In Bezug auf die Debatte zwischen Quantenmechanik und Determinismus bin ich auf ein Problem gestoßen, auf das ich keine Antwort finde. Mein Eindruck ist, dass man zur Lösung der Bellschen Ungleichung das Lokalitätsprinzip oder den Determinismus opfern müsste. An dieser Stelle scheinen die meisten Menschen den Determinismus zu opfern und zu dem Schluss zu kommen, dass die Welt nicht deterministisch ist.
Das Lokalitätsprinzip scheint jedoch zu besagen, dass "ein Objekt nur von seiner unmittelbaren Umgebung direkt beeinflusst wird" und dass "damit eine Aktion an einem Punkt einen Einfluss auf einen anderen Punkt hat, etwas im Raum zwischen den Punkten, wie z ein Feld, muss die Wirkung vermitteln. Um einen Einfluss auszuüben, muss etwas, wie eine Welle oder ein Teilchen, durch den Raum zwischen den beiden Punkten reisen, um den Einfluss zu tragen.“
Meine Frage ist also: Wird dies nicht durch die bewährte Theorie der Verschränkung außer Kraft gesetzt? Da sich verschränkte Teilchen unabhängig von Entfernung oder Position gegenseitig verändern können, bedeutet das nicht, dass das Prinzip der Lokalität falsch ist? Wenn ja, bedeutet das, dass der Determinismus die einzige verbleibende Option für Bells Ungleichung ist und somit wahr ist?
Mir ist klar, dass es viel mehr Faktoren und Debatten gibt, aber ich habe keinen Abschluss in Physik und frage daher, ob jemand von Ihnen die Angelegenheit näher erläutern kann.
Im entsprechenden Sinne ist die Antwort "nein", der Schein eines "ja" entsteht durch die Projektion klassischer Lokalitätsintuitionen auf Quantenobjekte. Das ist verwirrend, weil die in der klassischen Physik angenommene Definition der Lokalität irreführend wird, wenn sie in die Quantenphysik übertragen wird. "Quanten-Nichtlokalität" der Verschränkung ist eine Fehlbezeichnung, anstatt zu demonstrieren, dass Nicht-Lokalitätsverschränkung Nicht-Klassizität demonstriert, dass die Sprache von "Objekten" und "Punkten" in der Quantentheorie aufgrund von Unbestimmtheit unangemessen ist. Ein verschränktes Quantenpaar besteht nicht aus zwei getrennten Objekten, die sich augenblicklich über große Entfernungen „koordinieren“, es ist ein einzelnes verteiltes „Quantenobjekt“, das durch eine gemeinsame Wellenfunktion beschrieben wird. Es kann sich in zwei Teile "spalten", wenn Beobachtungen gemacht werden,
Wenn wir uns das als so etwas wie zwei interagierende klassische Objekte vorstellen, dann gibt es Einschränkungen dafür, wie sehr ihr Verhalten korrelieren kann, die so genannten Bell-Ungleichungen . "Quanten-Nicht-Lokalität" bezieht sich auf die Tatsache, dass sie für verschränkte Paare verletzt werden. Was dies jedoch widerspiegelt, ist, dass Quantenobjekte auf eine Weise verschmelzen (verschränken) und auseinanderfallen (dekohärieren) können, wie es klassische Objekte nicht können, nicht Nichtlokalität, trotz der üblichen Formulierung in populären Quellen. Sogar in der nicht-relativistischen Quantenmechanik erlauben Verschränkungsverletzungen der Bellschen Ungleichungen immer noch nicht, dass sich Energie, Masse oder Information augenblicklich fortbewegen, trotz der Erscheinungen, die durch klassische Antizipationen verursacht werden. Dies ist der No-Signaling-Theorem von Bohm .
Andererseits ist die Quantenfeldtheorie (Standardmodell), die die maßgebliche Theorie in der modernen Physik ist, relativistisch, was bedeutet, dass sie ausdrücklich verlangt, dass sich alle Wechselwirkungen nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten oder in 4D-Bildern beeinflussen jedes Ereignis ist auf seinen zukünftigen Lichtkegel beschränkt. In demselben Wikipidea-Artikel, den Sie verlinkt haben, heißt es im Unterabschnitt über Relativität : „ Lokalität ist eines der Axiome der relativistischen Quantenfeldtheorie, wie es für die Kausalität erforderlich ist. Die Formalisierung der Lokalität ist in diesem Fall wie folgt: Wenn wir zwei Observable haben, die jeweils innerhalb lokalisiert sind zwei unterschiedliche Raumzeitregionen, die zufällig raumartig voneinander getrennt sind, müssen die Observablen pendeln". Übersetzung: Zwischen Regionen der Raumzeit, die nicht durch die Flugbahn eines Photons verbunden werden können ("raumartig getrennt"), ist keine Wechselwirkung möglich. Verschränkung widerspricht also nicht nur nicht dem einschlägigen Begriff der Lokalität, sondern Lokalität ist eines der Axiome von die Theorie, die es beschreibt.
Zum Verhältnis von Bellschen Ungleichungen zu lokalem Realismus und Determinismus siehe Beinhaltet Einsteins lokaler Realismus in der Quantenmechanik Superdeterminismus? Unabhängig davon, ob wir Verletzungen der Bell-Ungleichungen als Nicht-Lokalität bezeichnen oder nicht, ermöglichen sie einige bemerkenswerte Phänomene wie das Senden dichter Nachrichten über einen Kanal, der scheinbar nicht in der Lage ist, sie zu übertragen ("superdichte Codierung"), oder das Erstellen von "entfernten Kopien" von Quantensystemen währenddessen Zerstörung der Originale ("Quantenteleportation"). Eine aufschlussreiche philosophische Diskussion von Fragen rund um die Verschränkung, wie Realismus, Lokalität, Kausalität, Relativität usw., in verschiedenen Interpretationen der Quantenmechanik ist Timpson und Browns Verschränkung und Relativität .
Verschränkung widerlegt das Lokalitätsprinzip nicht. Eine Skizze der Art von Experiment, von der allgemein gesagt wird, dass sie die Lokalität widerlegt, lautet wie folgt. Angenommen, Sie haben zwei Elektronen mit verschränktem Spin. Für jedes Elektron können Sie den Spin entlang der X-, Y- oder Z-Richtung messen. Misst man X an beiden Elektronen, so erhält man entgegengesetzte Werte, ebenso für die Messung von Y oder Z an beiden Elektronen. Wenn Sie X an einem Elektron und Y oder Z am anderen messen, haben Sie eine Wahrscheinlichkeit von 50 % für eine Übereinstimmung. Und wenn Sie Y auf dem einen und Z auf dem anderen messen, beträgt die Wahrscheinlichkeit einer Übereinstimmung 50 %. Die entscheidende Frage ist, ob Sie beim Vergleich eine Korrelation finden, hängt davon ab, ob Sie an jedem Elektron die gleiche Größe messen.
Bells Theorem erklärt nur, dass das Ausmaß dieser Korrelation größer ist, als eine lokale Theorie zulassen würde, wenn die gemessenen Größen durch stochastische Variablen (dh aus einem Hut herausgepickte Zahlen) dargestellt würden.
Diese Tatsache wird oft dahingehend falsch dargestellt, dass die Quantenmechanik nicht lokal ist. Aber in der Quantenmechanik werden Systeme nicht durch stochastische Variablen charakterisiert, sondern durch hermitesche Operatoren. Es gibt eine völlig lokale Erklärung dafür, wie die Korrelationen in Bezug auf Eigenschaften von Systemen entstehen, die durch solche Operatoren repräsentiert werden. Zur Erklärung, wie die Korrelationen entstehen, vgl
http://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007
und
Widerlegt Verschränkung das Lokalitätsprinzip?
Kurze Antwort: Ja. Siehe Quanten-Nichtlokalität .
Wenn ja, bedeutet das, dass Determinismus die einzige Option ist, die für die Ungleichung von Bell übrig bleibt, und somit ... wahr ist?
Nein. Selbst wenn die Verschränkung bewiesen ist, können wir immer noch Nicht-Lokalität und Nicht-Determinismus gleichzeitig haben. Siehe dieses Papier "Ein experimenteller Test des nicht-lokalen Realismus" . Aus dem Abstract des Papers:
„Hier zeigen wir sowohl theoretisch als auch experimentell, dass eine breite und ziemlich vernünftige Klasse solcher nicht-lokalen realistischen Theorien mit experimentell beobachtbaren Quantenkorrelationen unvereinbar ist. Im Experiment messen wir bisher ungetestete Korrelationen zwischen zwei verschränkten Photonen und zeigen, dass diese Korrelationen eine von Leggett vorgeschlagene Ungleichung für nichtlokale realistische Theorien verletzen. Unser Ergebnis legt nahe, dass das Aufgeben des Konzepts der Lokalität nicht ausreicht, um mit Quantenexperimenten konsistent zu sein, es sei denn, bestimmte intuitive Merkmale des Realismus werden aufgegeben.
Die Beziehung zwischen Realismus und Determinismus lässt sich durch die Definition aus Wikipedia verdeutlichen:
"Lokaler Realismus ist die Kombination des Lokalitätsprinzips mit der "realistischen" Annahme, dass alle Objekte objektiv einen vorab vorhandenen Wert für jede mögliche Messung haben müssen, bevor die Messung durchgeführt wird."
Der Punkt der verschränkten Paare im EPR-Paradoxon besteht darin, zu zeigen, dass die Standard-QM nicht vollständig sein konnte, weil sie die Ausbreitung augenblicklicher Einflüsse zuließ, die durch die Einführung des Konzepts eines Felds aus der Schwerkraft und EM eliminiert worden waren.
Es gibt jedoch ein aktives Forschungsprogramm zu einer anderen Interpretation von QM - Bohmsche Mechanik, die es ermöglicht, dass sich ein lokaler, aber superluminaler Einfluss über die Pilotwelle ausbreitet; Tatsächlich geht die Idee auf de Broglie zurück.
Daher widerlegt die Verschränkung nicht die Nicht-Lokalität.
Die kurze Antwort lautet: "Ja, es sei denn, Sie werden wirklich besessen davon." Es wurde formal bewiesen, dass man in einem Modell der Quantendynamik Determiniertheit haben kann, oder dass man Lokalität haben kann, und man kann nicht beides haben. (Obwohl Sie beides nicht haben könnten, um Ihre Folgefrage zu beantworten.)
Wenn Sie die Determiniertheit der Theorie auf verschiedene Weise aufgeben, können Sie sich alle möglichen „geplanten Zufallstreffer“ vorstellen, wie die Vorstellung, dass die Experimente, die die Verschränkung demonstrieren, Informationen durchsickern lassen und die Umgebung vorherbestimmen, um das koordinierte Verhalten real erscheinen zu lassen … ZB die Mitte davon: http://www.nytimes.com/2014/11/16/opinion/sunday/is-quantum-entanglement-real.html?_r=0
Da diese Art der Informationsformung durch verteilte Ungewissheit eine Möglichkeit bleibt, können sich die Leute an die Lokalität klammern, bis jemand tatsächlich so etwas wie das schafft, was diese Autoren versuchen, oder wir es für unmöglich halten.
Wenn Sie stattdessen die Lokalität aufgeben, stellt die Verschränkung kein Problem dar, die Relativitätstheorie schon. Weil der Begriff des Bezugsrahmens lokal ist. Experimente zum Quantentunneln, die die Einschränkungen der Lichtgeschwindigkeit verletzen, wurden mit der Idee erklärt, dass probabilistische Teilinformationen echte Informationen schneller als Licht „führen“ können, indem sie über den „Casimir-Effekt“ auf das darunter liegende Vakuum drücken. http://www.liquisearch.com/faster-than-light/justifications/faster_light_casimir_vacuum_and_quantum_tunnelling . Wenn dies der Fall ist, handelt es sich nur um „vollständige Informationen“, die nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit erhalten werden können.
Wenn beides sinnvoll ist, dann würde die Information, die von der Verschränkung getragen wird, wenn sie gebrochen wird, begrenzt, wenn sich die Teilchen weiter voneinander entfernen – Verschränkungen müssten sich im Laufe der Zeit oder der Trennungsentfernung spontan auflösen, damit die Wahrscheinlichkeiten übereinstimmen. Dies verheißt nichts Gutes für unsere Fähigkeit, verwickelte Teilchen aus dem Urknall zu finden, was die einzige Möglichkeit zu sein scheint, die übermäßig lokal fokussierte zu entlarven.
Alexander S. König
Konifold
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Alexander S. König
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Nein
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