Gibt es so etwas wie „Aktion auf Distanz“?

Es ist nicht möglich, mit verschränkten Zuständen schneller als Licht zu kommunizieren. Alles, was Sie aus der Verschränkung herausholen, ist eine Korrelation zwischen den Werten zweier Messungen.; Die Verschränkung erlaubt es nicht, den an anderer Stelle gemessenen Wert nicht kausal zu beeinflussen . Das heißt, die Korrelation wird erst durch die nachträgliche Kombination der Ergebnisse aus den Messungen ersichtlich, wofür man eine klassische Informationsübermittlung benötigt.

Betrachten Sie zum Beispiel das auf der Wikipedia-Seite beschriebene Gedankenexperiment zum EPR-Paradoxon: Ein neutrales Pion zerfällt in ein Elektron und ein Positron und emittiert sie in entgegengesetzte Richtungen und mit entgegengesetztem Spin. Der tatsächliche Wert des Spins ist jedoch unbestimmt, sodass bei einer Spinmessung entlang einer gewählten Achse das Elektron und das Positron im Zustand sind

Angenommen, Sie messen den Spin des Positrons entlang dieser gewählten Achse. Wenn Sie messen$\uparrow$, dann wird der Staat zu kollabieren$|e^+ \uparrow\rangle|e^- \downarrow\rangle$, die bestimmt, dass der Spin des Elektrons sein muss$\downarrow$; und umgekehrt. Wenn Sie sich also mit der anderen Person (die den Elektronenspin misst) zusammensetzen und anschließend die Messungen vergleichen, werden Sie immer feststellen, dass Sie für die Spins entgegengesetzte Messungen durchgeführt haben. Aber es gibt keine Möglichkeit zu kontrollieren , welchen Wert Sie für den Spin des Positrons messen, was Sie tun müssten, um Informationen zu senden. Solange der andere das Ergebnis Ihrer Messung nicht kennt, kann er beiden Ergebnissen keinen Aussagewert für seine Messung beimessen.

Nun, das Problem bei diesem Paradoxon ist, dass ja, eine der Parteien das verschränkte Teilchen messen wird, um die Wellenfunktion zum Kollabieren zu bringen, und ja, es wird für die andere Partei kollabieren. Die andere Partei muss das Ding jedoch immer noch messen, um zu erfahren, was es ist, oder warten, bis die ursprüngliche Partei ihr eine Nachricht sendet, in die sie sagt, worauf die Wellenfunktion zusammengebrochen ist. Die erste Methode führt zu 50 % +x und 50 % -x (wenn Sie Spin messen), da die kollabierte Wellenfunktion in einen dieser Zustände kollabieren kann. Die Tatsache, dass die Wellenfunktion zusammengebrochen ist, überträgt also keine wirklich verwertbaren Informationen auf die andere Seite. Die zweite Methode ist sowieso mit der Lichtgeschwindigkeit gedeckelt.

Lassen Sie uns strenger sein. No-Signaling hat sich als sicher erwiesen und sollte nicht beunruhigt werden. Trotzdem werden Sie feststellen, dass der Sinn des EPR-Papiers darin bestand, zu zeigen, dass die Quantenmechanik, wenn sie als Beschreibung der "Realität" betrachtet wird, "unvollständig" ist. Es gibt einen Ansatz, wie zum Beispiel im Operationalismus, zu sagen, dass die Quantenmechanik nicht als Beschreibung der Realität gedacht ist . Es ist eine Beschreibung unseres Wissens über die Realität, wegen Asher Peres. Ein anderer Ansatz ist zu sagen, dass wir ein ontologisches Modell der Quantentheorie geben können, indem wir kontextabhängige verborgene Variablen verwenden, wie das im de Broglie-Bohm-Modell. Fazit: Das EPR-Argument wurde nicht gelöst, wenn Sie meinen, es ist weg! Denn tatsächlich ist die orthodoxe Quantenmechanik keine vollständige Beschreibung der Realität. Das bedeutet jedoch nicht, dass man schneller als Licht signalisieren kann!

Einige interessante Zusatzinformationen: Es gibt ein interessantes Papier , das Einsteins Argumente analysiert. Es bringt historische Fakten, die zeigen, dass Einstein das EPR nicht mochte und in Korrespondenz mit Schrödinger ein weiteres Papier mit demselben Titel schrieb, und das mit Rosen und Podolsky wurde nie von ihm rezensiert.

Dieses Zitat stammt aus einem Brief Einsteins an Schrödinger vom 19. Juni 1935:

„Aus sprachlichen Gründen wurde dieses [Papier] von Podolsky nach vielen Diskussionen geschrieben. Aber es ist immer noch nicht so gut geworden, wie ich es eigentlich wollte; im Gegenteil, die Hauptsache wurde sozusagen von der Gelehrsamkeit begraben.“

Update: Marek hat in meiner Antwort auf eine Quelle der Verwirrung hingewiesen. Ich werde versuchen, hier klarzustellen: Der wissenschaftliche Realismus geht davon aus, dass es eine zugrunde liegende objektive Realität gibt, die Attribute hat, unabhängig davon, ob sie von einem Beobachter gemessen werden. Man kann ein Modell vorschlagen, das eine solche Realität ignoriert, und sagen: "...es gibt keine logische Notwendigkeit, dass eine realistische Weltanschauung immer verfügbar ist" (Fuchs und Peres, Physics Today 53 (3), 70-71. ). Andererseits kann man ein ontologisches Modell anbieten, das in diesem Fall wie in der folgenden Abbildung in 3 verschiedene Kategorien eingeordnet werden kann:

Ich glaube, Einstein wollte zeigen, dass die Quantenmechanik kein Bild vom Typ (a) geben kann. Was erfolgreich war. Denn selbst wenn es eine zugrunde liegende Realität gibt, können Quantenzustände diese keineswegs scharf spezifizieren.

Einer der fundamentalen Grundsätze der Relativitätstheorie ist, dass alle Beobachter Recht haben. Zwei Personen passieren einander fast mit Lichtgeschwindigkeit und jeder wird denken, dass die Uhr der anderen Person langsamer läuft als ihre eigene. Wer hat Recht? Sie sind beide. Es spielt keine Rolle, ob Sie das Universum selbst biegen, verzerren und zerknüllen müssen, um beide korrekt zu machen, und genau das tat Einstein mit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Wenn Sie nun ein Photon haben, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, beobachtet es eine unendliche Längenkontraktion in Längsrichtung, was bedeutet, dass es das Universum als ein unendlich dünnes Blatt Papier sieht, das es durchquert. Aus seiner eigenen Perspektive wird es an einem einzigen Punkt im Raum geschaffen und absorbiert, alles in einem einzigen Moment. Was wir als räumliche Ausdehnung und zeitliche Dauer des Photons wahrnehmen s-Weg sind beides, und nur, Folgen der relativistischen Dilatation aus unserer eigenen Perspektive. Betrachten Sie nun drei Photonen mit zueinander orthogonalen Trajektorien. Jeder denkt, dass das Universum in seiner Bewegungsrichtung unendlich dünn ist, und jeder durchquert dieses Universum in einem einzigen Augenblick. Sie müssen alle Recht haben. Dies geschieht nur, wenn das Universum selbst nur ein einziger Punkt ist, der nur einen einzigen Moment dauert. (Wenn diese letzte Schlussfolgerung beunruhigend ist, könnte es hilfreich sein anzunehmen, dass die gegenseitig orthogonal verschränkten Emissionen zusammen aus einem einzigen Ereignis stammen.) Dies geschieht nur, wenn das Universum selbst nur ein einziger Punkt ist, der nur einen einzigen Moment dauert. (Wenn diese letzte Schlussfolgerung beunruhigend ist, könnte es hilfreich sein anzunehmen, dass die gegenseitig orthogonal verschränkten Emissionen zusammen aus einem einzigen Ereignis stammen.) Dies geschieht nur, wenn das Universum selbst nur ein einziger Punkt ist, der nur einen einzigen Moment dauert. (Wenn diese letzte Schlussfolgerung beunruhigend ist, könnte es hilfreich sein anzunehmen, dass die gegenseitig orthogonal verschränkten Emissionen zusammen aus einem einzigen Ereignis stammen.)

Jetzt kommt das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon: Wie können zwei Teilchen, die selbst Spins in absolut noch undefinierten Richtungen haben, nachdem sie Lichtjahre voneinander entfernt sind, "entscheiden", dass der Augenblick, in dem eines von ihnen gemessen wird, in sich selbst zusammenbricht einen völlig zufälligen unterschiedlichen Spinzustand, dann wird der andere, egal wie weit entfernt und egal wie viel Zeit später, immer, einmal gemessen, in den entgegengesetzten Spinzustand kollabieren, um den Gesamtdrehimpuls zu erhalten? Einstein nannte dies „gruselige Fernwirkung“ und glaubte, dass es nicht passieren könne – dass die Teilchen, die nicht miteinander kommunizieren können (andernfalls müssten sich diese Informationen unmöglich schneller als Licht fortbewegen), eine „verborgene Variable“ haben müssten " in ihnen, die bestimmt, welcher Spinzustand nach der Messung auftritt. Jedoch, die Bell-Ungleichung, die ich hier nicht beschreiben werde, beweist unausweichlich, dass es keine Einstein-„verborgene Variable“ geben kann, die die Bestimmung vornimmt. Was sollen wir dann tun? Selbst wenn wir das Universum selbst biegen und verzerren und zerknüllen müssen, müssen Einstein und Bell beide Recht haben. Und genau das müssen wir tun. Die Teilchen üben keine „spukhafte Fernwirkung“ aus, weil sie sich beide am selben Punkt im Raum und zum selben Zeitpunkt befinden, wenn sie gemessen werden. Das liegt daran, dass das Universum, in dem sie leben, selbst ein einziger Punkt im Raum und ein einziger Moment in der Zeit ist. Dies unterscheidet sich ein wenig von der in manchen Literatur behaupteten „Nichtlokalität“ des Universums. Hier ist das Universum vollständig lokal, aber alles an einem einzigen Punkt der Raumzeit. Das war dann nur eine Person' s persönliche Perspektive auf das EPR-Paradoxon, aber etwas Ähnliches wurde schon früher gesagt: Tausend Jahre sind wie ein Tag, und der Himmel lässt sich in der Handfläche messen. Michael C. Kleder, 07.02.2021

Jeder verfehlt den Punkt, den Einstein zu machen versuchte, was es umso bemerkenswerter macht, dass es 80 Jahre her ist, seit er an gruseliger Fernwirkung gearbeitet hat. Die No-Signaling-Theoreme bedeuten nichts, und es ist eine Schande, dass die meisten Antworten einfach Seite sind: keine Signalisierung, nichts Gruseliges daran. Bell betonte, dass sein Theorem schnell zusammengefasst werden könnte als: Es gibt Nicht-Lokalität. Erraten Sie, was? Bell war sich der No-Signaling-Theoreme sehr wohl bewusst. Der Punkt ist nicht, dass wir Signale senden können, der Punkt ist, dass es ein Signal gibt, das von den Photonen selbst gesendet wird – sie müssen kommunizieren. Wie sonst könnten sie ihre Drehungen immer koordinieren? Einsteins ganze Kritik an der Quantenmechanik bestand darin, dass sie wie Bertlemans Socken sein musste – z. B. dass die Spins bereits vor dem Experiment bestimmt wurden, andernfalls müsste es eine nicht-lokale Kommunikation geben, um die Spins zu koordinieren. Einstein nannte es Telepathie, und es wurde von Bell bewiesen.

Wenn Sie nicht glauben, dass es gruselige Action gibt, wie erklären Sie sich dann, dass die Drehungen immer koordiniert sind? Wenn Sie Alice und Bob jeweils einen Vierteldollar geben und sie durch einen großen Abstand voneinander trennen und sie damit beauftragen würden, Kopf oder Tell zu wählen, und sie immer mit dem einen Kopf zurückkommen würden, der andere Zahl, was würden Sie denken? Vielleicht haben sie miteinander telefoniert und ihre Ergebnisse abgestimmt?

Dummerweise, im Sinne der Saison, wenn Sie vorher zugestimmt haben, dass, wenn in Davids Beispiel Ihr Kollege sein Weihnachtsgeschenk auf der anderen Seite der Welt öffnen könnte, wenn sein Elektron hochgefahren wäre, und gleichzeitig sein Elektron Sie gemessen hätten Ihr Positron als Spindown gemessen, wissen Sie jetzt, dass sie ihre Gegenwart geöffnet haben, schneller als die Lichtgeschwindigkeit

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