Bells Theorem und strömungsmechanische Experimente mit Tröpfchen: Sind lokale Hidden-Variable-Theorien überhaupt möglich?

Jüngste strömungsmechanische Experimente der Gruppen von Couder in Paris und Bush am MIT ahmen eine überraschend breite Palette von Quanteneffekten nach. Der wesentliche Bestandteil dieser strömungsmechanischen Systeme ist eine Hintergrund- oder Pilotwelle, die die Tröpfchen führt.

Überraschenderweise zeigt nun eine einfache Analyse eines Experiments vom Bell-Typ, dass bei Vorhandensein eines Hintergrundfelds eine der Prämissen der Bell-Ungleichung, nämlich die Messunabhängigkeit (MI), verletzt wird. Siehe das Papier „No-Go Theorems Face Background-Based Theories for Quantum Mechanics“ (verfügbar auf arxiv ). Daher könnten solche klassischen Tröpfchenexperimente eine Bellsche Ungleichung verletzen. Noch wichtiger ist, dass, wenn diese Analyse korrekt ist, hintergrundbasierte Theorien über verborgene Variablen zulässig sind, selbst wenn sie lokal sind (im Sinne von „nur (sub)luminale Wechselwirkungen beinhalten“) und selbst wenn sie mit dem freien Willen vereinbar sind.

Meine Frage: Mir erscheint die Analyse völlig stichhaltig, aber vielleicht hat sich doch noch eine unphysikalische Hypothese eingeschlichen ?

Ihr Link ist defekt. Man kann Quanteneffekte in einem klassischen Computer nachahmen, sei es analog oder digital, dieser hier ist einfach analog. Übrigens hält Sie absolut nichts davon ab, superluminale Effekte zu simulieren, daher bin ich mir nicht sicher, wohin Sie ontologisch gehen. Eine Simulation kann immer „Physik wie gehabt“, „Physik 2.0“ und auf Wunsch auch „gar keine Physik“.
Könnten Sie den Link bitte aktualisieren und vorzugsweise zitieren, damit Link-Rot kein Problem darstellt? Ich würde mir das Papier sehr gerne anschauen! Danke!
@CuriousOne. Könnte sein: arxiv.org/abs/1406.0901
@CuriousOne. Es sieht so aus, als könnten Sie 1000 Dollar (vom Autor selbst) gewinnen, wenn Sie einen Fehler in der Mathematik dieses Papiers finden. Siehe minkowskiinstitute.org/Vervoort-r1.html ...
@StéphaneRollandin: Er wird dieses Geld sicher nicht an mich verlieren. Zumindest regt das Papier etwas zum Nachdenken an. Damit bin ich schon zufrieden.
Danke allen für eure Kommentare! Hier ist vielleicht ein besserer Link: link.springer.com/article/10.1007%2Fs10701-015-9973-7 . Die vollständige Referenz lautet: „No-Go-Theorems stehen hintergrundbasierten Theorien für die Quantenmechanik gegenüber“ (2016a), Foundations of Physics, Band 46, Ausgabe 4, S. 458-472. Wenn jemand die einfache Mathematik durchgehen und Kommentare abgeben könnte, wäre das großartig.
Ich dachte, Steve Gull hat mit seinem Computernetzwerk gezeigt, dass Quantenkorrelationen anders sind als Quantenkorrelationen? Die gleiche Idee wird in diesem Papier wieder eingeführt: arxiv.org/abs/quant-ph/0301059v2 Ich bin mir nicht sicher, wie es sich auf diese Frage und das verlinkte Papier bezieht.
Lieber LouisV: Sind Sie in irgendeiner Weise mit dem Autor des Links verbunden? Zu Ihrer Information, Physics.SE hat eine Richtlinie , nach der es in Ordnung ist, sich selbst zu zitieren, dies sollte jedoch klar und deutlich in der Antwort selbst und nicht in angehängten Links angegeben werden.

Antworten (2)

Aus Gründen der Argumentation gehe ich davon aus, dass alle Berechnungen der Autoren korrekt sind – ich sehe keinen offensichtlichen Grund, warum dies nicht der Fall sein könnte.

Ein paar Anmerkungen:

  1. Wie die Autoren anmerken, ist das Messungsunabhängigkeitskriterium der Bell-Ungleichung eine wohlbekannte Annahme. Es allein darauf hinzuweisen, ist also kein interessanter Beitrag. Man könnte hoffen, dass die Analyse dieser Tröpfchenexperimente zu einem plausiblen Modell dafür führt, wie diese Annahme verletzt werden könnte.

  2. Die Autoren zeigen, dass geeignete Hintergrundkorrelationen im Prinzip zu einer Bell-Verletzung in einem Tröpfchenexperiment führen könnten, aber sie spezifizieren nicht, welche Observable diese Korrelationen tatsächlich aufweisen würde. Es ist vermutlich so, dass ein solches Observable „feinabgestimmt“ werden müsste, in dem Sinne, dass Sie daran arbeiten müssten, herauszufinden, wie man eine Messung durchführt, die angemessen vom Hintergrund beeinflusst wird. Es gibt einen guten Grund, warum sie dafür keine bestimmte Methode vorschlagen – sie kennen keine, und es kann gut sein, dass jede geeignete Observable eine zu komplexe Messung wäre, um praktikabel zu sein.

  3. Im Allgemeinen sagt ihr Modell erhebliche Abweichungen von der Quantenmechanik voraus. Wie sie anmerken, sagen sie eine Bell-Verletzung voraus, die davon abhängt, wie schnell man die Messungen auswählt, und wie ich bereits erwähnt habe, sollte sie auch von der gewählten Beobachtungsgröße abhängen. Natürlich könnte man sich vorstellen, dass wir in all unseren Bell-Experimenten genau den falschen Frequenzbereich und die falschen Observablen ausgewählt haben, um diese Meinungsverschiedenheit zu sehen.

  4. In einer kürzlichen Behauptung eines lückenlosen Bell-Tests stammt die zufällige Auswahl der Messung sowohl von physikalischen Prozessen, von denen angenommen wird, dass sie zufällig sind, als auch von Bitströmen, die aus Dingen wie Dateien verschiedener Filme und Fernsehsendungen stammen. Ein Modell der Bellschen Ungleichung, das in diesem Fall die Hintergrundunabhängigkeit verletzt, müsste plausibel erklären, wie all diese Dinge korreliert sein könnten oder wie es einen ausnutzbaren Fehler geben könnte, wie diese zufälligen Bits tatsächlich als Messeinstellungen implementiert werden. Unnötig zu erwähnen, dass ich ein solches Modell noch nicht gesehen habe.

Zu Ihren Notizen: 1,2. Das Thema des Artikels ist nicht wirklich zu argumentieren, dass eine Bell-Ungleichung in Tröpfchenexperimenten verletzt werden kann (dies ist nur eine Folgerung), sondern zu zeigen, dass Hintergrund-basierte Theorien mit versteckten Variablen für QM zulässig sind. 4. Danke für den Hinweis. Ein weiteres kürzlich durchgeführtes „schlupflochfreies“ Experiment wird von der Zeilinger-Gruppe durchgeführt. Wenn jedoch ein Hintergrundfeld vorhanden ist (Vakuumfluktuationen, der Äther oder ein ausgefallenes Dunkelfeld), kann man die Lücke der Wahlfreiheit nicht schließen: siehe Details in arxiv.org/abs/1602.01859 . Wenn richtig, steht der Artikel !
Man braucht nicht unbedingt ein so ausgefallenes Hintergrundfeld - ein Punkt, den ich gehört habe (von einem der Autoren des Artikels, auf den ich verlinkt habe), ist, dass die gesamte Elektronik im Experiment natürlich an dasselbe Stromnetz angeschlossen ist, und man könnte sich im Prinzip einen seltsamen Stromstoß vorstellen, der genau richtig ist, um uns auszutricksen. Mein persönliches Gefühl ist, dass ich sie nicht sehr interessant finde, bis ich ein plausibles physikalisches Modell für solche „Verschwörungen“ sehe. Aber ich gebe sicherlich offen zu, dass sie als logische Möglichkeit existieren.
Um das @Rococo-Argument hervorzuheben: Um das in arXiv:1511.03186 beschriebene Experiment zu erklären, sollte ein solches Hintergrundfeld die Bits einer MPEG4(?)-Datei leiten, die den Film „Zurück in die Zukunft“ codiert. Das bedeutet, dass eine solche vollständig deterministische Theorie spezifische Korrelationen zwischen dem Verstand von Robert Zemeckis im Jahr 1985 und der Polarisationsmessung einiger Photonen im Jahr 2016 impliziert: etwas, das wahrscheinlich unmöglich von der Physik zu widerlegen ist, aber immer noch ziemlich unglaubwürdig.
Öltropfenexperimente behaupten nicht, die Ungleichheit von Glocken zu verletzen, da sie noch nicht in der Lage waren, zu einem Analogon der Verschränkung zu gelangen. Sie argumentieren, dass eine nicht lokale Flüssigkeit (eine vollständig korrelierte) zu einer Verschränkung führen könnte, aber das ist immer noch spekulativ.

An Rococo: Ihre Notizen gehen nicht auf die Frage und das Modell ein, auf das sich der Artikel bezieht. Um sicher zu sein, dass wir über dasselbe reden, die Frage ist, ob der Artikel http://arxiv.org/abs/1406.0901(veröffentlicht in Found. Phys. 2016) hat in seiner Hauptaussage recht, nämlich dass lokale Hidden-Variable-Modelle, die ein Hintergrundfeld enthalten, doch möglich (und plausibel) sind. Dies ist wichtig, da es gegen das Bellsche Theorem verstößt (wie es normalerweise verstanden wird). Zu Ihren Anmerkungen: 1. Sie sagen: „Was man hoffen könnte, ist, dass die Analyse dieser Tröpfchenexperimente zu einem plausiblen Modell führt, wie diese Annahme [Messunabhängigkeit] verletzt werden könnte.“ Meine Antwort: Genau das wird im Artikel ausführlich vorgeschlagen. Wenn ein Hintergrund vorhanden ist (z. B. einer, der ähnliche Eigenschaften wie die Pilotwelle der Flüssigkeit in den Tröpfchenexperimenten hat), zeigt der Artikel, dass die Messunabhängigkeit und die Bellsche Ungleichung verletzt werden können. Die Argumente sind ziemlich einfach, wenn Sie also einen mathematischen Fehler oder eine unphysikalische Annahme finden, Ich hätte großes Interesse! 2. Sie sagen: „Die Autoren zeigen, dass geeignete Hintergrundkorrelationen im Prinzip zu einer Bell-Verletzung in einem Tröpfchenexperiment führen könnten, aber sie spezifizieren nicht, welche Observable diese Korrelationen tatsächlich aufweisen würde.“ Das Thema des Artikels ist nicht zu argumentieren, dass eine Bell-Ungleichung in Tröpfchenexperimenten verletzt werden kann. Der Artikel befasst sich mit der Zulässigkeit von hintergrundbasierten Theorien versteckter Variablen für die Quantenmechanik. Nur als Folge davon schlägt der Artikel in wenigen Zeilen vor, dass eine Bell-Ungleichung möglicherweise in einem Bell-Experiment an Tröpfchen verletzt werden kann, weil solche Systeme einen Hintergrund enthalten (die Oberflächen- oder Pilotwelle auf dem Flüssigkeitsfilm). 3. Sie sagen: „Man könnte sich im Prinzip einen seltsamen Stromstoß vorstellen, der genau richtig ist, um uns auszutricksen. Mein persönliches Gefühl ist, dass ich sie nicht sehr interessant finde, bis ich ein plausibles physikalisches Modell für solche ‚Verschwörungen‘ sehe.“ Das Ziel des Artikels ist es zu zeigen, dass nichts Seltsames anzunehmen ist: nur ein Hintergrundfeld (das physikalische Vakuum, ein Nullpunktfeld, ein Dunkelfeld, …). Beachten Sie, dass das alles ist, worum es in der Quantenfeldtheorie geht. Es gibt überhaupt keine Verschwörung! Wirklich, Ihr „persönliches Gefühl“ ist die Standardmeinung; aber genau dem versucht der Artikel mit einem einfachen physikalischen Modell entgegenzuwirken. Wenn Sie helfen möchten, die Gültigkeit des Modells zu beurteilen, müssten Sie sich damit befassen und die Gültigkeit der physikalischen Annahmen und der Mathematik beurteilen. ” Das Ziel des Artikels ist es zu zeigen, dass nichts Seltsames anzunehmen ist: nur ein Hintergrundfeld (das physikalische Vakuum, ein Nullpunktfeld, ein Dunkelfeld, …). Beachten Sie, dass das alles ist, worum es in der Quantenfeldtheorie geht. Es gibt überhaupt keine Verschwörung! Wirklich, Ihr „persönliches Gefühl“ ist die Standardmeinung; aber genau dem versucht der Artikel mit einem einfachen physikalischen Modell entgegenzuwirken. Wenn Sie helfen möchten, die Gültigkeit des Modells zu beurteilen, müssten Sie sich damit befassen und die Gültigkeit der physikalischen Annahmen und der Mathematik beurteilen. ” Das Ziel des Artikels ist es zu zeigen, dass nichts Seltsames anzunehmen ist: nur ein Hintergrundfeld (das physikalische Vakuum, ein Nullpunktfeld, ein Dunkelfeld, …). Beachten Sie, dass das alles ist, worum es in der Quantenfeldtheorie geht. Es gibt überhaupt keine Verschwörung! Wirklich, Ihr „persönliches Gefühl“ ist die Standardmeinung; aber genau dem versucht der Artikel mit einem einfachen physikalischen Modell entgegenzuwirken. Wenn Sie helfen möchten, die Gültigkeit des Modells zu beurteilen, müssten Sie sich damit befassen und die Gültigkeit der physikalischen Annahmen und der Mathematik beurteilen. aber genau dem versucht der Artikel mit einem einfachen physikalischen Modell entgegenzuwirken. Wenn Sie helfen möchten, die Gültigkeit des Modells zu beurteilen, müssten Sie sich damit befassen und die Gültigkeit der physikalischen Annahmen und der Mathematik beurteilen. aber genau dem versucht der Artikel mit einem einfachen physikalischen Modell entgegenzuwirken. Wenn Sie helfen möchten, die Gültigkeit des Modells zu beurteilen, müssten Sie sich damit befassen und die Gültigkeit der physikalischen Annahmen und der Mathematik beurteilen.

(1/2) „Die Frage ist, ob der Artikel arxiv.org/abs/1406.0901 (veröffentlicht in Found. Phys. 2016) in seiner Hauptbehauptung richtig ist, nämlich dass lokale Hidden-Variable-Modelle möglich sind, die ein Hintergrundfeld enthalten ( und plausibel) immerhin." Ich denke, wir sind uns über den ersten Teil nicht einig – ja, sie sind möglich, und Ihr Papier gibt ein allgemeines Beispiel dafür, wie dies zustande kommen könnte. Ich gehe nicht darauf ein, nur weil ich denke, dass es unstrittig ist.
(2/2) Der Punkt unserer Meinungsverschiedenheit ist der "(und plausible)" Teil. Dies ist per definitionem subjektiv, daher kann ich nur eine Meinung anbieten. Aber wie in meiner Antwort ausführlich beschrieben, bin ich der Meinung, dass die Arbeit in Artikeln wie Ihrem zwar ein wichtiger erster Schritt ist, ein plausibles Modell jedoch spezifizieren sollte, was dieses Hintergrundfeld ist, und zeigen sollte, welche physikalischen Kopplungen es haben muss, um scheinbar zufällige Messungen zu koordinieren Entscheidungen auf eine Weise, die jeden jemals durchgeführten Bell-Test täuscht. Natürlich muss man auch zeigen, dass es keine Meinungsverschiedenheiten mit dem Experiment verursacht.
Ich denke, das ist das Letzte, was ich zu dieser Angelegenheit zu sagen habe, aber ich freue mich natürlich über Ihre Kommentare, insbesondere wenn Sie glauben, dass ich die Situation falsch verstehe.
(1/2) Ich freue mich, dass Sie der Schlussfolgerung des Artikels zustimmen, aber es IST höchst umstritten, dass lokale Theorien über verborgene Variablen eine Bell-Ungleichung verletzen können. Die übliche Interpretation des Satzes von Bell besagt, dass dies unmöglich ist.
(2/2) Ich stimme zu, dass das, was plausibel ist, subjektiv ist. Aber ich denke, man sollte 1) nicht verwechseln, um Bells Theorem zu entlarven, und 2), um eine vollständige Subquantentheorie zu konstruieren. 2) ist für einen zukünftigen Nobelpreisträger, aber 1), wenn erfolgreich, scheint mir auch wichtig, weil es indirekt 2) motivieren kann. Als Bell anfing, fanden nur wenige Leute seine Arbeit wichtig. Aber es führte zu wichtigen Ergebnissen in QM und Q Inf. Wissenschaft... So können abstrakte Ergebnisse zu konkreten Ergebnissen führen.
(2/2) Abgesehen davon habe ich immer noch das Gefühl, dass Sie das Modell für konspirativ halten (was es in der Tat höchst unglaubwürdig machen würde). Aber ich denke, das ist es nicht: Die Wechselwirkung zwischen dem Hintergrund (charakterisiert durch Parameter Lambda) und den Analysatoren (mit Einstellungen a,b) kann zu einer stochastischen Abhängigkeit zwischen Lambda und (a,b) führen, selbst wenn (a,b) sind frei gewählt. Der Artikel versucht so klar wie möglich zu erklären, dass ein solcher Zusammenhang in vielen Systemen, zB strömungsmechanischen, auftreten kann.
Lieber LouisV: Sind Sie in irgendeiner Weise mit dem Autor des Links verbunden? Zu Ihrer Information, Physics.SE hat eine Richtlinie , nach der es in Ordnung ist, sich selbst zu zitieren, dies sollte jedoch klar und deutlich in der Antwort selbst und nicht in angehängten Links angegeben werden.