Schließt Bells Theorem lokale verborgene Variablen als Erklärung für radioaktiven Zerfall aus?

Oft wird gesagt, dass Bells Theorem (und die beobachteten Verletzungen davon) lokale Theorien über verborgene Variablen als Erklärung für den scheinbaren Nichtdeterminismus in der Quantenmechanik ausschließen. Ich frage mich, ob sich dies auch speziell auf radioaktive Zerfallsprozesse erstreckt. Ich schätze also, das ist wirklich eine Frage, ob die radioaktiven Zerfallsprozesse derzeit so weit verstanden sind, dass man sagen kann, dass die scheinbare Zufälligkeit auf einige bekannte Quantenphänomene hinausläuft, die von Bells Theorem abgedeckt würden. Oder alternativ, dass die Zerfallsprozesse nicht in dem Maße verstanden werden, dass sie auf Quantenphänomene reduzierbar sind und daher eine andere Erklärung haben könnten. Zum Beispiel könnte man sich vorstellen, dass radioaktive Kerne ein deterministisches, aber chaotisches System von Wechselwirkungen sind, die Zustände durchlaufen,

Der Abschnitt https://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_decay#Theoretical_basis_of_decay_phenomena scheint den Eindruck zu hinterlassen, dass der zugrunde liegende Mechanismus des Zerfalls nicht verstanden wird.

Antworten (2)

Sofern Sie nicht ein Befürworter von Schlupflöchern in den verschiedenen Tests von Bells Ungleichung 1 sind , werden lokale versteckte Variablen als Funktionsweise der Quantenmechanik ausgeschlossen.


1 Was einige Nicht-Crank-Leute sind, obwohl, wie ich es verstehe, der Spielraum ziemlich eingeschränkt wird.

OK, meine Frage war eher, ob der scheinbare Indeterminismus beim radioaktiven Zerfall überhaupt bekannt ist, auf Quanten zurückzuführen zu sein. Sie können sich vorstellen, dass sich alle Kerne eines bestimmten Isotops auf der Erde derzeit in einem zufälligen Zustand eines vollständig deterministischen (vielleicht nicht quantenmechanischen, mechanischen) Systems befinden und sich chaotisch, aber deterministisch von Zustand zu Zustand ändern und schließlich a erreichen werden "Verfallszustand". Wenn das der Fall ist, dann ist der Satz von Bell in Bezug auf den radioaktiven Zerfall irrelevant.
Alles ist an der Wurzel Quanten, und nuklearer Zerfall findet auf subatomarer Ebene statt, also ist es die ganze Zeit Quanten.
dmckee: Ja, alles ist Quantum, aber das bedeutet nicht, dass irgendetwas scheinbar Indeterministisches auf Quantum zurückzuführen ist. Nehmen Sie das Wetter – es ist sehr schwer vorherzusagen, aber ich denke, die meisten Menschen würden zustimmen, dass dies nicht auf den potenziellen Indeterminismus der Quanten zurückzuführen ist, sondern auf „versteckte Variablen“ und die chaotische Natur des Systems. Und ich glaube nicht, dass die Leute sagen würden, dass Bells Theorem solche versteckten Variablen ausschließt. Meine Frage ist also, könnte der nukleare Zerfall dasselbe sein ... dh im Kern deterministisch?

Decay ist ziemlich gut verstanden. Sie können die Komponenten des Kerns so modellieren, dass sie in einem Brunnen eingeschlossen sind, und dann die Rate ermitteln, mit der der Wahrscheinlichkeitsstrom austritt.

Eine realistische QM-Interpretation würde dann sagen, dass die Welle tatsächlich austritt. Natürlich befindet sich die Welle im Konfigurationsraum, also ist es keine Welle wie eine elektromagnetische Welle.

Eine spezifische realistische QM-Interpretation wie dBB würde sagen, ob Sie zu einem bestimmten Zeitpunkt Wechselwirkungen mit den Zerfallsprodukten sehen, hängt davon ab, ob der Teil des Wahrscheinlichkeitsstroms, der die "wahre" Konfiguration der Partikel leitet, sie aus der Begrenzung geführt hat gut Konfiguration noch.

Was auch immer Ihre Interpretation oder deren Fehlen sein mag, der Zerfall ist nicht weniger oder mysteriöser als jede andere Quantendynamik.

Was Bell betrifft, geht es wirklich darum, einige gemeinsame Annahmen auszuschließen, z. B. bezüglich wiederholter Messungen, bei denen Ihre verborgenen Variablen Ihre Wahl einer Achse irgendwie nicht beeinflussen können, obwohl die verborgenen Variablen bestimmen können, wie sich jede andere Interaktion im Universum entwickelt. Sicher, es schließt bestimmte Theorien aus, aber jede andere Theorie ist immer noch auf dem Tisch, um verwendet oder nicht verwendet zu werden. Ich dachte, man müsste über 60 Jahre zurückgehen, um jemanden zu finden, der eine der Theorien mag, die Bell ausschließt. Aber offensichtlich weiß ich nicht wirklich, was andere Leute denken.

Grundsätzlich, wenn Sie sich nicht sicher waren, ob Sie eine versteckte Variable wollten und die einzigen Arten von versteckten Variablen, die Sie mochten, die Art waren, die Bell ausschloss, dann ist Bell hilfreich. Für alle, die sich nicht für versteckte Variablen interessieren oder andere mögen, bedeutet es fast nichts.

Und ich denke, fast jeder gehört zu dieser letzteren Gruppe, sie haben sich entweder bereits nicht um versteckte Variablen gekümmert oder sie wollten versteckte Variablen, die tatsächlich mit quantenmechanischen Beobachtungen übereinstimmen, und verwenden daher andere versteckte Variablen als die, die Bell in Betracht gezogen hat.

bearbeiten, um zu versuchen, klarer zu sein

Wenn Sie Detektoren herstellen können, ist der Wahrscheinlichkeitsstrom auf einen Detektor als die Rate messbar, die er abfeuert. Es ist also eine reale Sache, die jede Theorie vorhersagen muss, und sie tun es. Und wenn Sie sich den Wahrscheinlichkeitsstrom für ein Teilchen in einem Brunnen ansehen, können Sie die Zerfallsrate erhalten, die vollständig durch den Wahrscheinlichkeitsstrom außerhalb des Brunnens bestimmt wird.

Wenn Sie die Position als versteckte Variable haben, die passiv als sie selbst offenbart wird (nicht alle versteckten Variablen müssen das tun), dann sagt Ihnen der Strom plus diese versteckte Variable, wann sie zerfällt (und in welche Richtung die Zerfallsprodukte gehen).

Der Indeterminismus des Zerfalls wird also gelöst, indem akzeptiert wird, dass der Zerfall dadurch bestimmt wird, dass man weiß, wann Teilchendetektoren ausgelöst werden. Es wird also durch alles bestimmt, was die Position bestimmt, und das tut zum Beispiel dBB.

Wenn Sie den Zerfall als quantenmechanisch sehen möchten, kann der Quanten-Zeno-Effekt einen Zerfall verzögern, und zwar durch Anpassen des Wahrscheinlichkeitsstroms.

[...] Ich stimme zu, dass der Zerfall selbst "real" ist, aber ich habe mich nur gefragt, ob das zugrunde liegende Prinzip dahinter so gut verstanden ist, dass der scheinbare Indeterminismus notwendigerweise Quanten ist. Und liegt das nicht gerade an der hohen Komplexität der Teilchenwechselwirkungen im Kern [...]?

Nehmen Sie das Wetter – es ist sehr schwer vorherzusagen, aber ich denke, die meisten Menschen würden zustimmen, dass dies nicht auf den potenziellen Indeterminismus der Quanten zurückzuführen ist, sondern auf „versteckte Variablen“ und die chaotische Natur des Systems. Und ich glaube nicht, dass die Leute sagen würden, dass Bells Theorem solche versteckten Variablen ausschließt. Meine Frage ist also, könnte der nukleare Zerfall dasselbe sein ... dh im Kern deterministisch?

Wir reden vielleicht aneinander vorbei, da der Zerfall im Kern deterministisch und vollständig quantenhaft sein kann. Die Schrödinger-Gleichung ist vollständig deterministisch. Sie können beobachten, wie der sogenannte Wahrscheinlichkeitsstrom die Bewegung der Welle verfolgt. Sie werden überall Stromlinien sehen, die den Wahrscheinlichkeitsstrom tangieren, und Sie werden sehen, dass es die Welle der Welle ist, die der Barriere des Brunnens am nächsten ist, die zuerst austritt, und dass dann neue Teile näher kommen und dann die nächsten von diesen aussteigen.

Und sicher kann es ziemlich chaotisch sein, wenn mehrere Nukleonen darin herumspringen, aber es wird immer das letzte sein, das der Barriere am nächsten ist, das austritt. Und nichts davon hat irgendeine Wahrscheinlichkeit, dass es passiert. Die Welle tritt chaotisch und deterministisch aus dem Brunnen aus.

Die Wahrscheinlichkeit hängt mit der Rate zusammen, mit der Detektoren außerhalb des Kerns ausgelöst werden, was vom Strom dort draußen abhängt.

Und wenn ein Detektor auslöst, bedeutet das, dass sich seine Teile unterschiedlich entwickeln. Da der Strom also für die Konfiguration aller Teilchen bestimmt ist, entwickelt sich der Strom tatsächlich dort, wo sich auch der Detektor befindet. Und es entwickelt sich so, dass der Strom des Zerfallsprodukts mit dem Zustand des Detektors und den Dingen, mit denen der Detektor interagiert, verschränkt wird.

Sie können dies alles auf der Ebene der Schrödinger-Gleichung tun, alles deterministisch, keine Wahrscheinlichkeit, nur hier und da kleine Wellenstücke. Entwicklung nach der Schrödinger-Gleichung.

Die Wahrscheinlichkeit ergibt sich, wenn Sie die relative Häufigkeit verschiedener Ergebnisse in einem wiederholten Setup vergleichen. Wenn Sie dies tun möchten (was nicht erforderlich ist), können Sie auch das Modell modellieren, das die relative Frequenz verfolgt, sowie die einzelnen Detektoren modellieren und die einzelnen Nukleonen modellieren.

Das ist wirklich der Punkt, an dem die Wahrscheinlichkeit experimentell auftaucht, und wenn Sie also die getestete Theorie der Schrödinger-Gleichung auf den tatsächlichen experimentellen Aufbau anwenden, können Sie die Entwicklung des Subsystems modellieren, das die relative Frequenz verfolgt.

Wie jedes System, das dazu bestimmt ist, etwas anderes zu verfolgen, ist es so konzipiert, dass es eine grob robuste Reaktion hat, die empfindlich auf das reagiert, was es verfolgt, und unempfindlich gegenüber zufälligen anderen Dingen, die im Universum passieren. Das bedeutet, dass es einen Zustand entwickelt, dessen grobe Eigenschaften die gleichen sind, unabhängig davon, wie es zu dieser Summe gekommen ist, da dies unabhängig davon seine Unempfindlichkeit gegenüber lauten Einflüssen durch andere Dinge beinhalten soll.

Dinge, die mit dem groben Zustand des Detektors interagieren, erhalten also nur diese relative Häufigkeit.

Daraus ergibt sich die Wahrscheinlichkeit. Und wenn Sie zu faul sind, sich die Mühe zu machen, die tatsächlichen Geräte und Aggregatoren und das gesamte Ensemble von Nukleonen zu analysieren, dann gibt es sicher Abkürzungen (die so genannte Born-Regel), um die Ergebnisse des gesamten Prozesses zu beschreiben, ohne alles selbst zu tun.

Aber der erste Schritt ist, dass sich die Welle auf deterministische Weise entwickelt, insbesondere entwickelt sie sich deterministisch aus dem Kern heraus, bevor sie mit Detektoren interagiert, so dass ein Teil passiert, bevor die Born-Regeln beginnen, Ihre mathematische Modellierung zu vereinfachen (falls Sie sich dafür entscheiden Es).

OK, ja, ich weiß, dass Bells Theorem in Bezug auf das, was es ausschließt, an sich begrenzt ist. Aber meine Frage ist, ob es überhaupt auf den radioaktiven Zerfall zutrifft (oder bekanntermaßen zutrifft), dh ob der scheinbare Indeterminismus beim radioaktiven Zerfall bekanntermaßen vom Quantum herrührt (und nicht nur ein, sagen wir, klassisches Phänomen ist, an dem eines beteiligt ist). oder mehr Zustandsvariable in den Kernen, die wir nicht messen können, dh eine "klassische versteckte Variable").
@Morty Ich habe die Antwort bearbeitet, bin mir aber immer noch nicht sicher, was an meiner Antwort unklar ist. Wenn ich es herausfinde, werde ich es wieder reparieren.
Timaeus: Hi, ich stimme zu, dass der Zerfall selbst "real" ist, aber ich habe mich nur gefragt, ob das zugrunde liegende Prinzip dahinter so gut verstanden ist, dass der scheinbare Indeterminismus notwendigerweise Quanten ist. Und liegt das nicht nur an der hohen Komplexität der Teilchenwechselwirkungen im Kern (siehe meinen anderen Kommentar oben, wo ich es mit dem Wetter vergleiche)?
@Morty hat in der Antwort geantwortet