Дебаты Бора и Эйнштейна

редактировать
Нильс Бор с Альберт Эйнштейн в Пол Эренфест дом в Лейдене (декабрь 1925 г.)

Дебаты Бора-Эйнштейна представляли собой серию публичных споров о квантовой механике между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бор. Их дебаты запоминаются из-за их важности для философии науки. Отчет о дебатах был написан Бором в статье под названием «Обсуждения с Эйнштейном по эпистемологическим проблемам атомной физики». Несмотря на разногласия по поводу квантовой механики, Бор и Эйнштейн питали взаимное восхищение, которое продлилось до конца их жизни.

Дебаты представляют собой один из наивысших моментов научных исследований в первой половине двадцатого века. века, потому что он привлек внимание к элементу квантовой теории, квантовой нелокальности, который является центральным в нашем современном понимании физического мира. По общему мнению профессиональных физиков, Бор победил в своей защите квантовой теории и окончательно установил фундаментальный вероятностный характер квантового измерения.

Содержание

  • 1 Дореволюционные дебаты
  • 2 Квантовая революция
  • 3 Постреволюция: Первый этап
    • 3.1 Аргумент Эйнштейна
    • 3.2 Ответ Бора
    • 3.3 Принцип неопределенности применительно к времени и энергии
    • 3.4 Вторая критика Эйнштейна
    • 3.5 Триумф Бора
  • 4 Постреволюция: вторая стадия
  • 5 Постреволюция: третья стадия
    • 5.1 Аргумент EPR
    • 5.2 Реакция Бора
  • 6 Постреволюция: четвертая стадия
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература

Дореволюционные дебаты

Эйнштейн был первым физиком, который сказал, что открытие кванта Планком (h ) потребует переписать законы физики. Чтобы подтвердить свою точку зрения, в 1905 году он предположил, что свет иногда действует как частица, которую он назвал светом квантом (см. фотон и дуальность волна-частица ). Бор был одним из самых яростных противников идеи фотона и открыто не принимал ее до 1925 года. Эйнштейну нравился фотон, потому что он видел в нем физическую реальность (хотя и сбивающую с толку) за числами. Бору это не нравилось, потому что оно делало выбор математического решения произвольным. Ему не нравилось, что ученым приходится выбирать между уравнениями.

1913 год принес модель атома водорода Бора, в которой для объяснения атомного спектра использовались кванты. Эйнштейн сначала был настроен скептически, но быстро передумал и признал изменение своего мышления.

Квантовая революция

Квантовая революция середины 1920-х годов произошла под руководством Эйнштейна и Бора, и их послереволюционные дебаты были посвящены осмыслению этого изменения. Шок для Эйнштейна начался в 1925 году, когда Вернер Гейзенберг ввел матричные уравнения, которые удалили ньютоновские элементы пространства и времени из любой лежащей в основе реальности. Следующий шок произошел в 1926 году, когда Макс Борн предположил, что механику следует понимать как вероятность без каких-либо причинных объяснений.

Эйнштейн отверг эту интерпретацию. В письме 1926 года Максу Борну Эйнштейн писал: «Я, во всяком случае, убежден, что Он [Бог] не бросает кости».

На Пятом Сольве Конференция, состоявшаяся в октябре 1927 г. Гейзенберг и Борн пришли к выводу, что революция окончена и больше ничего не нужно. Именно на этой последней стадии скептицизм Эйнштейна сменился тревогой. Он считал, что многое было сделано, но причины механики все еще необходимо понять.

Отказ Эйнштейна признать революцию завершенной отражал его желание увидеть разработанную модель основных причин, из которых эти очевидные Приведены случайные статистические методы. Он не отвергал идею о том, что положения в пространстве-времени никогда не могут быть полностью известны, но не хотел, чтобы принцип неопределенности требовал создания кажущегося случайным, недетерминированного механизма, с помощью которого действовали законы физики. Сам Эйнштейн был мыслителем-статистиком, но не соглашался с тем, что больше не нужно открывать и разъяснять. Тем временем Бора не смутил ни один из элементов, беспокоивших Эйнштейна. Он примирился с противоречиями, предложив принцип дополнительности, который подчеркивал роль наблюдателя над наблюдаемым.

Постреволюция: первый этап

Как Как упоминалось выше, позиция Эйнштейна с годами претерпела значительные изменения. На первом этапе Эйнштейн отказался принять квантовый индетерминизм и стремился продемонстрировать, что принцип неопределенности может быть нарушен, предлагая оригинальные мысленные эксперименты, которые должны позволить точное определение несовместимых переменных, таких как положение и скорость, или чтобы явно выявить одновременно волновой и частичный аспекты одного и того же процесса.

Аргумент Эйнштейна

Первая серьезная атака Эйнштейна на «ортодоксальную» концепцию произошла во время Пятой Международной конференции Сольвея по Электронам и Фотоны в 1927 году. Эйнштейн указал, как можно было воспользоваться (общепринятыми) законами сохранения энергии и импульса (импульса ) для того, чтобы для получения информации о состоянии частицы в процессе интерференции, которая, согласно принципу неопределенности или принципу дополнительности, не должна быть доступна.

Рисунок A. Монохроматический луч (тот, для которого все частицы имеют одинаковый импульс) встречает первый экран, дифрагирует, и дифрагированная волна встречает второй экран с двумя щелями, что приводит к образованию интерференции. рисунок на фоне F. Как всегда, предполагается, что только одна частица за раз может пройти весь механизм. Из меры отдачи экрана S 1, согласно Эйнштейну, можно определить, через какую щель прошла частица, не разрушая волновых аспектов процесса. Рисунок B. Щель Эйнштейна.

Чтобы проследить его аргументацию и оценить реакцию Бора, удобно обратиться к экспериментальной установке, показанной на рисунке A. Луч света, перпендикулярный оси X, распространяется в направлении z и встречает экран S 1 с узкой (относительно длины волны луча) щелью. Пройдя через щель, волновая функция дифрагирует с угловым отверстием, которое заставляет ее сталкиваться со вторым экраном S 2 с двумя щелями. Последовательное распространение волны приводит к образованию интерференционной фигуры на конечном экране F.

При прохождении через две щели второго экрана S 2 волновые аспекты процесс становится важным. Фактически, именно интерференция между двумя членами квантовой суперпозиции, соответствующих состояниям, в которых частица локализована в одной из двух щелей, подразумевает, что частица «направляется» предпочтительно в зоны конструктивной интерференции и не может попасть в точку в зонах деструктивной интерференции (в которой волновая функция обнуляется). Также важно отметить, что любой эксперимент, предназначенный для подтверждения «корпускулярных » аспектов процесса при переходе через экран S 2 (который в данном случае сводится к определение того, через какую щель прошла частица) неизбежно разрушает волновые аспекты, подразумевает исчезновение интерференционной фигуры и появление двух концентрированных дифракционных пятен, которые подтверждают наши знания о траектории, по которой следует частица.

В этот момент Эйнштейн также вводит в действие первый экран и аргументирует следующее: поскольку падающие частицы имеют скорости (практически) перпендикулярные экрану S 1, и поскольку это только взаимодействие с этим экраном, которое может вызвать отклонение от первоначального направления распространения, по закону сохранения импульса, который подразумевает, что сумма импульсов двух взаимодействующих систем сохраняется, если падающая частица отклоняется вверх, экран будет отклоняться вниз, и наоборот. В реальных условиях масса экрана настолько велика, что он будет оставаться неподвижным, но, в принципе, можно измерить даже бесконечно малую отдачу. Если мы представим себе измерение импульса экрана в направлении X после того, как прошла каждая отдельная частица, мы можем узнать из того факта, что экран будет обнаружен откинутым к верху (низу), имеет ли рассматриваемая частица была отклонена вниз или вверх, и, следовательно, через какую щель в S 2 прошла частица. Но поскольку определение направления отдачи экрана после прохождения частицы не может повлиять на последовательное развитие процесса, у нас все равно будет фигура интерференции на экране F. Интерференция происходит именно потому, что состояние системы представляет собой суперпозицию двух состояний, волновые функции которых отличны от нуля только вблизи одной из двух щелей. С другой стороны, если каждая частица проходит только через щель b или щель c, то набор систем представляет собой статистическую смесь двух состояний, что означает, что интерференция невозможна. Если Эйнштейн прав, то это нарушение принципа неопределенности.

Ответ Бора

Ответ Бора заключался в том, чтобы более четко проиллюстрировать идею Эйнштейна с помощью диаграммы на рисунке C. (Рисунок C показывает фиксированный экран S 1, который закреплен болтами. Затем попробуйте вообразить такую, которая может скользить вверх или вниз по стержню, а не по фиксированному болту.) Бор отмечает, что чрезвычайно точное знание любого (потенциального) вертикального движения экрана является важной предпосылкой в ​​аргументе Эйнштейна. Фактически, если ее скорость в направлении X до прохождения частицы неизвестна с точностью, существенно большей, чем скорость, вызванная отдачей (то есть, если бы она уже двигалась вертикально с неизвестной и большей скоростью, чем та, которую она возникает как следствие контакта с частицей), то определение ее движения после прохождения частицы не дало бы искомой информации. Однако, продолжает Бор, чрезвычайно точное определение скорости экрана, когда кто-то применяет принцип неопределенности, подразумевает неизбежную неточность его положения в направлении X. Еще до того, как процесс начнется, экран, следовательно, займет неопределенное положение. по крайней мере до определенной степени (определяемой формализмом). Теперь рассмотрим, например, точку d на рисунке A, где интерференция является деструктивной. Любое смещение первого экрана приведет к тому, что длины двух путей, a – b – d и a – c – d, будут отличаться от указанных на рисунке. Если разница между двумя путями изменяется на половину длины волны, в точке d будет скорее конструктивная, чем деструктивная интерференция. Идеальный эксперимент должен усреднять по всем возможным положениям экрана S 1, и каждому положению соответствует определенная фиксированная точка F другого типа интерференции, от совершенно разрушительной до разрушительной. идеально конструктивен. Эффект этого усреднения заключается в том, что картина интерференции на экране F будет равномерно серой. Еще раз, наша попытка подтвердить корпускулярные аспекты в S 2 разрушила возможность интерференции в F, которая в решающей степени зависит от волновых аспектов.

Рисунок C. Чтобы реализовать предложение Эйнштейна, необходимо заменить первый экран на рисунке A (S 1) диафрагмой, которая может перемещаться вертикально, как это было предложено Бор.

Как признавал Бор, для понимания этого явления «решающим является то, что, в отличие от подлинных измерительных приборов, эти тела вместе с частицами составили бы в рассматриваемом случае систему, в которой квантовый должен применяться механический формализм. Что касается точности условий, при которых можно правильно применять формализм, важно включить всю экспериментальную аппаратуру. Фактически, введение любого нового аппарата, такого как зеркало, на пути частицы могут вызвать новые эффекты интерференции, которые существенно повлияют на предсказания о результатах, которые будут зарегистрированы в конце ". Далее Бор пытается разрешить эту двусмысленность относительно того, какие части системы следует считать макроскопическими, а какие нет:

В частности, должно быть очень ясно, что... недвусмысленное использование пространственно-временных концепций в описании атомных явлений должна быть ограничена регистрацией наблюдений, относящихся к изображениям на фотообъективе, или к аналогичным практически необратимым эффектам усиления, таким как образование капли воды вокруг иона в темной комнате.

Аргумент Бора о невозможности Использование аппарата, предложенного Эйнштейном для нарушения принципа неопределенности, в решающей степени зависит от того факта, что макроскопическая система (экран S 1) подчиняется квантовым законам. С другой стороны, Бор последовательно утверждал, что для иллюстрации микроскопических аспектов реальности необходимо запустить процесс усиления, который включает в себя макроскопические аппараты, фундаментальной характеристикой которых является подчинение классическим законам и который можно описать в классическом понимании. Эта неоднозначность позже вернется в форму того, что до сих пор называется проблемой измерения.

Принцип неопределенности, применимый к времени и энергии

Рисунок D. Волна, вытянутая в продольном направлении, проходит через щель который остается открытым только в течение короткого промежутка времени. За щелью существует пространственно ограниченная волна в направлении распространения.

Во многих примерах из учебников и популярных обсуждениях квантовой механики принцип неопределенности объясняется ссылкой на пару переменных положение и скорость (или импульс). Важно отметить, что волновая природа физических процессов подразумевает, что должно существовать другое отношение неопределенности: отношение времени и энергии. Чтобы понять это соотношение, удобно обратиться к эксперименту, показанному на рисунке D, который приводит к распространению волны, которая ограничена в пространственном распространении. Предположим, что, как показано на рисунке, луч, который чрезвычайно вытянут в продольном направлении, распространяется к экрану со щелью, снабженной заслонкой, которая остается открытой только в течение очень короткого промежутка времени Δ t {\ displaystyle \ Delta t }\Delta t . За щелью будет волна ограниченного пространственного расширения, которая продолжит распространяться вправо.

Совершенно монохроматическая волна (например, музыкальная нота, которую нельзя разделить на гармоники) имеет бесконечную пространственную протяженность. Чтобы иметь волну, которая ограничена в пространственном распространении (которая технически называется волновым пакетом ), несколько волн разных частот должны быть наложены и распределены непрерывно в определенном интервале частот вокруг среднего значения, например ν 0 {\ displaystyle \ nu _ {0}}\nu_0 . Тогда случается, что в определенный момент существует пространственная область (которая перемещается во времени), в которой вклады различных полей суперпозиции конструктивно складываются. Тем не менее, согласно точной математической теореме, по мере того как мы удаляемся от этой области, фазы различных полей в любой заданной точке распределяются причинно, и возникает деструктивная интерференция. Таким образом, область, в которой волна имеет ненулевую амплитуду, пространственно ограничена. Легко продемонстрировать, что если волна имеет пространственную протяженность, равную Δ x {\ displaystyle \ Delta x}\Delta x(что означает, в нашем примере, что заслонка оставалась открытой в течение время Δ t = Δ x / v {\ displaystyle \ Delta t = \ Delta x / v}\Delta t=\Delta x/vгде v - скорость волны), тогда волна содержит (или является суперпозицией) различные монохроматические волны, частоты которых покрывают интервал Δ ν {\ displaystyle \ Delta \ nu}\Delta \nu , который удовлетворяет соотношению:

Δ ν ≥ 1 Δ t. {\ displaystyle \ Delta \ nu \ geq {\ frac {1} {\ Delta t}}.}\Delta \nu \geq {\frac {1}{\Delta t}}.

Помня, что в универсальном соотношении Планка частота и энергия пропорциональны:

E = h ν {\ displaystyle E = h \ nu \,}E=h\nu \,

непосредственно из предыдущего неравенства следует, что частица, связанная с волной, должна обладать энергией, которая не точно определена (поскольку в суперпозиции участвуют разные частоты), и, следовательно, существует неопределенность по энергии:

Δ E = h Δ ν ≥ h Δ t. {\ displaystyle \ Delta E = h \, \ Delta \ nu \ geq {\ frac {h} {\ Delta t}}.}\Delta E=h\,\Delta \nu \geq {\frac {h}{\Delta t}}.

Отсюда немедленно следует, что:

Δ E Δ t ≥ h { \ displaystyle \ Delta E \, \ Delta t \ geq h}\Delta E\,\Delta t\geq h

, которое является отношением неопределенности между временем и энергией.

Вторая критика Эйнштейна

Мысленный эксперимент Эйнштейна 1930 года, разработанный Бором. Ящик Эйнштейна должен был доказать нарушение отношения неопределенности между временем и энергией.

На шестом Конгрессе Сольвея в 1930 году только что обсужденное отношение неопределенности было объектом критики Эйнштейна. Его идея предполагает существование экспериментального аппарата, который впоследствии был разработан Бором таким образом, чтобы подчеркнуть существенные элементы и ключевые моменты, которые он будет использовать в своем ответе.

Эйнштейн рассматривает ящик (называемый ящиком Эйнштейна ; см. Рисунок), содержащий электромагнитное излучение и часы, управляющие открыванием заслонки, закрывающей отверстие, проделанное в одной из стенок коробки.. Затвор открывает отверстие на время Δ t {\ displaystyle \ Delta t}\Delta t , которое можно выбрать произвольно. Во время открытия мы должны предположить, что фотон из числа тех, кто находится внутри ящика, выходит через отверстие. Таким образом была создана волна ограниченного пространственного расширения, следуя приведенному выше объяснению. Чтобы оспорить связь неопределенности между временем и энергией, необходимо найти способ с достаточной точностью определить энергию, которую несет с собой фотон. Здесь Эйнштейн обращается к своей знаменитой связи между массой и энергией в специальной теории относительности: E = m c 2 {\ displaystyle E = mc ^ {2}}E=mc^{2}. Из этого следует, что знание массы объекта дает точное представление о его энергии. Следовательно, аргумент очень прост: если взвесить ящик до и после открытия заслонки и если из коробки вышло определенное количество энергии, ящик станет легче. Изменение массы, умноженное на c 2 {\ displaystyle c ^ {2}}c^{2}, предоставит точное знание излучаемой энергии. Более того, часы покажут точное время, когда произошло событие выброса частицы. Поскольку в принципе массу ящика можно определить с произвольной степенью точности, выделяемая энергия может быть определена с точностью Δ E {\ displaystyle \ Delta E}\Delta Eс такой же точностью, как одно желание. Следовательно, произведение Δ E Δ t {\ displaystyle \ Delta E \ Delta t}\Delta E\Delta tможет отображаться меньше, чем подразумевается принципом неопределенности.

выдуманный экспериментальный аппарат Джорджа Гамова для подтверждения мысленного эксперимента в Институте Нильса Бора в Копенгагене.

Идея особенно остра и аргумент казался неопровержимым. Важно учитывать влияние всех этих обменов на людей, вовлеченных в то время. Леон Розенфельд, ученый, участвовавший в Конгрессе, описал это событие несколько лет спустя:

Это был настоящий шок для Бора... который сначала не мог придумать решения. Весь вечер он был чрезвычайно взволнован и продолжал переходить от одного ученого к другому, пытаясь убедить их, что этого не может быть, что это был бы конец физики, если бы Эйнштейн был прав; но он не мог придумать никакого способа разрешить парадокс. Я никогда не забуду образ двух антагонистов, покидающих клуб: Эйнштейна с его высокой властной фигурой, который шел спокойно, с легкой ироничной улыбкой, и Бора, который шел рядом с ним, полный возбуждения... утро после того, как увидел триумф Бора.

Триумф Бора

"Триумф Бора" состоял в том, что он снова продемонстрировал, что тонкий аргумент Эйнштейна не был убедительным, но тем более в том смысле, что он пришли к такому выводу, апеллируя именно к одной из великих идей Эйнштейна: принципу эквивалентности гравитационной массы и инертной массы вместе с замедлением времени специальной теории относительности и следствием этого - гравитационным красным смещением. Бор показал, что для того, чтобы эксперимент Эйнштейна функционировал, ящик должен быть подвешен на пружине в центре гравитационного поля. Чтобы измерить вес ящика, к ящику необходимо прикрепить указатель, который соответствует отметке на шкале. После выхода фотона в коробку можно добавить массу m {\ displaystyle m}m, чтобы вернуть его в исходное положение, и это позволит нам определить энергию E = mc 2 {\ displaystyle E = mc ^ {2}}E = mc^2, которое было потеряно, когда фотон ушел. Коробка погружена в гравитационное поле силой g {\ displaystyle g}g, а гравитационное красное смещение влияет на скорость часов, что приводит к неопределенности Δ t {\ displaystyle \ Delta t }\Delta t за время t {\ displaystyle t}t, необходимое для возврата указателя в исходное положение. Бор дал следующий расчет, устанавливающий соотношение неопределенностей Δ E Δ t ≥ h {\ displaystyle \ Delta E \ Delta t \ geq h}\Delta E\Delta t\geq h.

Пусть неопределенность массы m {\ displaystyle m}mобозначается как Δ m {\ displaystyle \ Delta m}\Delta m. Пусть ошибка в положении указателя будет Δ q {\ displaystyle \ Delta q}\Delta q. Добавление нагрузки m {\ displaystyle m}mк коробке дает импульс p {\ displaystyle p}p, который мы можем измерить с точностью Δ p {\ displaystyle \ Delta p}\Delta p, где Δ p Δ q {\ displaystyle \ Delta p \ Delta q}{\displaystyle \Delta p\Delta q}h {\ displaystyle h}h. Очевидно, что Δ p ≤ tg Δ m {\ displaystyle \ Delta p \ leq tg \ Delta m}{\displaystyle \Delta p\leq tg\Delta m}и, следовательно, tg Δ m Δ q ≥ h {\ displaystyle tg \ Delta m \ Дельта q \ geq h}{\displaystyle tg\Delta m\Delta q\geq h}. По формуле красного смещения (которая следует из принципа эквивалентности и замедления времени) неопределенность во времени t {\ displaystyle t}tравна Δ t = c - 2 gt Δ q {\ displaystyle \ Delta t = c ^ {- 2} gt \ Delta q}{\displaystyle \Delta t=c^{-2}gt\Delta q}и Δ E = c 2 Δ m {\ displaystyle \ Delta E = c ^ {2} \ Delta m}{\displaystyle \Delta E=c^{2}\Delta m}, и поэтому Δ E Δ t = c 2 Δ m Δ t ≥ h {\ displaystyle \ Delta E \ Delta t = c ^ {2} \ Delta m \ Delta t \ geq h}{\displaystyle \Delta E\Delta t=c^{2}\Delta m\Delta t\geq h}. Таким образом, мы доказали заявленное Δ E Δ t ≥ h {\ displaystyle \ Delta E \ Delta t \ geq h}{\displaystyle \Delta E\Delta t\geq h}.

Постреволюция: второй этап

Вторая фаза "дебатов Эйнштейна" "с Бором и ортодоксальной интерпретацией характеризуется признанием того факта, что с практической точки зрения невозможно одновременно определить значения некоторых несовместимых величин, но отказом от того, что это означает, что эти величины на самом деле не имеют точных значений.. Эйнштейн отвергает вероятностную интерпретацию Борна и настаивает на том, что квантовые вероятности имеют эпистемологический, а не онтологический характер. Как следствие, теория должна быть в некотором роде неполной. Он признает огромную ценность теории, но предполагает, что она «не раскрывает всей истории», и, обеспечивая соответствующее описание на определенном уровне, не дает никакой информации о более фундаментальном, лежащем в основе уровне:

У меня есть величайшее внимание к целям, которые преследуют физики последнего поколения, которые называют квантовой механикой, и я считаю, что эта теория представляет собой глубокий уровень истины, но я также считаю, что ограничение законами статистической природа окажется преходящей... Без сомнения, квантовая механика уловила важный фрагмент истины и будет образцом для всех будущих фундаментальных теорий, поскольку она должна быть выведена как предельный случай из таких оснований, точно так же, как электростатика выводится из уравнений электромагнитного поля Максвелла или как термодинамика выводится из статистической механики.

Эти мысли Эйнштейна положили бы начало линии исследований ch в теории скрытых переменных, такие как интерпретация Бома, в попытке завершить построение квантовой теории. Если квантовую механику можно сделать завершенной в смысле Эйнштейна, этого нельзя сделать локально ; этот факт был продемонстрирован Джоном Стюартом Беллом с формулировкой неравенства Белла в 1964 году.

Постреволюция: третий этап

Аргумент EPR

Заглавные разделы исторических статей по EPR.

В 1935 году Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен развили аргумент, опубликованный в журнале Physical Review под заголовком Can Квантово-механическое описание физической реальности «считаться законченным?», Основанное на запутанном состоянии двух систем. Прежде чем перейти к этому аргументу, необходимо сформулировать другую гипотезу, вытекающую из работ Эйнштейна по теории относительности: принцип локальности. На элементы физической реальности, которыми обладают объективно, нельзя мгновенно повлиять на расстоянии.

Дэвид Бом подхватил аргумент ЭПР в 1951 году. В своем учебнике «Квантовая теория» он переформулировал его в терминах запутанного состояния двух частиц, которое можно резюмировать следующим образом:

1) Рассмотрим систему из двух фотонов, которые в момент времени t находятся, соответственно, в пространственно удаленных областях A и B и которые также находятся в запутанном состоянии поляризации | Ψ⟩ {\ displaystyle \ left | \ Psi \ right \ rangle}\left|\Psi \right\rangle описано ниже:

| Ψ, t⟩ = 1 2 | 1, V⟩ | 2, V⟩ + 1 2 | 1, H⟩ | 2, H. {\ displaystyle \ left | \ Psi, t \ right \ rangle = {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left | 1, V \ right \ rangle \ left | 2, V \ right \ rangle + {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left | 1, H \ right \ rangle \ left | 2, H \ right \ rangle.}\left|\Psi,t\right\rangle ={\frac 1{{\sqrt {2}}}}\left|1,V\right\rangle \left|2,V\right\rangle +{\frac 1{{\sqrt {2}}}}\left|1,H\right\rangle \left|2,H\right\rangle.

2) В момент t фотон в области A протестирован на вертикальную поляризацию. Предположим, что результатом измерения является то, что фотон проходит через фильтр. В соответствии с сокращением волнового пакета результатом является то, что в момент времени t + dt система становится

| Ψ, t + d t⟩ = | 1, V⟩ | 2, V. {\ displaystyle \ left | \ Psi, t + dt \ right \ rangle = \ left | 1, V \ right \ rangle \ left | 2, V \ right \ rangle.}\left|\Psi,t+dt\right\rangle =\left|1,V\right\rangle \left|2,V\right\rangle.

3) В этот момент наблюдатель в A, который выполнил первое измерение на фотоне 1, не делая ничего другого, что могло бы нарушить работу системы или другого фотона («предположение (R)», ниже), может с уверенностью предсказать, что фотон 2 пройдет проверку вертикальной поляризации.. Отсюда следует, что фотон 2 обладает элементом физической реальности: вертикальной поляризацией.

4) Согласно предположению о локальности, действие, совершенное в A, не могло создать этот элемент реальности для фотона 2. Следовательно, мы должны заключить, что фотон обладал свойством способности быть способным пройти тест вертикальной поляризации до и независимо от измерения фотона 1.

5) В момент времени t наблюдатель в A мог решить провести тест поляризации под 45 °, получив определенный результат, например, что фотон проходит тест. В этом случае он мог сделать вывод, что фотон 2 оказался поляризованным под углом 45 °. В качестве альтернативы, если фотон не прошел испытание, он мог бы сделать вывод, что фотон 2 оказался поляризованным на 135 °. Комбинируя одну из этих альтернатив с заключением, сделанным в п. 4, можно сделать вывод, что фотон 2 до того, как было проведено измерение, обладал как свойством уверенно пройти тест на вертикальную поляризацию, так и свойством быть способным с уверенностью пройти. испытание на поляризацию под углом 45 ° или 135 °. Эти свойства несовместимы по формализму.

6) Поскольку естественные и очевидные требования привели к выводу, что фотон 2 одновременно обладает несовместимыми свойствами, это означает, что, даже если невозможно определить эти свойства одновременно и с произвольной точностью, они, тем не менее, обладают объективно системой. Но квантовая механика отрицает эту возможность, и поэтому это неполная теория.

Ответ Бора

Ответ Бора на этот аргумент был опубликован на пять месяцев позже первоначальной публикации EPR в том же журнале Physical Review и с точно таким же названием, что и оригинал. Ключевой момент ответа Бора заключен в отрывке, который он позже переиздал в книге Пола Артура Шилппа, ученого-философа «Альберт Эйнштейн», в честь семидесятилетия Эйнштейна. Бор нападает на допущение (R) об EPR, заявляя:

Формулировка рассматриваемого критерия неоднозначна в отношении выражения «без нарушения системы каким-либо образом». Естественно, что в этом случае на решающем этапе процесса измерения не может произойти механическое нарушение исследуемой системы. Но даже на этом этапе возникает существенная проблема влияния на точные условия, которые определяют возможные типы предсказаний, которые учитывают последующее поведение системы... их аргументы не оправдывают их вывод о том, что квантовое описание оказывается неверным. существенно неполное... Это описание можно охарактеризовать как рациональное использование возможностей однозначной интерпретации процесса измерения, совместимого с конечным и неконтролируемым взаимодействием между объектом и инструментом измерения в контексте квантовой теории.

Постреволюция: четвертый этап

В своем последнем сочинении по этой теме Эйнштейн еще больше уточнил свою позицию, сделав совершенно ясным, что в квантовой теории его действительно беспокоила проблема полного отказа от всего минимального. standards of realism, even at the microscopic level, that the acceptance of the completeness of the theory implied. Although the majority of experts in the field agree that Einstein was wrong, the current understanding is still not complete (see Interpretation of quantum mechanics ).

See also

Wikiquote has quotations related to: Bohr–Einstein debates

References

Further reading

  • Boniolo, G., (1997) Filosofia della Fisica, Mondadori, Milan.
  • Bolles, Edmund Blair (2004) Einstein Defiant, Joseph Henry Press, Washington, D.C.
  • Born, M. (1973) The Born Einstein Letters, Walker and Company, New York, 1971.
  • Ghirardi, Giancarlo, (1997) Un'Occhiata alle Carte di Dio, Il Saggiatore, Milan.
  • Pais, A., (1986) Subtle is the Lo rd... The Science and Life of Albert Einstein, Oxford University Press, Oxford, 1982.
  • Shilpp, P.A., (1958) Albert Einstein: Philosopher-Scientist, Northwestern University and Southern Illinois University, Open Court, 1951.
Последняя правка сделана 2021-05-12 13:11:27
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте