EPR-paradoxen: Einsteins kritik av kvantmekaniken och sammanflätning
Upptäck EPR-paradoxen: Einsteins kritik av kvantmekaniken, osäkerhetsprincipen och hur sammanflätning utmanar vår syn på verkligheten.
EPR-paradoxen är en klassisk och mycket inflytelserik kritik av kvantmekaniken. Den formulerades 1935 av Albert Einstein, Boris Podolsky och Nathan Rosen, och syftet var att visa att teorin enligt dem inte kunde vara en fullständig beskrivning av verkligheten. Deras invändning riktade sig särskilt mot den tolkning som utvecklats av Niels Bohr, Werner Heisenberg och andra inom Köpenhamnstolkningen.
Heisenbergs osäkerhetsprincip innebär att man inte kan känna till både en partikels position och rörelsemängd med godtycklig precision samtidigt. EPR-gruppen menade dock att detta inte nödvändigtvis betyder att partikeln saknar bestämda värden innan mätning. I deras resonemang tänkte man sig två partiklar som först samverkar och sedan separeras. Om man mäter den ena partikelns position borde man, enligt Einstein och hans kollegor, kunna dra slutsatser om den andra partikelns rörelsemängd, eftersom de två partiklarna hade ett gemensamt ursprung och därför borde vara beskrivna av samma underliggande verklighet.
Det som gjorde argumentet så provocerande var att kvantmekaniken tycks tillåta att en mätning på den ena partikeln omedelbart säger något om den andra, även om partiklarna befinner sig långt ifrån varandra. För Einstein var detta svårsmält, eftersom en sådan påverkan skulle verka ske snabbare än ljuset. Det stred mot hans idé om att fysikaliska effekter inte kan spridas ögonblickligen över stora avstånd. Han använde därför uttrycket “spooky action at a distance”, alltså något i stil med ”spöklik verkan på avstånd”.
Kvantmekaniken gav senare en annan tolkning: partiklar kan vara sammanflätade, vilket betyder att deras egenskaper är så starkt kopplade att de måste beskrivas som en gemensam helhet, även när de skiljs åt. Det handlar inte om vanlig kommunikation mellan partiklarna, utan om att deras tillstånd inte kan förstås separat. Erwin Schrödinger var en av dem som tidigt betonade hur märkligt detta fenomen är och gav det namnet Verschränkung, alltså sammanflätning. Han såg det som ett grundläggande drag i kvantvärlden snarare än som ett enkelt misstag i mätningen.
Senare blev EPR-paradoxen utgångspunkt för djupare forskning. John Stewart Bell visade matematiskt att ingen teori med lokala dolda variabler kan förklara alla de resultat som kvantmekaniken förutsäger. Det betyder att om man vill behålla idén om dolda variabler måste man acceptera något som går utöver vanlig lokal fysik. Experiment, särskilt från 1970-talet och framåt, har i stort sett bekräftat kvantmekanikens förutsägelser och stärkt bilden av att sammanflätning är en verklig och mätbar egenskap hos naturen.
Frågor och svar
F: Vad är EPR-paradoxen?
S: EPR-paradoxen är en tidig och stark kritik av kvantmekaniken som framfördes av Albert Einstein, Boris Podolsky och Nathan Rosen. De hävdade att Niels Bohr, Werner Heisenberg och andra forskare i Köpenhamn hade fel om osäkerhet.
F: Vad hävdade Heisenberg?
S: Heisenberg hävdade att man aldrig kan veta både position och rörelse (eller hastighet eller bana) för en atomstor eller mindre partikel vid en viss tidpunkt. Man trodde att en mätning av den ena skulle orsaka en förändring av den andra, så de kunde inte mätas samtidigt.
F: Hur svarade Einstein på detta påstående?
S: Einstein sade att om två mycket små partiklar klistras ihop efter att ha fått sina vikter uppmätta och sedan ges en knuff innan de bryts isär igen, borde de ha positioner och hastigheter som är relaterade till varandra. Om man därför mäter positionen för en partikel, även om den förstör sin hastighet i samband med detta, måste den ändå ha haft en bestämd hastighet före mätningen.
F: Vilken förklaring föreslog Erwin Schrödinger för denna paradox?
S: Erwin Schrödinger föreslog att förhållandet mellan position och hastighet kanske gradvis skulle försvinna på något sätt; han kallade denna förbindelse mellan två partiklar för "förvirring". Detta fenomen kallades av Einstein för "spooky action at a distance" (spöklik verkan på avstånd).
F: Trodde Einstein att det fanns en sammanflätning?
Svar: Nej, Einstein hade inget sätt att veta att framtida experiment skulle visa att det finns en sammanflätning.
Fråga: Vem bevisade matematiskt att entanglement existerar?
Svar: John Stewart Bell visade matematiskt att det inte finns något sätt för dolda variabler att förklara experimentella resultat som visar att det finns en koppling.
Sök