Greșeala genială al lui Einstein: Stări inseparabile - Chad Orzel

Lecția completă: http://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel

Când te gândești la Einstein și fizică, probabil E=mc^2 este primul lucru care îți vine în minte. Totuși, cea mai mare contribuție a sa în domeniu a fost o notă de subsol filozofică dintr-o lucrare al cărei co-autor era și el, publicată în1935, și care s-a dovedit a fi greșită. Chad Orzel detaliază paradoxul „EPR” și perspectivele sale asupra fenomenelor ciudate ale stărilor inseparabile.

Lecție de Chad Orzel, animație de Gunborb/Banyai.

Albert Einstein a avut un rol important
în lansarea mecanicii cuantice

prin teoria sa
despre efectul fotoelectric,

dar a rămas dezamăgit
de implicarea filozofică a acesteia.

Și totuși cei mai mulți ne amintim
de derivarea E=MC^2,

ultima sa contribuție majoră în fizică
a fost o lucrare din 1935,

coautori fiind colegii săi tineri,
Boris Podolsky și Nathan Rosen.

Considerată o notă de subsol filosofică
ciudată din anii 1980,

paradoxul EPR a devenit important
pentru interpretarea fizicii cuantice,

descris ca un fenomen straniu

cunoscut azi sub numele
de Inseparabilitate cuantică.

Lucrarea începe prin examinarea
a două particule,

ambele cu două proprietăți măsurabile.

Ambele măsurători au
două rezultate posibile

cu probabilitate egală.

Să denumim zero sau unu
prima proprietate

și A sau B pe a doua.

Odată ce măsurătoarea e făcută,

măsurătorile ulterioare ale proprietății
în aceeași particulă

vor da același rezultat.

Ciudat la acest scenariu

nu e doar faptul că starea
unei singure particule

e nedeterminată până nu e măsurată,

ci și că măsurătoarea determină starea.

Mai mult, măsurătorile
își afectează starea reciproc.

Dacă măsori o particulă în stadiul 1,

urmat de al doilea tip de măsurătoare,

sunt 50% șanse să obții A sau B,

iar dacă repeți prima măsurătoare,

sunt 50% să obții zero,

chiar dacă particula a mai fost măsurată.

Deci, comutarea proprietății măsurate
amestecă rezultatul original,

permițând obținerea unei valori aleatorii.

Lucrurile devin și mai ciudate,
când analizezi ambele particule.

Ambele particule vor produce
rezultate aleatorii,

dar dacă le compari,

vei descoperi că acestea
sunt corelate perfect.

De exemplu, dacă ambele particule
sunt măsurate la zero,

relația va ține pentru totdeauna.

Stările celor două sunt inseparabile.

Măsurarea uneia o va da pe cealaltă
cu o certitudine absolută.

Această proprietate sfidează faimoasa
teorie a relativității al lui Einstein,

deoarece nimic nu limitează
distanța dintre particule.

Dacă o măsori pe prima
la amiază în New York,

iar pe cealaltă o nanosecundă mai târziu
în San Francisco,

vei obține exact același rezultat.

Dacă măsurătoarea determină valoarea,

aceasta ar presupune trimiterea
unui semnal către cealaltă particulă

de 13 milioane de ori
mai mare decât viteza luminii,

ceea ce, conform relativității,
este imposibil.

De aceea Einstein a respins teoria
ca fiind „spuckafte ferwirklung”

sau „acțiunea înfricoșătoare
de la distanță”.

A decis că mecanica cuantică
e incompletă,

o aproximare a unei realități profunde
în care ambele particule

au stări predeterminate ce sunt ascunse.

Suporterii teoriei cuantice ortodoxe
conduși de Niels Bohr

au susținut că stadiile cuantice
sunt fundamental nedeterminate,

iar inseparabilitatea permite
starea unei particule

să depindă de cea
a partenerului îndepărtat.

Timp de 30 de ani fizica
a fost într-un impas,

până John Bell a realizat că soluția
pentru testarea paradoxului EPR

era verificarea cazurilor care implicau
măsurători diferite ale particulelor.

Teoriile variabile locale ascunse
favorizate de Einstein, Podolsky și Rosen,

limitează cât de des poți obține
drept rezultat 1A sau B0,

deoarece rezultatele
ar trebui definite în avans.

Bell a arătat că abordarea cuantică pură,

unde starea e cu adevărat nedeterminată
până când se măsoară,

are limite diferite
și prezice rezultate mixte,

care sunt imposibile
într-un scenariu predeterminat.

Odată ce Bell a realizat
cum să testeze paradoxul EPR,

fizicienii au făcut-o.

Începând cu John Clauster în anii '70,
și Alain Aspect în anii '80,

zeci de experimente
au testat paradoxul EPR,

și toate au ajuns la aceeași concluzie:

mecanica cuantică este corectă.

Corelația dintre stările nedeterminate
ale particulelor inseparabile sunt reale,

și nu pot fi explicate
prin nicio variabilă mai profundă.

Paradoxul EPR s-a dovedit a fi greșit,
dar strălucit.

Îndrumând fizicienii să se gândească
mai profund la bazele fizicii cuantice,

a condus la elaborarea
ulterioară a teoriei

și ajutat cercetarea
în domeniul cuanticii informaționale,

un domeniu înfloritor, cu potențialul
de a dezvolta computere de mare putere.

Din păcate rezultatele
obținute la întâmplare

previn scenariile science-fiction,

ca folosirea particulelor pentru
a trimite mesaje mai rapid decât lumina.

Deci relativitatea este sigură,
deocamdată.

Dar universul cuantic e mult mai ciudat
decât voia Einstein să creadă .