLGE EPR-eksperimentet ser du ut til å ha gjort noe annet også. Og dette er hovedpoenget I epr-eksperimentet.

siden momentum alltid er bevart, ved å måle hastigheten til en av partiklene lærer du også hastigheten til den andre partikkelen. Tross alt må de to partiklene bevege seg med like hastigheter. Så, ved å måle hastigheten til en av partiklene, forårsaker du ikke bare partikkelens bølgefunksjon å kollapse, du kollapser også den andre partikkelens bølgefunksjon. Uten å komme i nærheten av den andre partikkelen, har du på en eller annen måte tvunget sin bølgefunksjon til å kollapse.

Einstein trodde at denne typen oppførsel var åpenbart umulig. Han hevdet at det ikke er noe man kan gjøre med en partikkel på ett sted som muligens kan påvirke en annen partikkel på et annet sted. MENS EPR-eksperimentet viser at denne typen ting må skje i Henhold Til Københavns syn på kvantemekanikk. Denne innvendingen er essensen AV epr-paradokset. Einstein trodde han endelig hadde vist hvorfor Københavns syn måtte være ufullstendig. Eller kanskje til og med feil.

Lær mer om Hvorfor Einstein avviste begrepet sorte hull.

Niels Bohrs Svar på EPR-Paradokset

den danske fysikeren Niels Bohr, som var en av De viktigste fortalerne for Københavns tolkning av kvantemekanikk, følte at det var hans ansvar å svare På Einsteins angrep og å avklare og kanskje rette opp situasjonen.

Bohr var overbevist om at kvantemekanikk var en gyldig teori, og han fryktet At Einsteins angrep ville urettferdig redusere sin troverdighet. Så Bohr satte alt annet til side og tilbrakte seks intense uker med å formulere OG skrive et svar PÅ EPR-papiret og dets kritikk av Københavns tolkning av kvantemekanikk.

I sin artikkel som svarer PÅ EPR-papiret, Forsøkte Bohr ikke å utfordre konklusjonen om At København-tolkningen fører til sammenfiltring av bølgefunksjoner. Det var klart at det gjør det. Bohr hevdet at det ikke var noe logisk uforenlig med forviklinger. Entanglement er rart, men det betyr ikke at det ikke er også ekte.

En av grunnene til at man kan motsette seg kvanteforstyrrelser er at det ser ut til å innebære raskere enn lett reise. Ifølge relativitet kan ingenting bevege seg gjennom rommet raskere enn lysets hastighet.

dette tilsynelatende problemet kommer fra det faktum at når man måler hastigheten til en av partiklene i EPR-eksperimentet, kollapser det øyeblikkelig bølgefunksjonene til begge partiklene. Gitt at en betydelig avstand skiller disse to partiklene, synes dette å kreve øyeblikkelig reise gjennom rommet.

Einstein refererte til Dette som «spooky action på avstand», og det syntes å krenke en sentral relativitetsteori.

ved nærmere gransking viser det seg at kvanteforstyrrelser kan synes å krenke relativitet, men i virkeligheten gjør det ikke. Mer spesifikt gjør det ikke mulig for noen partikkel eller annen form for informasjon å bevege seg mellom to steder med en hastighet raskere enn lys. To partikler kan kobles gjennom deres forviklinger, men dette kan aldri brukes til å sende et signal eller et objekt, fra ett sted til et annet med en hastighet raskere enn lysets hastighet.

Bohr hadde vist at EN nærmere titt PÅ epr-paradokset viste at det egentlig ikke er noe paradoks der i det hele tatt. Selv Om Bohrs svar gjorde lite For Å forandre Einsteins sinn, synes de fleste fysikere å ha funnet sin tilbakekalling å være overbevisende. I DAG er EPR-papiret allment sett på Som Et Feilsteg Av Einstein.

EPR papir brakt oppmerksomhet til fenomener av quantum forviklinger, men det gjorde ikke til slutt gi en gyldig sak mot København tolkning av kvantemekanikk. Einstein hadde håpet AT EPR-papiret ville gi et dødelig slag for konsensusvisningen av kvantemekanikk, men teorien overlevde og ble sterkere enn noen gang før.

Vanlige Spørsmål Om Epr-Paradokset

Spørsmål: Hvorfor er epr-paradokset feil?

Einstein hadde håpet AT epr-paradokset, som syntes å antyde at teorien om kvantemekanikk var ufullstendig, endelig ville deflate konsensus rundt København-tolkningen. EPR-paradokset foreslo at partikler reiste med hastigheter raskere enn lysets, som brøt generelle relativitetsbarrierer. Dette ble imidlertid senere vist seg å være feil. Derfor ER epr-paradokset feil.

Spørsmål: Hva er entanglementsteorien?

entanglementteorien sier at kvantepartikler som er innfestet, forblir innfestet, og enhver handling utført på en av partiklene påvirker også de andre partiklene, selv om de nevnte partiklene er langt fra hverandre.

Spørsmål: er kvanteforstyrrelser raskere enn lys?

nei, quantum entanglement følger relativitetsreglene og tillater ikke reise raskere enn lysets hastighet. Entangled objekter oppfører seg på samme måte, noe som skaper inntrykk av reise raskere enn lys, men ingen faktisk reise eller kommunikasjon raskere enn lys finner sted.

Spørsmål: hva er superposisjon og forviklinger?

i enkle ord refererer quantum entanglement til frem og tilbake overføring av informasjon mellom et par kvantepartikler. På den annen side refererer quantum superposisjon til teorien som antyder kvantepartikler samtidig eksisterer i flere stater.

Av Dan Hooper, Ph. D., University Of Chicago en illustrasjon AV epr paradox tankeeksperiment, som blir utført her ved hjelp av par av elektron-positron. (Bilde: Krishnavedala / Offentlig domene) Hva Er Vitenskapelig Realisme? Einstein var ubehagelig med måten en gitt partikkel kunne være på flere steder samtidig, eller hvordan Den kunne bevege seg med flere…

Av Dan Hooper, Ph. D., University Of Chicago en illustrasjon AV epr paradox tankeeksperiment, som blir utført her ved hjelp av par av elektron-positron. (Bilde: Krishnavedala / Offentlig domene) Hva Er Vitenskapelig Realisme? Einstein var ubehagelig med måten en gitt partikkel kunne være på flere steder samtidig, eller hvordan Den kunne bevege seg med flere…

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.