아인슈타인,포돌스키,로젠의 역설

1935 년 아인슈타인과 미국의 다른 두 물리학 자인 보리스 포돌 스키와 네이선 로젠은 한 쌍의 상호 작용하는 시스템에서 위치와 운동량을 측정하기위한 사고 실험을 분석했습니다. 기존의 양자 역학을 채용,그들은 이론이 물리적 현실에 대한 완전한 설명을 제공하지 않는다는 결론을 이끌어 몇 가지 놀라운 결과를 얻을. 역설적으로 보일 정도로 특이한 그들의 결과는 흠 잡을 데없는 추론에 기반을두고 있지만 이론이 불완전하다는 결론은 반드시 따르는 것은 아닙니다. 그들의 추론의 중심점을 유지하면서 봄은 자신의 실험을 단순화;이 토론은 자신의 계정을 다음과 같습니다.

양성자는 전자와 마찬가지로 스핀 1/2 을 가지므로 스핀 각운동량의 구성 요소를 측정하기 위해 어떤 방향을 선택하든 값은 항상+2/2 또는−2/2 입니다. (현재 논의는 스핀 각운동량에만 관련되며 스핀이라는 단어는 지금부터 생략됩니다.)그것은 가까운 근접에 0 과 동일한 총 각운동량 양성자의 쌍으로 구성된 시스템을 얻을 수있다. 따라서 양성자 중 하나에 대한 각운동량의 구성 요소 중 하나의 값이 선택된 방향을 따라+2/2 인 경우 다른 입자에 대해 동일한 방향의 구성 요소에 대한 값은−2/2 이어야합니다. 두 양성자가 멀리 떨어져있을 때까지 반대 방향으로 이동한다고 가정합니다. 시스템의 총 각운동량은 0 으로 유지되며,두 입자 각각에 대해 동일한 방향을 따라 각운동량의 구성 요소가 측정되면 결과는 동일한 값과 반대 값의 쌍입니다. 따라서 양성자 중 하나의 양을 측정 한 후에는 다른 양성자에 대해 예측할 수 있으며 두 번째 측정은 불필요합니다. 앞서 언급했듯이 수량을 측정하면 시스템의 상태가 변경됩니다. 따라서 양성자 1 에 대한 각운동량(엑스-구성 요소)을 측정하면 측정 후 양성자 1 의 상태는 에스엑스=+2/2 에 해당하고 양성자 2 의 상태는 에스엑스=−2/2 에 해당합니다. 그러나 각운동량의 구성 요소를 측정하기 위해 모든 방향을 선택할 수 있습니다. 어느 방향을 선택하든,측정 후 양성자 1 의 상태는 그 방향에 대한 각운동량의 명확한 구성 요소에 해당합니다. 게다가,양성자 2 는 동일한 성분에 대해 반대 값을 가져야하기 때문에,양성자 1 에 대한 측정은 두 입자가 수백만 킬로미터 떨어져있을 수 있고 동시에 서로 상호 작용하지 않는다는 사실에도 불구하고 선택된 방향에 대해 양성자 2 에 대한 명확한 상태를 초래한다. 아인슈타인과 그의 두 공동 작업자는이 결론이 너무 분명 그것이 기반이 된 양자 역학적 이론이 불완전해야 거짓이라고 생각했다. 그들은 올바른 이론은 고전 물리학의 결정론을 복원 할 몇 가지 숨겨진 변수 기능을 포함 할 것이라고 결론을 내렸다.

양자 이론과 고전 이론이 입자 쌍에 대한 각운동량을 설명하는 방법의 비교는 두 전망 사이의 근본적인 차이를 보여줍니다. 두 이론 모두에서 두 입자의 시스템이 총 각운동량이 0 인 경우 두 입자의 각 모멘텀은 동일하고 반대입니다. 각운동량의 구성 요소가 같은 방향을 따라 측정되는 경우 두 값은 수치 적으로 동일하며 하나는 양수이고 다른 하나는 음수입니다. 따라서 한 구성 요소가 측정되면 다른 구성 요소를 예측할 수 있습니다. 두 이론의 중요한 차이점은 고전 물리학에서 조사중인 시스템이 미리 측정되는 양을 보유했다고 가정한다는 것입니다. 측정은 시스템을 방해하지 않습니다;그것은 단지 기존의 상태를 알 수있다. 입자가 실제로 측정 전에 각운동량의 성분을 가지고 있다면,그러한 양은 숨겨진 변수를 구성 할 것입니다.

양자 역학이 예측하는 것처럼 자연이 행동합니까? 대답은 서로 다른 방향을 따라 두 개의 양성자에 대한 각도 모멘트의 구성 요소를 측정하여 그 사이의 각도로 측정 한 것입니다. 하나의 양성자에 대한 측정은 결과+2/2 또는−2/2 만 제공 할 수 있습니다. 이 실험은 그림 6 에서와 같이 고정 된 값을 가진 양성자 쌍에 대한 더하기 값과 빼기 값 사이의 상관 관계를 측정 한 다음 다른 값에 대한 측정을 반복하는 것으로 구성됩니다. 결과의 해석은 아일랜드 태생의 물리학 자 존 스튜어트 벨의 중요한 정리에 달려있다. 벨은 측정 된 각운동량이 플러스 또는 마이너스 결과를 제공하는지 여부를 결정하는 값으로 숨겨진 변수의 어떤 형태의 존재를 가정함으로써 시작되었습니다. 그는 더 나아가 지역성,즉 하나의 양성자(즉,양성자)에 대한 측정을 가정했습니다.,측정 방향의 선택)은 다른 양성자에 대한 측정 결과에 영향을 줄 수 없습니다. 이 두 가정 모두 고전적이고 상식적인 아이디어에 동의합니다. 그 후 매우 일반적으로 이러한 두 가지 가정이 특정 관계,지금 벨의 불평등으로 알려진,위에서 언급 한 상관 관계 값에 대한 이어질 것으로 나타났다. 실험은 양성자 대신 광자를 가진 여러 실험실에서 수행되었으며(분석은 비슷합니다),결과는 벨의 불평등이 위반되었다는 것을 상당히 결정적으로 보여줍니다. 즉,관찰 된 결과는 양자 역학의 결과와 일치하며 지역성의 개념에 기초한 숨겨진 변수(또는 결정 론적)이론에 의해 설명 될 수 없다. 하나는 두 양성자가 상관 된 쌍이며 하나의 측정이 얼마나 멀리 떨어져 있더라도 둘 다의 상태에 영향을 미친다는 결론을 내릴 수밖에 없습니다. 이것은 매우 독특한 것으로 하나를 공격 할 수 있지만,자연이 나타나는 방식입니다.

양성자 1 에 대한 측정 후 양성자 2 의 상태에 대한 영향은 순간적인 것으로 여겨진다;양성자 1 에서 측정 이벤트에 의해 시작된 광 신호가 양성자 2 에 도달하기 전에 효과가 일어난다. 알랭 측면과 파리에서 그의 동료는 1982 년 두 각도 모멘트 사이의 상관 관계가 고주파 스위칭 장치에 의해,매우 짧은 시간 간격 내에서 측정 된 독창적 인 실험으로이 결과를 보여 주었다. 이 간격은 광 신호가 두 측정 위치에서 한 입자에서 다른 입자로 이동하는 데 걸리는 시간보다 짧았습니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 어떤 메시지도 빛의 속도보다 더 큰 속도로 여행 할 수 없다고 말합니다. 따라서 첫 번째 양성자에 대한 측정 방향에 관한 정보가 측정이 이루어지기 전에 두 번째 양성자에 도달 할 수있는 방법은 없습니다.