Aquí hay dos preguntas relacionadas pero diferentes, primero abordaré la más fácil:
¿Cómo sabemos realmente que el giro de las partículas enredadas no se determinó antes de separarse?
Una respuesta simple es “Teorema de Bell”. Sin embargo, también explicaré por qué esta es una respuesta …
Según QM, la función de onda define el estado completo de un sistema cuántico, sin embargo, simplemente no contiene suficiente información para definir simultáneamente dos observables complementarios (o conjugados) al mismo tiempo (por ejemplo, posición / momento o energía / tiempo, polarización de rotación a lo largo ejes ortogonales, etc.). Por lo tanto, tenemos el principio de incertidumbre de Heisenberg en el que cuanto más sabemos sobre uno observable, menos sabemos sobre el otro. El problema es que o bien se trata de una verdadera falta de información dentro del sistema cuántico o es una inadecuación de la descripción cuántica.
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El experimento EPR examinó este principio de incertidumbre no solo para una sola partícula sino también para dos partículas enredadas pero separadas espacialmente. En resumen, hay dos partículas A y B que se enredan y luego se separan. Para cada partícula hay dos medidas complementarias X e Y que se pueden hacer. Un experimentador elige una de estas medidas (digamos X) y luego hace una observación sobre la partícula A. Luego, el observable complementario se vuelve indeterminado (debido al principio de incertidumbre) para ambas partículas. Esto puede ser visto inmediatamente por otro experimentador remoto que realiza la medición complementaria Y en la partícula B a pesar de que están separadas espacialmente.
Si el primer experimentador eligiera usar la medida Y en la partícula A, entonces el otro observable se habría vuelto indeterminado. Entonces, la elección de qué medida hacer en la partícula A ha influido en qué observable será indeterminado para la partícula B.
Cuando Einstein, Podolsky y Rosen intentaron por primera vez refutar la mecánica cuántica utilizando el experimento EPR (1935), entendieron que había dos posibles explicaciones para esta situación:
1. hubo comunicación instantánea entre los dos sistemas separados espacialmente.
2. las propiedades medidas de los dos sistemas separados ya se determinaron antes de realizar las mediciones.
Obviamente, no aceptaron la primera posibilidad porque violaba la velocidad de la luz, por lo que se decidieron por la segunda posibilidad, lo que significaría que la descripción mecánica cuántica de la realidad es fundamentalmente incompleta. Esto es lo que esperaban mostrar con el experimento EPR.
Para compensar la inadecuación percibida de QM, se idearon alternativas de “variable oculta”, especialmente el enfoque bohmiano. Sin embargo, el teorema de Bell (en 1964) mostró que las variables ocultas eran inconsistentes con los resultados de QM y sugirió instancias específicas en las que esto podría observarse. En 1972 y 1981 los experimentos confirmaron esto de manera convincente. Esto no prueba que QM esté completo, sin embargo, prueba que las variables ocultas no existen, por lo tanto, las variables complementarias no pueden resolverse simultáneamente, por lo tanto, existe una verdadera falta de información dentro del sistema cuántico. Esto significa que la localidad o el realismo son incompatibles con QM.
Sin embargo, esto saca a la luz una tercera explicación para el experimento EPR que se pasó por alto anteriormente:
3. no hay dos sistemas separados, solo hay un sistema cuántico que no es local y no está definido por sus observables sino por su estado cuántico,
Según esta posibilidad, los dos sistemas que parecen estar separados en el espacio son en realidad apariencias virtuales generadas por un único sistema cuántico subyacente no observable pero real.
Lo que me lleva a la segunda pregunta: ¿por qué es tan difícil explicar la prueba experimental del enredo cuántico?
La razón es que estamos acostumbrados a pensar en términos de objetivismo clásico, donde los observables son objetivamente reales y definen el sistema. Esto significa que todos los sistemas están ubicados y localizados espacialmente, mientras que todas las interacciones ocurren “a través del espacio”. Esto nos lleva a suponer que debido a que parece haber dos sistemas separados espacialmente, entonces realmente hay dos sistemas separados espacialmente.
Este tipo de pensamiento es incompatible con QM y lo hace parecer paradójico y sin sentido. Sin embargo, se puede entender QM, siempre y cuando uno deje de lado el objetivismo clásico y acepte que el sistema real es inobservable y que los observables son aspectos que se construyen en respuesta al acto de observación.
Podemos entender fácilmente fenómenos similares en relación con los contextos computacionales, es decir, cómo los objetos gráficos representados en los extremos opuestos de una pantalla pueden cambiar simultáneamente sin que algunos objetos mediadores tengan que atravesar la pantalla entre ellos; es porque son objetos virtuales generados por un proceso computacional subyacente eso anima toda la situación.
Sin embargo, cuando encontramos los mismos fenómenos en relación con contextos que creemos que son “físicos”, nos resulta difícil de entender porque pensamos en las apariencias separadas como objetos físicos separados que se encuentran en el espacio (con todas las creencias filosóficas clásicas). que esto conlleva). No nos damos cuenta de que son apariencias virtuales generadas por un proceso cuántico subyacente que anima toda la situación. Una vez que comprendamos que QM se vuelve bastante fácil de entender.
Para obtener más información sobre esto, consulte la respuesta de John Ringland a ¿Podremos comprender realmente la mecánica cuántica?
Para otros asuntos relacionados, vea la respuesta de John Ringland a ¿Estamos hoy equivocados acerca de algún hecho científico que sea ampliamente aceptado como la creencia de que la Tierra era el centro del universo y cosas por el estilo?