הפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

הפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן הוא ניסוי מחשבתי שבא לתקוף את מכניקת הקוונטים באמצעות תוצאתו הפרדוקסלית. הפרדוקס קרוי על שמם של אלברט איינשטיין, בוריס פודולסקי ונתן רוזן, שלושת הפיזיקאים שפירסמו פרדוקס זה, בשנת 1935, במאמר שכותרתו "האם תיאור קוונטי של המציאות הפיזיקלית יכול להיחשב שלם?". הפרדוקס ידוע בקיצור בשם "פרדוקס EPR", בהתאם לאות הראשונה בשמות המשפחה של יוצריו, ולעתים הוא קרוי "פרדוקס EPRB", כאשר האות הנוספת מייצגת את הפיזיקאי דייוויד בוהם, ששיפר את ניסוח הפרדוקס.

[עריכה] תיאור איכותי של הפרדוקס ומשמעותו

הסיבה לניסוח הפרדוקס היא שאיינשטיין ומדענים אחרים חשו התנגדות רבה למכניקת הקוונטים, עקב האקראיות שבבסיסה (ידועה אמרתו של איינשטיין "אלוהים אינו משחק בקוביה") והפרתה עקרונות פילוסופיים-מדעיים קלאסיים. מאמר זה נחשב למתקפה המצליחה ביותר שלו על מכניקת הקוונטים.

הפרדוקס ממקד את תשומת הלב לתופעה ידועה במכניקת הקוונטים, לפיה מאורעות המתרחשים במרחק זה מזה משפיעים מיידית זה על זה, חרף המרחק המפריד ביניהם. תוצאה זו נמצאת בסתירה ל"עקרון הלוקליות" הקלאסי לפיו שינוי במערכת מסוימת לא ישפיע מיידית על מערכת אחרת המרוחקת ממנה. תורת היחסות הפרטית קובעת את מהירות האור כגבול עליון למהירות ההשפעה - לא רק חומר אלא אפילו מידע לא יכול לנוע מעל מהירות זו. אי לכך התחזית של תורת הקוונטים סותרת לכאורה את תורת היחסות. כחיזוק לתחזיות ה"קלאסיות" (שדוחות את התחזיות הקוואנטיות) נוסח בשנת 1964 אי-שויון בל על-ידי הפיזיקאי ג'ון סטיוארט בל שמאפיין בצורה מתמטית את מידת הסיבתיות והלוקליות של תאוריה פיזיקלית.

מרבית הפיזיקאים כיום חושבים שהלוקליות נשברת ואי-שיוויון בל מופר, לאור תוצאות ניסויים שאיששו דווקא את התחזיות של מכניקת הקוונטים ולא את התחזיות ה"קלאסיות". לפיכך למעשה מה שנקרא "הפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן" אינו פרדוקס לוגי.

[עריכה] תיאור כמותי של הפרדוקס

בגרסת בוהם, הפרדוקס משתמש במצב שזור של אנטי-קורלציה מוחלטת בין זוג ספינים (ספין יכול לקבל רק שתי תוצאות אפשריות במדידה: "מעלה" (ספין חיובי) או "מטה" (ספין שלילי). מצב EPR הוא

\ | \mbox{EPR} \rang = \frac{1}{\sqrt{2}} \left( | \uparrow  \rang _1 | \downarrow \rang _2 - | \downarrow \rang _1 | \uparrow \rang _2 \right)

מצב זה אומר שאם בחלקיק הראשון נמדוד "מעלה", אזי בחלקיק השני נקבל בהכרח "מטה" (ולהפך).

הרעיון הוא לשלוח את שני החלקיקים לשני מקומות רחוקים מאוד זה מזה ואז לבצע מדידה על אחד מהם. חוקי מכניקת הקוונטים מראים שפונקציית הגל של החלקיק השני תקרוס מיד (כי היא שזורה לזאת של החלקיק הראשון). קריסה מיידית זו של פונקציית הגל היא השפעה מיידית של אירוע אחד על אירוע שני הנמצא מחוץ לקונוס האור שלו - דבר המנוגד ברוחו לעקרון הלוקליות של תורת היחסות הפרטית. ברם, ניתן להראות שאי אפשר להעביר מידע בצורה זו ולכן עקרון לוקליות חלש יותר ("מידע לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור") נשמר.

[עריכה] קישורים חיצוניים