آزمایش فکری اینشتین-پودولسکی-روزن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
EPR thought experiment.svg

در مکانیک کوانتومی، آزمایش فکری اینشتین-پودولسکی-روزن یا آزمایش فکری EPR یا پارادکس EPR آزمایشی فکری است که بنیادهای فلسفی مکانیک کوانتومی را به چالش می‌کشد. این آزمایش فکری را در سال ۱۹۳۵ آلبرت اینشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن در مقاله‌ای نوشتند تا نشان دهند که مکانیک کوانتومی نظریهٔ فیزیکی کاملی نیست.

به گفتهٔ نویسندگان مقاله، آزمایش EPR به دوگانگی زیر می‌انجامد:

۱. نتیجهٔ آزمایشی که روی بخش (الف) از یک سیستم کوانتومی انجام می‌شود، روی واقعیت فیزیکیِ بخش (ب) آزمایش که در فاصلهٔ دوری قرار دارد تأثیر غیرموضعی[۱] می‌گذارد، به این معنی که مکانیک کوانتومی می‌تواند نتیجهٔ اندازه‌گیری را در بخش (ب) پیش‌بینی کند. یا...
۲. مکانیک کوانتومی نظریهٔ کاملی نیست، به این معنی که بخشی از واقعیت فیزیکیِ بخش (ب) را نمی‌توان با مکانیک کوانتومی توصیف کرد (و متغیرهای دیگری برای توصیف آن نیاز است).

شرح آزمایش[ویرایش]

آزمایش EPR دربارهٔ اندازه‌گیری روی حالت‌های درهم‌تنیده است. چشمه‌ای داریم که یک جفت الکترون را می‌گسیلد. یکی از الکترون‌ها به مقصد A می‌رود که مشاهده‌گری به نام آزیتا آن‌جاست، و الکترون دوم به مقصد B می‌رود که مشاهده‌گری به نام بابک در آن نشسته است.[۲] بر اساس مکانیک کوانتومی، می‌توانیم کاری کنیم که الکترون‌های گسیل‌شده در حالت کوانتومی اسپین تک‌تایی[۳] باشند. حالت تک‌تایی برهم‌نهی کوانتومی دو حالت I و II است. در حالت I اسپین الکترون اول بالاست و اسپین دومی پایین است، و در حالت II اسپین الکترون اول پایین و اسپین دومی بالا است (بالا و پایین را در راستای محور فرضی z می‌سنجیم. از همین رو، نمی‌توان حالتی را انگاشت که اسپین هردو الکترون در یک جهت باشد. چنین حالتی را حالت درهم‌تنیده می‌نامند.

حال آزیتا اسپین الکترون خود را در راستای z می‌سنجد. او یکی از نتیجه‌های ممکن را خواهد دید: +\hbar/2 یا -\hbar/2. فرض کنیم که +\hbar/2 را دیده است. براساس مکانیک کوانتومی، حالت کوانتومی این سیستم دوالکترونی به حالت I فروکاسته خواهد شد. (تفسیرهای گوناگون مکانیک کوانتومی این فرایند را با زبان‌های متفاوتی بازمی‌گویند، ولی نتیجهٔ پایانی یکسان است.) حالت کوانتومی نتیجهٔ هر اندازه‌گیری روی سیستم را مشخص می‌کند. در مثال ما، اگر بابک اسپین الکترونش را بسنجد، به احتمال ۱۰۰٪ اسپین را -\hbar/2 خواهد یافت. به همین ترتیب اگر آزیتا اسپین را -\hbar/2 می‌دید، بابک +\hbar/2 به دست می‌آورد.

اما الکترونِ بابک از کجا بداند که چه مقداری در راستای z داشته باشد؟ براساس تفسیر کپنهاکی، تابع موج باید درست پس از اندازه‌گیری فروبکاهد. بنابراین یا باید تأثیر از راه دور رخ دهد (نقض موضعیت) یا این که الکترون پیش از اندازه‌گیری بداند که چه اسپینی دارد (متغیرهای نهان).

مبانی فلسفی آزمایش EPR[ویرایش]

بررسی و بازخوانی این مقالة کلاسیک از سرفصل‌های درسی دوره‌های فلسفة فیزیک و فلسفة مکانیک کوانتوم است. در سال 1935 ارایه شد. در این سال، اینشتین، پادولسکی و روزن در مقاله ای تحت عنوان " آیا توصیف مکانیک کوانتوم از واقعیت فیزیکی را می توان کامل دانست؟ "، که بعدها به مقالة EPR معروف شد، نتیجه گرفتند که این توصیف کامل نیست. با توجه به اینکه نمی توان به سادگی ادعا کرد که هیچ نظریة علمی تصویر کاملی از همة پدیدارها ارایه می دهد، این پرسش پیش می آید که پس تأکید بر این امر در مکانیک کوانتوم به چه معناست؟ در واقع "کامل" بودن در مقالة EPR، به توصیفی که تابع موج از حالت سیستم می دهد، مربوط می شود. ساختار منطقی مقاله با مقدمه‌های فیزیکی-معرفت شناختیِ (a1) و (a2) آغاز می شود: (a1): شرط لازم برای کامل بودن یک نظریة فیزیکی :" هر عنصری از واقعیت فیزیکی باید نمایش متناظری در نظریة فیزیکی داشته باشد." ( a2) شرط کافی برای واقعیت فیزیکی: " اگر بدون اختلال سیستم بتوانیم با قطعیت (احتمال برابر 1) مقدار یک کمیت فیزیکی را اندازه بگیریم، آنگاه عنصری از واقعیت فیزیکی متناظر با این کمیت فیزیکی وجود دارد." به اعتقاد EPR، ” عناصر واقعیت فیزیکی را نباید با ملاحظات فلسفی پیشینی تعریف کرد، بلکه باید آن را با توسل به نتایج آزمایش و اندازه گیری مشخص کرد.“ نویسندگان مقاله متذکر شدند که شاید کسی معیار واقعیت را به این جهت که به قدر کافی مانع (restrictive) نیست مورد انتقاد قرار دهد؛ یعنی ممکن است گفته شود که کمیات فیزیکی را تنها زمانی می توان بعنوان عناصر همزمان فیزیکی واقعی در نظر گرفت که بطور همزمان اندازه گیری یا پیش بینی شوند. اما اگر شرط واقعیت فیزیکی اینقدر محدودکننده باشد، واقعیت P و Q مربوط به ذرة دوم وابسته به فرایند اندازه گیری انجام گرفته روی سیستم اول، که سیستم دوم را مختل نمی‌کند، می‌شود و این تعریف از واقعیت فیزیکی، از نظر نویسندگان مقاله، تعریف معقولی به نظر نمی‌رسد. البته نسخة نهایی این مقاله توسط پودولسکی تنظیم شد و اینشتین قبل از چاپ مقاله آن را ندید، و از این بابت بعداً از ساختار مقاله و محورهای مورد تأکید مقاله اظهار ناخرسندی کردو خود روایت‌های دیگری ازاین برهان عرضه کرد.[۴]]"

یادداشت‌ها[ویرایش]

  1. non-local
  2. نام‌های «بابک» و «آزیتا» به جای Alice و Bob به کار می‌روند. این نام‌ها را نخستین بار دکتر وحید کریمی‌پور در درسنامه‌هایش در محاسبات کوانتومی در دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف به کار برده است.
  3. Spin singlet
  4. منصوری، علیرضا (1385)، "تحلیل فلسفی منطقی برهان EPR "، ذهن، ش 28، صص. 142-107، همچنین در سایت "[آفتاب http://www.aftab.ir/articles/religion/philosophy/c7c1223895058_epr_p1.php

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

منصوری، علیرضا (1385)، "تحلیل فلسفی منطقی برهان EPR "، ذهن، 1385، ش 28، صص. 142-107، همچنین در "[آفتاب http://www.aftab.ir/articles/religion/philosophy/c7c1223895058_epr_p1.php]"

مقاله‌های برگزیده[ویرایش]

  • A. Aspect, Bell's inequality test: more ideal than ever, Nature 398 189 (1999). [۱]
  • J.S. Bell, On the Einstein-Poldolsky-Rosen paradox, Physics 1 195 (1964).
  • J.S. Bell, Bertlmann's Socks and the Nature of Reality. Journal de Physique 42 (1981).
  • N. Bohr, Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?, Phys. Rev. 48, 696 (1935) [۲]
  • P.H. Eberhard, Bell's theorem without hidden variables. Nuovo Cimento 38B1 75 (1977).
  • P.H. Eberhard, Bell's theorem and the different concepts of locality. Nuovo Cimento 46B 392 (1978).
  • A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev. 47 777 (1935). [۳]
  • A. Fine, Hidden Variables, Joint Probability, and the Bell Inequalities. Phys. Rev. Lett. 48, 291 (1982).[۴]
  • A. Fine, Do Correlations need to be explained?, in Philosophical Consequences of Quantum Theory: Reflections on Bell's Theorem, edited by Cushing & McMullin (University of Notre Dame Press, 1986).
  • L. Hardy, Nonlocality for two particles without inequalities for almost all entangled states. Phys. Rev. Lett. 71 1665 (1993).[۵]
  • M. Mizuki, A classical interpretation of Bell's inequality. Annales de la Fondation Louis de Broglie 26 683 (2001).
  • P. Pluch, "Theory for Quantum Probability", PhD Thesis University of Klagenfurt (2006)
  • M. A. Rowe, D. Kielpinski, V. Meyer, C. A. Sackett, W. M. Itano, C. Monroe and D. J. Wineland, Experimental violation of a Bell's inequality with efficient detection, Nature 409, 791-794 (۱۵ فوریه 2001). [۶]
  • M. Smerlak, C. Rovelli, Relational EPR [۷]

کتاب‌ها[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]