В чем разница между парадоксом ЭПР и неравенствами Белла?

В чем разница между парадоксом ЭПР и неравенствами Белла?

Аргумент ЭПР начинается с определения критерия для обозначения «элемента реальности» как

«Если, никоим образом не нарушая систему, мы можем с уверенностью (т. е. с вероятностью, равной единице) предсказать значение физической величины, то существует элемент физической реальности, соответствующий этой физической величине».

В статье ЭПР утверждалось, что, поскольку вы можете измерить свойство одной частицы (не воздействуя на другую) и сразу же узнать другую, потому что они запутаны, расположение второй частицы должно существовать до измерения, поскольку вы не измеряли эту частицу, но ты что-то об этом знаешь. ЭПР утверждал, что если предсказания квантовой механики верны без какой-либо нелокальности (призрачное действие на расстоянии), то реакция каждой частицы на конфигурацию эксперимента (измерение) должна быть предопределена. Это, как утверждал ЭПР, определяет расположение частиц до их измерения. Учитывая критерий реальности, ЭПР пришел к выводу, что квантовая механика не может быть физически полным описанием реальности. Это Бор отверг, он утверждал, что их диспозиции не существует до измерения.

Белл показал, что существуют пределы силы корреляции между частицами при различных условиях эксперимента. Если предположить, что исход эксперимента предопределен, то у неравенства есть определенные пределы, этот предел называется неравенством Белла.

Разница в том, что статья ЭПР — это аргумент против нелокальности, а неравенства Белла — способ проверить это.

Правильно ли я понял, что неравенства Белла измеряются как для спина, так и для поляризации?

Вот как Белл переформулировал аргумент: экспериментально легче измерить спин или поляризацию света, чем измерить импульс частицы. Однако это тот же аргумент, только с другими физическими величинами.

Главный вопрос: почему ЭПР является лишь мысленным экспериментом, а нарушение неравенств Белла проверено экспериментально?

Как упоминалось выше, проще измерить поляризацию света. Проверка неравенств Белла — это способ проверки аргумента, выдвинутого в статье ЭПР.

ЭПР описывает две частицы, А и В, которые коррелированы (не запутаны), а затем удаляются по зеркально отраженным траекториям. Принцип неопределенности гласит, что невозможно точно измерить и импульс, и положение частицы. Но можно измерить только положение частицы А. Тогда, когда точное положение частицы А известно, и если частица В действительно коррелирована, то точное положение частицы В может быть известно. ЭПР доказывает, что частица B одновременно имеет реальное положение и реальный импульс.

ЭПР устанавливает способ измерения импульса или положения B, зная измерение частицы A, без физического воздействия на частицу B. ЭПР создает парадокс, который ставит под сомнение предсказания квантовой механики о том, что оба значения не могут быть известны, но ЭПР, кажется, действительно показывает, что должны быть заранее определенные значения. В статье ЭПР говорится: «Таким образом, мы вынуждены заключить, что квантово-механическое описание физической реальности, данное волновыми функциями, не является полным». Любой, кто в это верит, должен заинтересоваться поиском элементов реальности, отсутствующих в квантовой механике.

«Взаимодействие» или «запутанность» — это слова, которые появились после ЭПР. Это слова, которые запутывают ситуацию. Мысленный эксперимент ЭПР, очевидно, описывал две взаимосвязанные частицы. Не только коррелированные, но и идеально коррелированные по скорости, траекториям, поляризации, времени и линейной зависимости. И если мы говорим об идеальной корреляции, то могут быть и другие факторы.

Неравенства Белла создают математическую конструкцию, которая пытается ограничить результаты этих двух идеально коррелированных частиц. Я говорю пытается, потому что он включил только первые три и проигнорировал временную или линейную зависимость.

Все говорят о двойственности, но когда дело доходит до нее, частицы никогда серьезно не рассматриваются. Волны, волны, волны — это все, о чем мы слышим, и обсуждение фотонов с реальными физическими свойствами обычно является большим «нет-нет». Теорема/неравенство Белла утверждает, что любая физическая теория, включающая локальный реализм, не может воспроизвести все предсказания теории квантовой механики.

Ради обсуждения я предполагаю, что «предсказания квантовой механики» означают закон Малюса или cos2theta. В конце концов, большинство статей на эту тему сопровождаются диаграммой наложения линейных и нелинейных наклонов, изображающей классические предсказания и предсказания КМ. В этих статьях утверждается, что физическая модель не может воспроизвести результаты закона Малюса.

Что, если реальные объекты, достаточно большие, чтобы их можно было увидеть, можно физически соотнести таким образом, чтобы они действительно воспроизводили квантовые предсказания, соответствующие закону Малюса? Ниже я создал такую ​​ситуацию (не теорию), когда результаты действительно совпадают.

Подобно оригинальному ЭПР-эксперименту, в котором готовятся две частицы, существует еще один интересный эксперимент, который проверяет предсказания квантовой механики. В этом эксперименте используется несколько поляризаторов, где частицы проходят через первый поляризатор, а затем измеряются относительно второго. Второй поляризатор можно поворачивать под разными углами, и результаты действительно соответствуют квантовой механике или закону Малюса.

Чтобы доказать (вопреки неравенству Белла), что частицы можно физически коррелировать в соответствии с законом Малюса, я дойду до крайности и выберу большие обычные объекты. Конечно, одного тестирования недостаточно, и потребуются средние результаты тестирования тысяч при нескольких заданных точках. Я мог бы выбрать один из сотен разных предметов, но чтобы подчеркнуть и быть конкретным, предметы, которые я выбрал, будут метательными ножами. Каждый из них имеет длину 12 дюймов, высоту один дюйм и толщину 1/8 дюйма.

Их корреляция включает в себя несколько вещей, таких как: (1) Каждый нож движется с одинаковой скоростью и достигает тестера в одно и то же время. (2) По мере движения к испытателям они вращаются вертикально из стороны в сторону с одинаковой скоростью вращения. (3) Тестер/анализатор представляет собой стенку с прорезью шириной один дюйм. Стену можно поворачивать в разные точки от вертикального до горизонтального.

Когда щель установлена ​​вертикально, все ножи проходят через нее, но когда щель установлена ​​горизонтально, ни один нож не может пройти. Если вы повернете щель на пять градусов от вертикали, большинство ножей все равно пройдут через нее, но теперь есть небольшой шанс, что вращающийся нож может коснуться одного из краев щели. Когда щель установлена ​​вертикально, все ножи проходят сквозь нее, а при пяти градусах очевидно, что шансы немного уменьшились.

Когда вы поворачиваете прорезь на 25 градусов, ножу становится намного труднее пройти. Вы можете видеть, что если нож повернуть точно так, как он достигает прорези, он пройдет. На самом деле, если вы потратите время на то, чтобы по-настоящему визуализировать это, вы увидите, что в игру вступает ряд новых вещей. Вращение ножей, аналог частоты, играет большую роль, особенно в связи с близостью ножей к краям паза. Другими словами, если время и вращение не совсем правильные, есть большая вероятность того, что нож заденет одну из кромок.

Если вы повернете прорезь на 85 градусов от вертикали (не совсем горизонтально), скорее всего, нож не пройдет, но есть очень небольшой шанс, что если он будет направлен на прорезь, когда он туда попадает, он пройдет. Вероятность мала, но все же возможна.

После метания тысяч ножей в различных заданных точках от вертикального до горизонтального вы накапливаете результаты. Результаты покажут, что количество проходящих ножей прямо пропорционально заданному углу. Более интересно то, что пропорциональные результаты НЕ ЛИНЕЙНЫ. Вместо этого вы обнаружите, что результаты соответствуют закону Малюса, cos2theta и предсказаниям квантовой механики.

Этот эксперимент можно провести, и он доказывает, что, добавив еще один элемент реальности (в данном случае очень реальный и очевидный элемент), результаты всегда можно объяснить физически без какой-либо неопределенности.