Belli teoreemi töötas välja iiri füüsik John Stewart Bell (1928-1990), et kontrollida, kas läbi kvantne takerdumine edastada teavet kiiremini kui valguse kiirus. Täpsemalt öeldes ütleb teoreem, et ükski lokaalsete peidetud muutujate teooria ei saa arvestada kõigi kvantmehaanika ennustustega. Bell tõestab seda teoreemi Belli ebavõrdsuse loomise kaudu, mida eksperimendi kohaselt on tulevikus rikutud kvantfüüsikasüsteemid, tõestades sellega, et kohalike peidetud muutujate teooriate keskmes peab olema mõni idee vale Vara, mis tavaliselt langeb, on paikkond - idee, et füüsilised mõjud ei liigu kiiremini kuivalguse kiirus.
Kvantide sidumine
Olukorras, kus teil on kaks osakesed, A ja B, mis on ühendatud kvant takerdumise kaudu, siis A ja B omadused on korrelatsioonis. Näiteks võib A spinn olla 1/2 ja keerutama B-st võib olla -1/2 või vastupidi. Kvantfüüsika ütleb meile, et kuni mõõtmine on tehtud, on need osakesed võimalike olekute superpositsioonis. A spinn on nii 1/2 kui ka -1/2. (Vt meie artiklit
Schroedingeri kass mõttekatse selle idee kohta rohkem. See konkreetne näide osakestega A ja B on Einsteini-Podolsky-Roseni paradoksi variant, mida sageli nimetatakse EPR-i paradoks.)Kuid kui olete mõõtnud A keerduse, teate kindlasti B keerutuse väärtust, ilma et peaksite seda kunagi otseselt mõõtma. (Kui A keerutab 1/2, siis peab B spinn olema -1/2. Kui A-l on spinn -1/2, peab B spin olema 1/2. Muid alternatiive pole.) Belli teoreemi keskmes olev mõistatus on see, kuidas see teave edastatakse osakestest A osakestesse.
Belli teoreem tööl
John Stewart Bell pakkus Belli teoreemi idee välja oma 1964. aasta artiklis "Einstein Podolsky Roseni paradoksi kohta"" Ta tõi oma analüüsis välja valemeid, mida nimetatakse Belli ebavõrdsuseks. Need on tõenäosuslikud väited selle kohta, kui sageli spin osakese A ja osakese B väärtused peaksid olema korrelatsioonis üksteisega, kui normaalne tõenäosus (erinevalt kvantitegevuse takerdumisest) oleks töötavad. Neid Belli ebavõrdsusi rikuvad kvantfüüsika katsed, mis tähendab, et see on üks tema põhieeldustest pidi olema vale ja arvele sobis vaid kaks eeldust - kas füüsiline reaalsus või paikkond läbi kukkuma.
Et aru saada, mida see tähendab, minge tagasi eespool kirjeldatud katsesse. Mõõdate osakese A keerutust. Tulemuseks võib olla kaks olukorda - kas osakesel B on kohe vastupidine spin või osakesel B on olekute superpositsioon.
Kui osakese A mõõtmine mõjutab koheselt osa B, tähendab see, et paiknemise eeldust rikutakse. Teisisõnu, millegipärast jõudis "teade" osakestest A osakesteni B, isegi kui neid saab eraldada suure vahemaa tagant. See tähendaks, et kvantmehaanika näitab mittelokaalsuse omadust.
Kui seda hetkelist "teadet" (st mittelokaalsust) ei toimu, on ainus teine võimalus, et osake B on endiselt olekute superpositsioonis. Osakese B keeru mõõtmine peaks seetõttu olema osakese A mõõtmisest täiesti sõltumatu, ja Belli ebavõrdsus tähistab protsenti protsenti ajast, mil A ja B pöörded peaksid selles olukorras korreleeruma.
Katsed on ülekaalukalt näidanud, et Belli ebavõrdsust rikutakse. Selle tulemuse kõige levinum tõlgendus on see, et A ja B vaheline "teade" on hetkeline. (Alternatiiviks oleks B-spinna füüsilise reaalsuse kehtetuks tunnistamine.) Seetõttu näib, et kvantmehaanika näitab mittelokaalsust.
Märge: See mittelokaalsus kvantmehaanikas seostub ainult spetsiifilise teabega, mis on takerdunud kahe osakese vahele - ülaltoodud näites olev spinn. A mõõtmist ei saa kasutada igasuguse muu teabe viivitamatuks edastamiseks B-le suured vahemaad ja keegi B-d vaatlevatest ei saa iseseisvalt öelda, kas A oli või mitte mõõdetud. Austatud füüsikute valdava enamuse tõlgenduste kohaselt ei võimalda see kiiremat suhtlemist kui valguse kiirus.