Teorii ale variabilelor ascunse
Această intrare sau secțiune despre subiectul fizicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
În fizică, teoriile variabilelor ascunse au fost dezvoltate în prezumția că mecanica cuantică , datorită caracterului ei ontologic din punct de vedere probabilistic , este o teorie incompletă.
Printre fizicienii care au propus această abordare se numără și Albert Einstein , care a pronunțat celebra frază „ Dumnezeu nu joacă zaruri ” [1] pentru că era ferm convins că orice teorie fizică ar trebui să poată descrie toate elementele realității și că prin urmare, mecanica cuantică a făcut parte dintr-o teorie deterministă mai fundamentală.
Descriere
Nedeterminism și variabile ascunse
O caracteristică fundamentală a mecanicii cuantice constă în faptul că este statistică , adică în exprimarea numai a probabilității cu care poate apărea o anumită configurație. Consecința este că același tip de măsurare, efectuat pe două sisteme care sunt aproximativ identice, poate duce la rezultate diferite. Apoi se pune întrebarea dacă mecanica cuantică așa cum se prezintă în prezent este o descriere incompletă a realității și dacă există o realitate ascunsă care se încadrează într-o teorie mai fundamentală, capabilă să prezică cu certitudine rezultatul unei măsurători. Dacă ar exista astfel de „variabile ascunse”, ar fi necesare noi fenomene fizice , necunoscute teoriei actuale și chiar ecuații noi pentru a le descrie, pentru a explica universul așa cum îl cunoaștem.
Deși determinismul a fost inițial una dintre motivațiile majore pentru căutarea teoriilor cu variabile ascunse, există câteva formulări nedeterministe care încearcă să propună o descriere a realității indiferent de formalismul mecanicii cuantice, precum mecanica stochastică a lui Edward Nelson .
Paradoxul EPR și teorema lui Bell
În 1935 , Einstein , Podolsky și Rosen au scris un articol de patru pagini [2] , cunoscut sub numele de paradoxul EPR (din inițialele autorilor), care a evidențiat necesitatea unei noi teorii care să înlocuiască mecanica cuantică, aducând ca dovadă a incompletitudinii sale , adică a prezenței variabilelor ascunse, a caracterului său nelocal , considerat tocmai paradoxal . Cu toate acestea, în 1964, John Bell a demonstrat cu teorema omonimă că, dacă ar exista variabile ascunse care au făcut teoria locală , unele configurații ar trebui să satisfacă anumite relații de inegalitate ( inegalitățile lui Bell ) neprevăzute de mecanica cuantică, adică rezultatele celor două teorii ar fi în parte diferită.
Unii fizicieni, precum Alain Aspect și Paul Kwiat , au efectuat experimente care au înregistrat încălcări ale inegalităților lui Bell pe 242 abateri standard [3] , obținând o certitudine științifică excelentă. Aceasta argumentează în favoarea mecanicii cuantice în interpretarea sa clasică , excluzând teoriile variabile locale ascunse (existența posibilă a celor nelocale rămâne deschisă).
Exemple
Teoria lui Bohm
O teorie a variabilelor ascunse care doreau să mențină consistența cu mecanica cuantică ar trebui să posede caracteristici nelocale, permițând existența unor relații cauzale instantanee, sau cel puțin mai rapide decât lumina , între entități fizice separate. Ca urmare a ideii de val de pilot de de Broglie , o interpretare a mecanicii cuantice s-a născut în 1952 , de către fizicianul și filosoful David Bohm , care este considerată și astăzi cea mai bine formulată teorie a variabilelor ascunse.
Pe baza ideii originale a lui de Broglie, Bohm a teoretizat că fiecare particulă , cum ar fi un electron , a fost asociată cu o undă de ghidare care îi guvernează mișcarea. Datorită acestei presupuneri, electronii au un comportament suficient de clar: atunci când se desfășoară celebrul experiment al fantei duble , aceștia trec printr-o fantă mai degrabă decât pe alta și alegerea lor nu este probabilistică, ci predeterminată, în timp ce unda asociată îi traversează pe ambele. fantele generând modelul de interferență.
Această perspectivă contrazice ideea evenimentelor locale care este utilizată atât în teoria atomică clasică, cât și în teoria relativității . Apoi duce la o viziune mai holistică , interactivă și care se pătrunde reciproc asupra lumii. De fapt, Bohm însuși a subliniat în ultimii săi ani de activitate aspectul cel mai tipic holistic al teoriei cuantice, abordând ideile studiilor lui Jiddu Krishnamurti și ale lui Karl Pribram privind funcționarea creierului .
Conflictele cu teoria relativității, nu numai în ceea ce privește non-localitatea, ci mai ales în ceea ce privește invarianța Lorentz , sunt considerate de susținătorii fizicii cuantice „convenționale” drept principala slăbiciune a teoriei lui Bohm [4] . Potrivit criticilor, ar părea să provină dintr-o forțare, adică ar fi fost structurată în mod deliberat pentru a face predicții care sunt în fiecare detaliu aceleași cu cele ale mecanicii cuantice. Pentru unii fizicieni cuantici, scopul lui Bohm nu ar fi fost să ofere o contrapropunere organică, ci pur și simplu să demonstreze că teoriile variabilelor ascunse sunt posibile.
Teoria lui T Hooft
Un alt tip de teorie deterministă [5] a fost introdus de Gerard 't Hooft , a cărui propunere a fost motivată de problemele întâmpinate la încercarea de a formula o teorie unificată a gravitației cuantice .
Rezultate experimentale
2007: măsurarea unui sistem de mai multe particule
Un studiu din 2007 reconstituie un set de traiectorii medii ale unei particule "Bohmian" care corespund traiectoriilor prezise de interpretarea Bohmian a mecanicii cuantice [6] .
Paradoxul traiectoriilor suprarealiste
În 2016, Aephraim Steinberg și echipa sa de la Universitatea din Toronto au publicat un articol în Science Advances care rezolvă experimental paradoxul traiectoriilor suprarealiste ale experimentului lui Young folosind fotoni încurcați [7] .
Notă
- ^ Scrisoare către Max Born , 4 decembrie 1926 , Albert Einstein Archives Arhivat 19 august 2010 la Internet Archive ., Reel 8, item 180
- ^ A. Einstein, B. Podolsky și N. Rosen, descrierea cuantică-mecanică a realității fizice poate fi considerată completă? ( 1935 ), Phys. Rev. 47 , 777-780
- ^ PG Kwiat și colab. (1999) Sursă ultrabrightă de fotoni încurcați în polarizare , Physical Review A 60 , R773-R776
- ^ "Există o anumită ironie aici asociată cu faptul că majoritatea fizicienilor (cel puțin, dintre cei care au auzit chiar de ea) resping teoria de Broglie - Bohm, deoarece este în mod explicit non-locală." T. Norsen, Comentariu la „Realizarea experimentală a GedankenExperiment cu alegere întârziată a lui Wheeler” , arxiv: quant-ph / 0611034v1
- ^ Gerard 't Hooft (1999) Gravitatea cuantică ca sistem determinist disipativ , clasă. Cant. Grav. 16 , 3263-3279
- ^ Paradoxul traiectoriilor fotonice suprarealiste a fost rezolvat , în lescienze.it , 22 februarie 2016. Adus 22 februarie 2016 .
- ^ (EN) Traiectorii bohmiene non-locale și suprarealiste experimentale , Advances in Science, American Association for the Advancement of Science. Adus la 22 februarie 2016 .
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Teorii variabile ascunse , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
