Leven

Alles wat u moet weten over de stelling van Bell

Alles wat u moet weten over de stelling van Bell



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

De stelling van Bell is bedacht door de Ierse natuurkundige John Stewart Bell (1928-1990) als een manier om te testen of deeltjes die via kwantumverstrengeling zijn verbonden, informatie sneller dan de lichtsnelheid communiceren. Concreet zegt de stelling dat geen enkele theorie van lokale verborgen variabelen alle voorspellingen van de kwantummechanica kan verklaren. Bell bewijst deze stelling door het creëren van Bell-ongelijkheden, waarvan experimenteel is aangetoond dat ze worden geschonden in kwantumfysica-systemen, en bewijst daarmee dat een idee in het hart van lokale theorieën over verborgen variabelen onjuist moet zijn. De eigenschap die meestal valt, is de plaats - het idee dat geen fysieke effecten sneller bewegen dan de snelheid van het licht.

Kwantumverstrengeling

In een situatie waarin je twee deeltjes hebt, A en B, die verbonden zijn door kwantumverstrengeling, zijn de eigenschappen van A en B gecorreleerd. De spin van A kan bijvoorbeeld 1/2 zijn en de spin van B kan -1/2 zijn, of vice versa. De kwantumfysica vertelt ons dat deze deeltjes zich in een superpositie van mogelijke toestanden bevinden totdat een meting is uitgevoerd. De spin van A is zowel 1/2 als -1/2. (Zie ons artikel over het gedachte-experiment van de Schroedinger's Cat voor meer informatie over dit idee. Dit specifieke voorbeeld met deeltjes A en B is een variant van de paradox van Einstein-Podolsky-Rosen, vaak de EPR-paradox genoemd.)

Zodra u echter de spin van A meet, weet u zeker de waarde van de spin van B zonder deze ooit direct te hoeven meten. (Als A spin 1/2 heeft, moet B's spin -1/2 zijn. Als A spin -1/2 heeft, moet B's spin 1/2 zijn. Er zijn geen andere alternatieven.) Het raadsel bij de de kern van Bell's stelling is hoe die informatie wordt gecommuniceerd van deeltje A naar deeltje B.

Stelling van Bell op het werk

John Stewart Bell heeft het idee voor Bell's stelling oorspronkelijk voorgesteld in zijn paper 'On the Einstein Podolsky Rosen paradox'. In zijn analyse heeft hij formules afgeleid die de Bell-ongelijkheden worden genoemd. Dit zijn probabilistische uitspraken over hoe vaak de spin van deeltje A en deeltje B met elkaar zou moeten correleren als de normale waarschijnlijkheid (in tegenstelling tot kwantumverstrengeling) zou werken. Deze Bell-ongelijkheden worden geschonden door kwantumfysica-experimenten, wat betekent dat een van zijn basisaannames onjuist moest zijn, en er waren slechts twee aannames die bij de wet pasten: de fysieke realiteit of de locatie faalde.

Om te begrijpen wat dit betekent, gaat u terug naar het hierboven beschreven experiment. Je meet de spin van deeltje A. Er kunnen twee situaties het gevolg zijn - ofwel deeltje B heeft onmiddellijk de tegenovergestelde spin, of deeltje B bevindt zich nog steeds in een superpositie van toestanden.

Als deeltje B onmiddellijk wordt beïnvloed door de meting van deeltje A, betekent dit dat de veronderstelling van plaats wordt geschonden. Met andere woorden, op een of andere manier kreeg een "bericht" onmiddellijk van deeltje A naar deeltje B, ook al kunnen ze over een grote afstand worden gescheiden. Dit zou betekenen dat kwantummechanica de eigenschap non-lokaliteit vertoont.

Als deze onmiddellijke "boodschap" (d.w.z. niet-lokaliteit) niet plaatsvindt, dan is de enige andere optie dat deeltje B nog steeds in een superpositie van toestanden is. De meting van de spin van deeltje B moet daarom volledig onafhankelijk zijn van de meting van deeltje A, en de Bell-ongelijkheden vertegenwoordigen het percentage van de tijd waarin de spins van A en B in deze situatie moeten worden gecorreleerd.

Experimenten hebben overweldigend aangetoond dat de Bell-ongelijkheden worden geschonden. De meest gebruikelijke interpretatie van dit resultaat is dat de "boodschap" tussen A en B onmiddellijk is. (Het alternatief zou zijn om de fysieke realiteit van B's spin ongeldig te maken.) Daarom lijkt de kwantummechanica niet-lokaliteit te vertonen.

Notitie: Deze niet-lokaliteit in de kwantummechanica heeft alleen betrekking op de specifieke informatie die verstrikt is tussen de twee deeltjes - de spin in het bovenstaande voorbeeld. De meting van A kan niet worden gebruikt om direct op grote afstanden enige vorm van andere informatie naar B te verzenden en niemand die B waarneemt, kan onafhankelijk vertellen of A al dan niet is gemeten. Onder de overgrote meerderheid van interpretaties door gerespecteerde fysici staat dit communicatie niet sneller toe dan de snelheid van het licht.


Bekijk de video: Hele foute stelling! (Augustus 2022).