Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

В 1935 году Эйнштейн (вместе со своими сотрудниками Подольским и Розеном) предложил мысленный эксперимент, обращающий внимание на то, что законы квантовой механики противоречат законам специальной теории относительности. Известно, что в классической механике характеристики тела - координаты, импульсы и т.д. - существуют сами по себе, независимо от процесса их измерения, как объективные свойства данного тела. Поэтому если в системе двух тел выполняется закон сохранения импульса, то, зная импульс одного тела, всегда можно определить импульс другого тела. В таком случае говорят, что импульсы тел, составляющих систему, коррелируют между собой. С другой стороны, квантовая механика утверждает, что мы в принципе не можем измерить импульсы частиц, не изменив их координат, и наоборот, измерить координаты частиц, не изменив их импульсы, даже если эти импульсы коррелируют между собой.

Формулируя парадокс квантовой корреляции, Эйнштейн рассуждал следующим образом. Допустим, что при распаде гамма-фотона возникает электронно-позитронная пара. В силу законов сохранения, эти частицы должны обладать одинаковыми импульсами. Если точно измерить импульс электрона, то определить его точные координаты будет уже нельзя. Но зато остается возможность измерить точные координаты позитрона, хотя величина его импульса заранее известна из результата измерения импульса электрона. Разрешить это противоречие можно, если предположить, что измерение координат позитрона изменяет не только его импульс, но и уже измеренный импульс электрона. Но тогда возникает кажущееся противоречие со специальной теорией относительности, поскольку создается иллюзия, что квантовая механика допускает в этом случае мгновенную передачу воздействия от электрона к позитрону (и при этом измерение координат позитрона можно производить на каком угодно большом удалении его от электрона). Это кажущееся противоречие разрешается тем, что электрон и позитрон образуют единую систему, а никакая информация и энергия от электрона к позитрону со сверхсветовой скоростью не передается, а значит нет никакого нарушения специальной теории относительности.

В 1964 году Белл, исходя из этого эксперимента (точнее, из его разновидности, предложенной Бомом, в которой рассматривались не координаты и импульсы, а некоммутирующие проекции спинов электрона и позитрона) предложил так называемые неравенства Белла, экспериментальная проверка которых позволяла судить, кто в данном случае прав - квантовая механика или специальная теория относительности. В 1980 году Аспект экспериментально установил, что права в данном случае квантовая механика. Специальная теория относительности также не опровергается этими экспериментами, парадокс вступает в противоречие с явно или неявно предполагающимся принципом локальности физических законов, который на практике не выполняется: измерение одной частицы меняет сразу состояние всей системы, состоящей из двух частиц. После измерения импульса у первой частицы, вторая частица перейдет также в состояние с определенным импульсом.

Литература[править]

  • Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox // Physics Vol. 1, No. 3, pp. 198—200, 1964 Physics Publishing Co. Printed in the United States.

Ссылки[править]