Существует ли такое понятие, как «Действие на расстоянии»?

Невозможно общаться быстрее света, используя запутанные состояния. Все, что вы получаете от запутанности, — это корреляция между значениями двух измерений. запутанность не позволяет вам влиять на значение, измеренное в другом месте, не причинным образом. Другими словами, корреляция становится очевидной только после последующего объединения результатов измерений, для чего нужна классическая передача информации.

Например, рассмотрим мысленный эксперимент, описанный на странице Википедии для парадокса ЭПР: нейтральный пион распадается на электрон и позитрон, испуская их в противоположных направлениях и с противоположными спинами. Однако фактическое значение спина не определено, поэтому по отношению к измерению спина вдоль выбранной оси электрон и позитрон находятся в состоянии

Предположим, вы измеряете спин позитрона вдоль этой выбранной оси. Если вы измерите$\uparrow$, то состояние схлопнется до$|e^+ \uparrow\rangle|e^- \downarrow\rangle$, что определяет, что спин электрона должен быть$\downarrow$; наоборот. Поэтому, если вы и другой человек (который измеряет спин электрона) соберетесь вместе и потом сравните измерения, вы всегда обнаружите, что сделали противоположные измерения для спинов. Но нет никакого способа контролировать , какое значение вы измеряете для спина позитрона, что вам нужно сделать, чтобы отправить информацию. Пока другой человек не знает, каков результат вашего измерения, он не может придать какую-либо информационную ценность любому результату для своего измерения.

Что ж, проблема в этом парадоксе заключается в том, что да, одна из сторон будет измерять запутанную частицу, чтобы получить коллапс волновой функции, и да, она будет коллапсировать для другой стороны. Однако другой стороне все равно придется измерить вещь, чтобы узнать, что это такое, или дождаться, пока исходная сторона отправит ей сообщение, сообщающее, к чему схлопнулась волновая функция. Первый метод даст 50% +x и 50% -x (если вы измеряете спин), так как коллапсированная волновая функция может коллапсировать в любое из этих состояний. Таким образом, тот факт, что волновая функция схлопнулась, на самом деле не передает никакой полезной информации другой стороне. Второй метод все равно ограничен скоростью света.

Давайте будем более строгими. Было доказано, что отсутствие сигнализации является безопасным, и о нем не следует беспокоиться. Тем не менее, вы заметите, что цель статьи ЭПР состояла в том, чтобы показать, что если квантовая механика считается описанием «реальности», то она «неполна». Существует подход, такой как операционализм, говорящий, что квантовая механика не предназначена для описания реальности . Это описание нашего знания реальности, благодаря Ашеру Пересу. Другой подход состоит в том, чтобы сказать, что мы можем дать онтологическую модель квантовой теории, используя контекстуальные скрытые переменные, такие как в модели де Бройля-Бома. Итак, вывод: аргумент ЭПР не был решен, если вы имеете в виду, что его больше нет! Потому что на самом деле ортодоксальная квантовая механика не является полным описанием реальности. Однако это не означает, что можно передавать сигналы быстрее света!

Некоторая интересная дополнительная информация: есть интересная статья , в которой анализируется аргумент Эйнштейна. Приводятся исторические факты, свидетельствующие о том, что Эйнштейн не любил ЭПР и написал еще одну статью с таким же названием в переписке со Шредингером, а та, что с Розеном и Подольским, никогда им не рецензировалась.

Эта цитата из письма Эйнштейна Шрёдингеру от 19 июня 1935 года:

«Из соображений языка эта [статья] была написана Подольским после долгих дискуссий. Но все же получилось не так хорошо, как мне очень хотелось; напротив, главное было, так сказать, похоронено эрудицией».

Обновление: Марек указал на источник путаницы в моем ответе. Я попытаюсь здесь пояснить: научный реализм предполагает наличие лежащей в основе объективной реальности, которая имеет атрибуты независимо от того, измеряются ли они наблюдателем. Можно предложить модель, которая игнорирует такую ​​реальность, и сказать: «...нет логической необходимости в том, чтобы реалистичное мировоззрение всегда было достижимо» (Фукс и Перес, Physics Today 53 (3), 70-71. ). С другой стороны, можно предложить онтологическую модель, которая в этом случае может быть расположена в 3 разных категориях, как показано на рисунке ниже:

Я полагаю, что Эйнштейн имел в виду показать, что квантовая механика не может дать картину типа (а). Который был успешным. Потому что, даже если существует лежащая в основе реальность, квантовые состояния никоим образом не могут точно их определить.

Один из фундаментальных принципов теории относительности состоит в том, что все наблюдатели правы. Два человека проходят мимо друг друга со скоростью, близкой к скорости света, и каждый из них будет думать, что часы другого человека идут медленнее, чем их собственные. Кто прав? Они оба. Неважно, придется ли вам сгибать, деформировать и сминать саму вселенную, чтобы сделать их обоих правильными, и фактически именно это Эйнштейн сделал с общей теорией относительности. Теперь, если у вас есть фотон, движущийся со скоростью света, он наблюдает бесконечное продольное сокращение, то есть он видит вселенную как бесконечно тонкий лист бумаги, через который он проходит. С его собственной точки зрения, он создается и поглощается в одной точке пространства в течение одного момента времени. То, что мы воспринимаем как пространственную протяженность и временную продолжительность фотона. Этот путь является и тем, и другим следствием релятивистского расширения с нашей точки зрения. Теперь рассмотрим три фотона, имеющих взаимно ортогональные траектории. Каждый думает, что вселенная бесконечно тонка в своем направлении движения, и каждый пересекает эту вселенную в одно мгновение. Они все должны быть правы. Это происходит только в том случае, если Вселенная сама по себе является единственной точкой, которая существует только один момент. (Если этот последний вывод вызывает беспокойство, было бы полезно предположить, что взаимно ортогональные запутанные выбросы возникают вместе в результате одного события.) Это происходит только в том случае, если Вселенная сама по себе является единственной точкой, которая существует только один момент. (Если этот последний вывод вызывает беспокойство, было бы полезно предположить, что взаимно ортогональные запутанные выбросы возникают вместе в результате одного события.) Это происходит только в том случае, если Вселенная сама по себе является единственной точкой, которая существует только один момент. (Если этот последний вывод вызывает беспокойство, было бы полезно предположить, что взаимно ортогональные запутанные выбросы возникают вместе в результате одного события.)

Теперь возникает парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена: как могут две частицы, которые сами имеют спины в абсолютно пока еще неопределенных направлениях, пройдя световые годы друг от друга, «решить», что момент измерения одной из них измеряется, таким образом, схлопываясь в совершенно случайное отдельное спиновое состояние, то другое, независимо от того, как далеко и сколько времени спустя, всегда, однажды измеренное, будет коллапсировать в противоположное спиновое состояние, чтобы сохранить полный угловой момент? Эйнштейн называл это «призрачным действием на расстоянии» и считал, что этого не может быть — что частицы, которые не могут общаться друг с другом (иначе эта информация должна была бы двигаться с невероятной скоростью, превышающей скорость света), должны иметь некую «скрытую переменную». "внутри них, что определяет, какое спиновое состояние возникнет после измерения. Однако, Неравенство Белла, которое я не буду описывать здесь, неизбежно доказывает, что не может быть «скрытой переменной» Эйнштейна, определяющей решение. Что же нам делать? Даже если нам придется сгибать, деформировать и мять саму Вселенную, Эйнштейн и Белл оба должны быть правы. И это именно то, что мы должны сделать. Частицы не участвуют в «жутких действиях на расстоянии», потому что они находятся в одной и той же точке пространства и в один и тот же момент времени, когда их измеряют. Это потому, что вселенная, в которой они обитают, сама по себе является одной точкой в ​​пространстве и одним моментом времени. Это немного отличается от «нелокальности» Вселенной, утверждаемой в некоторой литературе. Здесь Вселенная полностью локальна, но находится в одной точке пространства-времени. Тогда это был всего один человек' Это его личный взгляд на парадокс ЭПР, но нечто подобное уже говорилось раньше: тысяча лет как день, а небеса можно измерить ладонью. Майкл К. Кледер, 7 февраля 2021 г.

Все упускают из виду то, что пытался донести Эйнштейн, и это делает еще более примечательным тот факт, что прошло 80 лет с тех пор, как он работал над жутким действием на расстоянии. Теоремы об отсутствии сигналов ничего не значат, и жаль, что большинство ответов просто сайт: никаких сигналов, ничего страшного в этом нет. Белл подчеркивал, что его теорему можно быстро сформулировать так: существует нелокальность. Угадай, что? Белл был очень хорошо осведомлен о теоремах об отсутствии сигналов. Дело не в том, что мы можем посылать сигналы, дело в том, что есть сигнал, посылаемый самими фотонами — они должны общаться. Как еще они могли всегда координировать свои вращения? Вся критика Эйнштейном квантовой механики сводилась к тому, что она должна быть похожа на носки Бертлемана — например, что спины уже определены до эксперимента, иначе для координации вращений потребуется нелокальная связь. Эйнштейн назвал это телепатией, и Белл доказал это.

Если вы не считаете, что это жуткое действие, то как вы объясните, что вращения всегда скоординированы? Если бы вы давали Алисе и Бобу по четвертаку, разделяли их на большом расстоянии и давали им задание выбирать орла или теллса, и они всегда возвращались бы к вам с одним выбирающим орлом, а другим — решкой, что бы вы подумали? Может быть, они разговаривали друг с другом по телефону и согласовывали свои результаты?

Глупо, в духе сезона, если вы договорились заранее, что если в примере с Дэвидом ваш коллега сможет открыть свой рождественский подарок на другом конце света, если их электрон будет вращаться вверх, и в то же время они измерили свой электрон, вы измерил свой позитрон как спин вниз, теперь ты знаешь, что они открыли свое настоящее, быстрее скорости света

Мгновенная передача данных!