Teoria zmiennych ukrytych

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Teoria zmiennych ukrytych (TZU), Teoria Ukrytych Parametrów – grupa nieortodoksyjnych interpretacji teorii kwantów. Ich cechą szczególną jest eliminacja paradoksów obecnych w interpretacji kopenhaskiej na rzecz intuicyjnych mechanizmów. Zakładają one istnienie przyczyny powstawania zjawisk fizycznych niemożliwej do opisania za pomocą Mechaniki Kwantowej (QM). Fundamentalnie, interpretacje te wyznaczają nieprzekraczalne granice ludzkiego poznania i akceptują je.

Należy podkreślić, że liczne i rozłączne interpretacje teorii kwantów nie są częścią fizyki. Jedynym kryterium wyboru konkretnej interpretacji powinno być to, w jakim stopniu ułatwia ona odkrywanie i rozumienie tajemnic świata kwantowego.

Początki[edytuj]

Pierwszą teorią zmiennych ukrytych była nielokalna teoria fali wiodącej (pilot-wave) Louisa de Broglie'a z roku 1927[1]. Krytyka środowisk ortodoksyjnych z jaką się spotkała, znalazła swoją kulminację w pracy Johna von Neumanna z 1932[2]. Praca ta wstrzymała rozwój nielokalnych interpretacji na wiele lat, pomimo iż okazała się dotyczyć jedynie teorii lokalnych i realistycznych. W 1952 r. David Bohm, formułując reinterpretację teorii fali wiodącej, znaną obecnie jako teoria De Broglie-Bohm, stworzył inspirację pod przełomową pracę Johna S. Bella[3].

Teorie zmiennych ukrytych były przedmiotem debaty Alberta Einsteina z Nielsem Bohrem, w której dyskutanci przedstawili różne interpretacje mechaniki kwantowej. Według przewidywań Mechaniki Kwantowej odległe zdarzenia mogą przy odpowiednich okolicznościach być natychmiastowo skorelowane z lokalnymi (zob. kwantowe splątanie). Opisany przez Alberta Einsteina, Borysa Podolskiego i Nathana Rosena rzekomy paradoks wskazywał na teoretyczną sytuację, w której zasada nieoznaczoności Heisenberga zostaje złamana w przypadku badania stanów splątanych oddziałujących w sposób nielokalny. W ten sposób starano się dowieść niekompletności mechaniki kwantowej oraz obronić lokalny realizm, który jest fundamentem teorii względności. Einstein do śmierci nie zaakceptował implikacji wynikających z nielokalności i braku realności świata.

Wkład Bella[edytuj]

W 1964 John Stewart Bell przedstawił krytykę analizy von Neumanna[4] (opublikowaną w 1966[5]). Następnie przeanalizował paradoks EPR[6], inspirując się teorią de Broglie’a–Bohma. Doprowadziło go to do sformułowania słynnej nierówności (Nierówność Bella). Opisuje ona różnicę przewidywań mechaniki kwantowej i teorii lokalnie realistycznych. Wmyśl nierówności Bella żadna teoria lokalnie realistyczna nie jest w stanie odtworzyć, potwierdzonych później eksperymentalnie, przewidywań QM[a]. Przeprowadzone eksperymenty ostatecznie odrzuciły wszelkie hipotezy lokalnego realizmu.

W 1967 Simon B. Kochen oraz Ernst Specker[7] sformułowali teorię wykluczającą całą gamę interpretacji teorii kwantów opartych na hipotezie realizmu, czyli uniezależniających wartości obserwabli od aktu pomiaru. W 2003 Anthony James Leggett[8] rozwinął pracę Kochena-Speckera, formułując nierówność Leggetta, podobną do nierówności Bella, lecz dotyczącą realizmu. Obie prace teoretyczne zostały eksperymentalnie potwierdzone w 2007 i 2010[9][10].

Tym samym jedynymi teoriami zmiennych ukrytych pozostającymi w zgodzie z nowoczesną fizyką są koncepcje nielokalne jak mechanika Bohma.

Uwagi

  1. Pomiarów dokonano w 70. latach, zob. Alain Aspect.

Przypisy

Bibliografia[edytuj]

  • Amir Aczel, Entanglement: The Greatest Mystery in Physics, 2002.
  • John Bell, On the Einstein–Poldolsky–Rosen paradox, „Physics”, 1 3, 195–200, listopad 1964.
  • John Bell, On the Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics, „Reviews Of Modern Physics”, vol 38 3, czerwiec 1966.
  • David Bohm, A suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of Hidden Variables, I and II, „Physical Review”, 85, 1952.
  • Simon Gröblacher i inni, An experimental test of non-local realism, „Nature”, 446, 871, 2007.
  • Anthony J. Leggett, Nonlocal Hidden-Variable Theories and Quantum Mechanics: An Incompatibility Theorem, „Found. of Phys.”, 33, 1469, 2003.
  • Jacquiline Romero i inni, Violation of Leggett inequalities in orbital angular momentum subspaces, „New J. Phys.”, 12, 123007, 2010.
  • John von Neumann, Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik, 1932.
  • Solvay Conference, Electrons et Photons: Rapports et Discussions du Cinquieme Conseil de Physique tenu a Bruxelles du 24 au 29 Octobre 1927 sous les auspices de l'Institut International Physique Solvay, 1928.
  • Simon Kochen, Ernst P. Specker, The problem of hidden variables in quantum mechanics, „Journal of Mathematics and Mechanics”, 17, 59–87, 1967.

Linki zewnętrzne[edytuj]