Kvantum-összefonódás: hol értettem félre?

Anno Bohr és Einstein között alakult ki vita, hogy hogyan kell értelmezni az összefonódott részecskepárok viselkedését.

Einstein képviselte nagyjából azt az értelmezést, amit te is. A két részecske tulajdonságai a létrejöttük pillanatában eldől, így ha egyik golyót megvizsgálva azt látjuk, hogy az piros, akkor semmi meglepő nincs azon, hogy a másikat kéknek találjuk, nem kell ehhez kapcsolatban lennie a két részecskének. Magyarán, kérem oszoljanak, nincs itt semmi látnivaló. (Hozzá kell tenni, hogy bár részben Einstein alapozta meg a kvantummechanika létrejöttét, ő maga nem igazán szívlelte az egészet, erősen szkeptikus volt abban, hogy ez az elmélet a valóságot írja-e le. Ugye ez nyilvánul meg abban a sokak által „Isten nem vet kockát.” idézetben is. Ő azt írta Bohrnak: „A kvantummechanika kifejezetten impozáns. De egy belső hangocska nekem azt súgja, hogy még nem az igazi. A teória sokat elárul, de igazán nem visz minket közelebb az „öreg” titkaihoz. Mindenesetre, meggyőződésem, hogy ő nem dobál kockákat.”)

Viszont a határozatlansági-elv miatt nem lehet ismerni egy részecskének két különböző tulajdonságát, például a két spinjét. Bohr álláspontja az volt, hogy egy részecske egy adott tulajdonsága csak a mérés pillanatában válik határozottá, amíg nem mérjük meg, addig a tulajdonságát egy hullámfüggvénnyel lehet leírni, a mérés során omlik össze ez a hullámfüggvény. Ilyen módon ha az egyik részecskének megmérem az egyik spinjét, az el kell hogy rontsa a másik spinjét is, de nem csak az övét, hanem a vele összefonódott részecskéét is.

Einstein értelmezése sokkal inkább tűnik logikusnak, viszont a határozatlansági-elvvel nem tud mit kezdeni. Márpedig más jelenségek csak ezzel az elvvel magyarázhatóak (például az alagúthatás). Einstein egy sokkal inkább determinisztikus, a klasszikus fizikához jobban közelítő képet alakított ki erről, és azt gondolta, hogy az igazi probléma magában a kvantumfizikában, mint modellben keresendő, az az, ami bár sok jelenséget képes leírni, de azt gondolta, hogy maga az elmélet úgy ahogy van egy tévedés, és idővel ki fog derülni, hogy tarthatatlan.

Amíg éltek, addig nem tudtak olyan kísérletet kitalálni, amivel el lehetett volna dönteni, hogy melyik álláspont helyes, és melyik nem. Csak 1964-ben – Einstein és Bohr halála után – sikerült John Bellnek felírni egy olyan egyenlőtlenséget, amely módot adott arra, hogy eldöntse a kérdést. 1982-ig kellett várni, hogy a kísérletet ténylegesen is elvégezzék, ebből viszont az derült ki, hogy Bohr elképzelése tűnik igaznak, a megfigyelések eredményével összevág Bohr elképzelése, míg Einsteiné nem. Utána is lefolyt sok víz a Dunán, időközben a kvantumfizika is fejlődött, egyre több eredmény erősíti meg azt az interpretációt, amit ma használunk. Tudjuk, hogy nagy valószínűséggel valami nem stimmel ezzel az interpretációval, de valahogy makacsul működni látszik.

Emiatt tárgyaljuk ma úgy a jelenséget, ahogy. Ebben az értelmezésben viszont a két részecske állapota nem meghatározott a mérés pillanatáig, nem tudjuk, hogy ha mondjuk ugyanazt a részecskét más helyen és időben mérnénk meg, akkor is ugyanazt a tulajdonságot mérnénk-e. Ha viszont ez így van, akkor a két részecske között valamiféle információnak kell átadódnia, amely hatás nem hogy fénysebességnél gyorsabb, kvázi azonnali, de bizonyos kísérleti konstrukciók arra engednek következtetni, hogy ez a hatás akár retroaktív is lehet, mintha ez a kapcsolat független lenne a két részecske idejétől, így a jelenség kvázi a kauzalitást is kikezdi bizonyos értelmezés alapján.

Hogy mi történik pontosan, azt nem tudjuk. Amit valójában mérni tudunk, azok megfelelnek a világot leíró elméleteinknek. Ez alapján a két részecske információt kell, hogy cseréljen. De hogy hogyan? Sok hipotézis született már erről, de valahogy az egyik sem az igazi, így bátran állíthatjuk, hogy fogalmunk sincs. Ezért is érdekes a kérdéskör, de egyelőre nem is nagyon tudunk módszer, amivel ez a jelenség vizsgálható lenne úgy, hogy erről többet tudjunk meg. Lehet, hogy egyszer majd lesz egy elmélet, ami lefedi ezt a jelenséget is, amiben ez a furcsa jelenség teljesen érthetővé fog válni, de egyelőre nincs. Addig nem tudunk mást, mint hogy elfogadjuk, hogy a jelenség létezik, de nincs modellünk arra, hogy ennek a mikéntjét leírjuk.

Viszont a kibontás pillanatáig a*piros+b*kék kevert állapotban van, aztán beomlik piros vagy kék tiszta állapotba. Így mondjuk szépen :D

De információt küldeni nem lehet vele, speciális relativitással konzisztens.

Márpedig még mindig nagy remények fűződnek az ilyen kommunikációhoz, részben éppen a nulla idejű adatátvitel miatt (persz a fizikánknak nem ellentmondó ok a távolságtól független átvitel, vagyis a távolsággal nem növekvő energiaigény).

Mai fizikánk szerint lehetetlen, a kauzalitás megtörhetetlen törvénynek tűnik, mégis.

[link]