TEHNOLOGIJA I ZNANOST

Einsteinov paradoks “Sablasno djelovanje na daljinu”

Preveo i uredio: Filip Dujmušić

Technology Review (link više nije aktivan)

Einsteinov izraz “sablasno djelovanje na daljinu” je postao sinonim za jednu od najslavnijih epizoda u povijesti fizike – njegovu borbu s Bohrom 1930-tih oko cjelovitosti teorije kvantne mehanike. Einsteinovo oružje u toj borbi bili su teorijski eksperimenti koje je dizajnirao kako bi istaknuo ono za što vjeruje da su nedostaci nove teorije. Najpoznatiji od njih je EPR paradoks, objavljen 1935. i imenovan po svojim izumiteljima: Einstein, Boris Podolsky i Nathan Rosen.

Paradoks uključuje par čestica povezanih čudnim kvantnim svojstvom isprepletenosti. Zaplitanje se događa kada su dvije čestice tako duboko povezane da dijele istu egzistenciju. U jeziku kvantne mehanike, one su opisane istom matematičkom relacijom poznatom po nazivu „valna funkcija“.

Zaplitanje nastaje kada su dvije čestice stvorene u istom mjestu i trenutku u prostoru.

Isprepletene čestice mogu se u prostoru jako udaljiti. Ali čak i tada, matematika pokazuje da mjerenje jedne čestice neposredno utječe na drugu, bez obzira na njihovu međusobnu udaljenost.

Albert Einstein i njegov suparnik Niels Bohr.
Uslikao ih je u svom domu fizičar Ehrenfest, najvjerovatnije za vrijeme 50. obljetnice Lorentzovog doktorata.

Einstein, Podolsky i Rosen istaknuli su da je to, prema specijalnoj teoriji relativnosti, nemoguće zbog čega kvantna mehanika mora biti pogrešna ili bar nepotpuna. Ovoj teoriji Einstein je nadjenuo poznati naziv „sablasno djelovanje na daljinu“.

EPR paradoks je zbunio Bohra i nije bio riješen sve do 1964., nedugo nakon Einsteinove smrti. CERNov fizičar John Bell konačno ga je riješio razmišljajući o isprepletenosti kao o posve novoj vrsti pojave, koju je nazvao “stranom”.

Osnovna Bellova ideja bila je da se o paradoksu razmišlja kao o prijenosu informacija. Zaplitanje omogućuje da jedna čestica trenutačno utječe na drugu, ali ne na način koji omogućuje klasičnoj informaciji da putuje brže od svjetlosti. Ovo je riješilo paradoks pomoću posebne relativnosti, ali je za sobom ostavilo mnogo nedoumica. Zanimljiva svojstva pojave isprepletenosti danas su predmet intenzivnih istraživanja u laboratorijima diljem svijeta.

Ali to nije cjelokupna priča, izjavio je Hrvoje Nikolić s Instituta Ruđer Bošković u Hrvatskoj. On otkriva da je Einstein nesvjesno nabasao na paradoks mnogo ranije, 1930. godine, iako se njegov prvi povijesni zapis pojavljuje 1935.

U to vrijeme Einstein je radio na paradoksu prezentiranom na 6. Solvayskoj konferenciji u Bruxellesu 1930. godine. Taj problem fokusirao se na Heisenbergovu neodređenost relacije između energije i vremena u kojem se navodi da je nemoguće mjeriti i jedno i drugo sa visokom preciznošću.

Da bi se suočio sa ovim, Einstein se dosjetio sljedećeg teorijskog eksperimenta. Zamislite kutiju koja se može brzo otvoriti i zatvoriti, a koja sadrži konačan broj fotona. Kada se otvori, kutija emitira jedan foton.

Vrijeme emisije može se mjeriti sa proizvoljnom točnošću – to je jednostavno vrijeme za koje je kutija bila otvorena. Prema kvantnoj mehanici, to ograničava rješenje s kojim se može mjeriti energija fotona.

Ali Einstein je istaknuo da se vrijeme emisije također može izmjeriti sa proizvoljnom preciznošću, ne preko mjerenja trajanja emisije, nego mjerenjem promjene energije kutije nakon emitiranja fotona, koja mora biti jednaka energiji fotona. Stoga je kvantna mehanika nepotpuna, izjavio je Einstein.

Prof. Albert Einstein

Einsteinov veliki suparnik, Bohr, dugo se bavio tim problemom, ali se na kraju dosjetio sljedećeg argumenta. Rekao je da upravo Einsteinova vlastita teorija opće relativnosti daje odgovor.

Budući da se mjerenje vremena odvija u gravitacijskom polju, greška vremena za koje je kutija otvorena mora ovisiti o njenoj lokaciji.

Neodređenost lokacije je dodatni čimbenik koji Einstein nije uzeo u obzir, a to je, prema Bohru, rješenje paradoksa. Ovog puta Einstein je pobijeđen.

Naravno, to nije zadovoljavajući odgovor modernom čovjeku. Razlog tome jest da kvantna mehanika zahtijeva cjelovitu teoriju opće relativnosti, ideju koju će moderni fizičari oštro odbaciti.

Nikolić izjavljuje da taj problem nikada nije zadovoljavajuće analiziran iz moderne perspektive. Do sada.

On smatra da je ispravno razmišljati o ukupnoj energiji sustava, koju čine energija kutije i energija fotona. Ukupna energija je konstantna i određena jednim matematičkim entitetom, čak i nakon emisije fotona.

Dakle, kutija i foton moraju biti isprepleteni.

Ova teza je odmah postavila problem koji je Einstein kasnije preformulirao u EPR paradoks. Mjerenje kutije neposredno utječe na foton i obrnuto – sablasno djelovanje na daljinu.

Iz tog razloga, paradoks foton je ekvivalent za EPR paradoks, smatra Nikolić. Da je Einstein to primijetio, mogao ga je preduhitriti.

To je zanimljiva povijesna bilješka jer je Bohrova pobjeda nad Einsteinom smatrana njegovim najvećim trijumfom.

Međutim, sada je lako vidjeti da su stvari mogle biti znatno drukčije da je Einstein preformulirao svoj ​​argument preko isprepletenosti.

Autorska prava© Matrix World 2011. do danas. Sva prava pridržana. Strogo je zabranjeno kopiranje, raspačavanje, ponovno objavljivanje ili izmjena bilo kakvog materijala koji se nalazi na blogu Matrix World bez prethodnog pisanog odobrenja dobivenog od uredništva Matrix World.