EPR-paradoksi

EPR-paradoksi tai Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksi on kolmen fyysikon luoma ajatuskoe, jolla on pyritty osoittamaan, että kvanttimekaniikka on epätäydellinen selitys fysikaalisesta todellisuudesta. EPR-paradoksissa osoitetaan, että hiukkasen nopeus ja paikka voidaan mitata tarkasti ilman, että toisen ominaisuuden mittaus vääristyisi. Myöhemmin David Bohm muutti EPR-paradoksin sisältöä, ja Bohmin muutokset sisältävää EPR-paradoksia kutsutaan usein EPRB-paradoksiksi. Ajatuskoe esiteltiin vuonna 1935 Physical Review -lehdessä, artikkelissa Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? (suom. Voidaanko fysikaalisen todellisuuden kvanttimekaanista kuvausta pitää täydellisenä?).

Ajatuskoe
Kuva EPR-paradoksin ajatuskokeesta, jossa voidaan päätellä Hiukkasen 1 ominaisuuden olevan myös Hiukkasella 2

Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan hiukkasen paikkaa ja liikemäärää ei voida mitata yhtä aikaa äärettömän tarkasti. Albert Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen esittivät kuitenkin ajatuskokeen, jossa molemmat ominaisuudet voitaisiin mitata tarkasti.

Kvanttimekaniikan mukaan hiukkasen ominaisuudet voidaan kuvata yhteisellä aaltofunktiolla. Kuvitellaan koelaitteisto, jossa paikallaan oleva hiukkanen räjähtää kahdeksi samanlaiseksi hiukkaseksi, jotka samanaikaisesti lähtevät liikkeeseen vastakkaisiin suuntiin. Tällöin voidaan mitata toisen hiukkasen nopeus (hiukkanen 1) ja vastaavasti toisen hiukkasen paikka (hiukkanen 2). Koska tilanne on symmetrinen, liikemäärän säilymislaista seuraa, että kullakin hetkellä molemmat hiukkaset ovat yhtä etäällä alkuperäisestä paikasta ja niiden nopeudet ovat yhtä suuret mutta vastakkaissuuntaiset.[1] Mitattaessa hiukkasen 1 nopeutta ei häiritä hiukkasen 2 paikkaa, eikä määritettäessä hiukkasen 1 paikkaa häiritä hiukkasen 2 nopeutta. Tämän perusteella voidaan sanoa, että hiukkasen paikka ja nopeus voidaan määrittää tarkasti ilman, että hiukkasta häiritään.

EPR-kokeessa todetaan kaksi metafysikaalista oletusta[2], joihin fysikaalinen todellisuuskäsitys rakentuu:

  1. Reaalisuusehto: Jos ominaisuus voidaan määrittää millään tavalla hiukkasta häiritsemättä, hiukkasella todella on tämä ominaisuus. [3]
  2. Lokaalisuusehto: Toiselle hiukkasista suoritettava mittaus ei vaikuta kaukana siitä olevaan hiukkaseen, ts. pelkkä ensimmäisen hiukkasen havainnointi ei muuta toisen hiukkasen ominaisuuksia.[3]

Ehdot ovat filosofisia ja ovat sopusoinnussa klassisen luonnonkuvan kanssa. Niels Bohr vastasi kuitenkin vielä samana vuonna ja hänen mukaansa kvanttimekaniikka on täydellinen tulkinta.

Bohmin malli

David Bohm esitti vuonna 1951 yksinkertaisen mallin EPR-kokeesta. Bohmin mallia käytetään nykyään kokeellisten mittausten pohjana. Bohmin malli perustuu kahteen hiukkaseen, jotka ovat olleet toistensa kanssa vuorovaikutuksessa ja sittemmin erotettu toisistaan.

Lähteet
  • Eivät enää toimi
  1. P. C. W. Davies, J. R. Brown: Atomien haamu, kvanttifysiikan ongelmia, s. 22–23. Suomentanut Jari Soininen. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 1989. ISBN 951-9269-47-9.
  2. https://web.archive.org/web/20060926041116/http://www.cc.jyu.fi/~hetahein/kurssit/fysa290/LuK.ps
  3. https://web.archive.org/web/20040311174600/http://www.kolumbus.fi/kblinnik/epr/eprkoe.htm

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.