EPR-paradoxen

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Bohr och Einstein 1925 (foto: Paul Ehrenfest)

EPR-paradoxen (efter Albert Einstein, Boris Podolsky och Nathan Rosen) är ursprungligen ett tankeexperiment, som i modifierad form kunde verifieras experimentellt på 1970-talet.

För de klassiska fysikerna var kvantfysikens synsätt, där en fysikalisk storhet som rörelsemängd eller spinn inte antar ett värde innan en mätning utförs, främmande och Albert Einstein är känd för att ha ifrågasatt det med orden "Gud spelar inte tärning [med universum]"[1]. (Einstein förkastade tron på en personlig gud och det diskuteras om han anslöt sig till en panteistisk världsbild eller om han talade om Gud metaforiskt, vilket är vanligt bland fysiker.)

För att motbevisa kvantfysiken ställde Einstein upp ett tankeexperiment som han senare utvecklade i samarbete med Podolsky och Rosen och publicerade 1935. Försöket går ut på att två elektroner som tillhör samma system skiljs åt och sänds iväg åt varsitt håll. Under vissa omständigheter förutsäger kvantfysiken att en mätning av den ena elektronen omedelbart påverkar den andra trots att avståndet mellan dem är (oändligt) stort. Denna direkta "spöklika avståndsverkan", som Einstein uttryckte det är uppkallad efter författarnas efternamn.

Exempel[redigera | redigera wikitext]

Mermins tankexperiment

Problemet med EPR-paradoxen kan någorlunda enkelt förklaras utan att använda egentlig fysik, med hjälp av en tänkt uppställning. Låt en låda stå i ett rum, som med jämna mellanrum spottar ut två partiklar i två riktningar. Varje partikel fångas upp av varsin detektor, som kan vara inställd på ett av tre sätt: A, B eller C. När en partikel fångas upp, tänds en grön eller en röd lampa på detektorn. Detektorerna är inte sammankopplade på något sätt.

Om man nu mäter på partiklarna och låter vardera detektorn vara slumpvis inställd kommer man snart att notera två saker, dels att när man har detektorerna inställda på samma sätt (som till exempel B och B), så kommer de för varje partikelpar att ge samma resultat, dels att detektorerna ger samma resultat i hälften av fallen. Den första tolkning av detta man kan göra är enkel - partiklar som skickas ut samtidigt är identiska och har någon sorts dold variabel som berättar för detektorn hur den skall göra, till exempel A-grön, B-röd, C-röd, eller A-röd, B-röd, C-röd. Eftersom partiklarna i varje par är identiska kommer de varje gång detektorerna är lika inställda att ge samma resultat.

Det finns dock ett stort problem med ovanstående tolkning - den kan inte förklara att detektorerna har samma utslag i hälften av fallen. Det finns nämligen väsentligen bara två typer av partiklar: sådana där två färger är likadana och den tredje skiljer sig, och sådana där alla färger är likadana. Om man beräknar hur många partiklar som ger samma resultat får man för den första typen fem niondelar och för den andra att alla gör detta. Dolda variabler kan alltså inte vara förklaringen. Detta innebär att de två partiklarna på något sätt beror på varandra, så att om man mäter på den ena kommer den andra omedelbart att påverkas.

Vad betyder det?[redigera | redigera wikitext]

Att EPR-paradoxen visat sig giltig betyder i någon mening ingenting, och i någon mening att något är fel i fysikens grundvalar. EPR-paradoxen gör absolut ingen skillnad för vardagslivet; den uppträder endast i kvantsystem. Den kan heller inte användas för att kommunicera med; ingen riktig information kan överföras med mätningarna utan hjälp av traditionell kommunikation. Å andra sidan visar den på att tron på lokala fenomen inte alltid är rätt; det finns fenomen där man kan påverka vad som händer över i princip oändliga avstånd på oändligt kort tid utan att någon synlig mekanism för denna interaktion finns. Dessutom attackerar den idén om att en fysikalisk storhet finns oavsett om vi mäter den eller ej; partikeln kan inte innehålla dolda variabler, så den måste välja ett tillstånd när den andra partikeln mäts på. Se vidare tolkning av kvantmekaniken.

Bells teorem[redigera | redigera wikitext]

John Bell vidareutvecklade tankegångarna (se Bells teorem) och omkring 1980 kunde Alain Aspect utföra experimentet. Det visade sig att Einstein hade fel och därmed säger man att slumpen är stokastisk. Slumpen beror inte bara på vår oförmåga att förutsäga vad som ska ske, utan den är inneboende i materiens natur.

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Vanlig parafrasering. Det Einstein egentligen skrev var: ”It seems hard to sneak a look at God’s cards. But that He plays dice and uses ‘telepathic’ methods. . . is something that I cannot believe for a single moment.” (Bill Bryson. A Short History Of Nearly Everything. 2003)