EPR paradox: Einsteinova kritika kvantovej fyziky
Einsteinov EPR paradox spochybňoval úplnosť kvantovej fyziky a viedol k diskusii o prepojení (entanglement), neurčitosti a skrytých premenných. Video Behiela predstavuje tento legendárny argument z roku 1935.
Video od Richarda Behiela sa ponorí do legendárneho dokumentu z roku 1935, ktorý priniesol na svetlo tzv. EPR paradox (Einstein, Podolsky, Rosen). Toto dielo vyvolalo rozsiahlu diskusiu o úplnosti kvantovej fyziky a položilo základy pre ďalšie výskumy v oblasti kvantovej mechaniky. V tomto článku si zhrnieme kľúčové myšlienky prezentované vo videu a pokúsime sa pochopiť, čo vlastne ten paradox znamená a prečo bol taký významný. Video tiež pripravuje pôdu pre ďalšie video o Bellovom tvrdení, ktoré tieto otázky ešte viac komplikuje a zároveň prináša nové pohľady na kvantový svet.
Kľúčové poznatky
- EPR paradox: Vychádza z myšlienky, že ak je kvantová fyzika úplná, potom by mali existovať všetky "prvky reality" – vlastnosti objektov, ktoré môžeme s určitosťou predpovedať bez toho, aby sme systém narušili.
- Neurčitostný princíp: Kvantová mechanika však prináša neurčitostný princíp, ktorý hovorí, že nemôžeme zároveň presne poznať polohu a hybnosť častice. To vedie k dileme: je kvantová fyzika neúplná alebo sa vlastnosti častíc nedajú mať súčasne?
- Entanglement (prepojenie): EPR paradox sa najvýraznejšie prejavuje pri prepojených (entangled) systémoch, kde stav jedného systému okamžite ovplyvňuje stav druhého, bez ohľadu na vzdialenosť.
- Einsteinova kritika: Einstein veril v "lokálnu kauzalitu" – myšlienku, že udalosti môžu byť ovplyvnené iba ich okolitým prostredím. EPR paradox podľa neho naznačoval, že kvantová fyzika porušuje túto zásadu.
- Bellovo tvrdenie: Bellovo tvrdenie (ktoré bude predmetom ďalšieho videa) ukazuje, že ak by existovali "skryté premenné" – vlastnosti, ktoré kvantová mechanika neberie do úvahy – tak by sa dalo experimentálne overiť.
Definícia reality a predvídateľnosť
EPR argument vychádza z definície „reality“. Podľa nich je niečo „reálnym“ prvkom, ak ho môžeme s určitosťou predpovedať bez toho, aby sme systém narušili. Predstavte si napríklad elektrón v atóme vodíka. Ak vieme, že sa nachádza v určitom energetickom stave, môžeme s istotou predpovedať jeho správanie a vlastnosti. To znamená, že jeho energetický stav je „reálnym“ prvkom.
Neurčitostný princíp a kvantová mechanika
Kvantová mechanika však prináša komplikácie. Ak sa pokúšime presne zmerať polohu elektrónu, narušíme jeho hybnosť a naopak. To je známe ako neurčitostný princíp – nemôžeme súčasne poznať obe vlastnosti s absolútnou presnosťou. To vedie k otázke: Ak nemôžeme súčasne poznať polohu a hybnosť, znamená to, že tieto vlastnosti neexistujú súčasne?
Entanglement a „strašidelná akcia na diaľku“
Najväčší problém nastáva pri prepojených (entangled) systémoch. Predstavte si dve častice, ktoré sú prepojené tak, že ich stavy sú navzájom závislé, bez ohľadu na to, ako ďaleko od seba sa nachádzajú. Ak zmeriate vlastnosť jednej častice, okamžite ovplyvníte stav druhej, aj keď ju nemôžete fyzicky kontaktovať. Einstein nazval tento jav „strašidelnou akciou na diaľku“ a považoval ho za dôkaz, že kvantová mechanika je neúplná.
EPR paradox: Iné možnosti?
EPR argumentovali, že ak je kvantová mechanika úplná, potom by mali existovať skryté premenné – vlastnosti, ktoré kvantová mechanika neberie do úvahy a ktoré určujú stav častíc už pred meraním. Tieto skryté premenné by umožnili súčasne poznať polohu a hybnosť častíc, čím by sa vyriešil paradox.
Bellovo tvrdenie: Experimentálne overenie?
Bellovo tvrdenie však ukázalo, že ak existujú skryté premenné, tak by sa dalo experimentálne overiť, či ich existencia je v súlade s kvantovou mechanikou. Experimenty, ktoré boli vykonané po Bellovom tvrdení, naznačili, že skryté premenné neexistujú a kvantová mechanika je správna aj napriek tomu, že porušuje náš intuitívny pohľad na realitu.
Záver
EPR paradox predstavoval zásadnú výzvu pre kvantovú fyziku a vyvolal rozsiahlu diskusiu o podstate reality. Hoci video od Richarda Behiela len načrtáva základy tohto komplexného problému, poskytuje cenný úvod do témy a pripravuje nás na ďalšie ponorenie sa do fascinujúceho sveta kvantovej mechaniky prostredníctvom Bellovho tvrdenia.
Referencie
- Einstein, A., Podolsky, B., & Rosen, N. (1935). Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? Physical Review, 47(10), 777–783. https://cds.cern.ch/record/405662/files/PhysRev.47.777.pdf
Približne 251 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 1.26 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()