Los debates de Bohr-Einstein fueron una serie de disputas públicas sobre la mecánica cuántica entre Albert Einstein y Niels Bohr . Sus debates se recuerdan por su importancia para la filosofía de la ciencia , ya que los desacuerdos y el resultado de la versión de Bohr de la mecánica cuántica que se convirtió en la visión predominante forman la raíz de la comprensión moderna de la física. [1] La mayor parte de la versión de Bohr de los eventos celebrados en Solvay en 1927 y otros lugares fue escrita por primera vez por Bohr décadas más tarde en un artículo titulado "Discusiones con Einstein sobre problemas epistemológicos en física atómica". [2] [3]Basado en el artículo, la cuestión filosófica del debate fue si la Interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica de Bohr , que se centró en su creencia en la complementariedad , era válida para explicar la naturaleza. [4] A pesar de sus diferencias de opinión y los descubrimientos posteriores que ayudaron a solidificar la mecánica cuántica, Bohr y Einstein mantuvieron una admiración mutua que duraría el resto de sus vidas. [5] [6]
Los debates representan uno de los puntos más altos de la investigación científica en la primera mitad del siglo XX porque llamó la atención sobre un elemento de la teoría cuántica , la no localidad cuántica , que es fundamental para nuestra comprensión moderna del mundo físico. La opinión de consenso de los físicos profesionales ha sido que Bohr resultó victorioso en su defensa de la teoría cuántica y estableció definitivamente el carácter probabilístico fundamental de la medición cuántica. [ cita requerida ]
Debates prerrevolucionarios
Einstein fue el primer físico en decir que el descubrimiento de Planck del cuanto ( h ) requeriría una reescritura de las leyes de la física . Para apoyar su punto, en 1905 propuso que la luz a veces actúa como una partícula a la que llamó un cuanto de luz (ver dualidad fotón y onda-partícula ). Bohr fue uno de los oponentes más acérrimos de la idea del fotón y no la abrazó abiertamente hasta 1925. [7] El fotón atrajo a Einstein porque lo vio como una realidad física (aunque confusa) detrás de los números. A Bohr no le gustó porque hacía que la elección de la solución matemática fuera arbitraria. No le gustaba que un científico tuviera que elegir entre ecuaciones. [8]
1913 trajo el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno , que hizo uso del cuanto para explicar el espectro atómico. Einstein se mostró escéptico al principio, pero rápidamente cambió de opinión y admitió su cambio de mentalidad.
La revolución cuántica
La revolución cuántica de mediados de la década de 1920 se produjo bajo la dirección de Einstein y Bohr, y sus debates posrevolucionarios se centraron en dar sentido al cambio. Los choques para Einstein comenzaron en 1925 cuando Werner Heisenberg introdujo ecuaciones matriciales que eliminaron los elementos newtonianos del espacio y el tiempo de cualquier realidad subyacente. El siguiente impacto se produjo en 1926 cuando Max Born propuso que la mecánica debía entenderse como una probabilidad sin ninguna explicación causal.
Einstein rechazó esta interpretación. En una carta de 1926 a Max Born , Einstein escribió: "Yo, en todo caso, estoy convencido de que Él [Dios] no lanza los dados". [9]
En la Quinta Conferencia de Solvay celebrada en octubre de 1927, Heisenberg y Born concluyeron que la revolución había terminado y que no se necesitaba nada más. Fue en esa última etapa cuando el escepticismo de Einstein se convirtió en consternación. Creía que se había logrado mucho, pero aún quedaban por comprender las razones de la mecánica. [8]
La negativa de Einstein a aceptar la revolución como completa reflejaba su deseo de ver desarrollado un modelo para las causas subyacentes de las que resultaron estos métodos estadísticos aparentemente aleatorios. No rechazó la idea de que las posiciones en el espacio-tiempo nunca podrían ser completamente conocidas, pero no quería permitir que el principio de incertidumbre necesitara un mecanismo aparentemente aleatorio y no determinista por el cual operaban las leyes de la física. El propio Einstein era un pensador estadístico, pero no estaba de acuerdo con que no fuera necesario descubrir y aclarar más. [8] Mientras tanto, Bohr no estaba consternado por ninguno de los elementos que preocupaban a Einstein. Hizo las paces con las contradicciones proponiendo un principio de complementariedad que enfatizaba el papel del observador sobre lo observado. [7]
Post-revolución: Primera etapa
Como se mencionó anteriormente, la posición de Einstein sufrió modificaciones significativas a lo largo de los años. En la primera etapa, Einstein se negó a aceptar el indeterminismo cuántico y buscó demostrar que el principio de indeterminación podía ser violado, sugiriendo ingeniosos experimentos mentales que deberían permitir la determinación precisa de variables incompatibles, como la posición y la velocidad, o revelar explícitamente simultáneamente la ondas y los aspectos de partículas del mismo proceso.
El argumento de Einstein
El primer ataque serio de Einstein a la concepción "ortodoxa" tuvo lugar durante la Quinta Conferencia Internacional Solvay sobre Electrones y Fotones en 1927. Einstein señaló cómo era posible aprovechar las leyes (universalmente aceptadas) de conservación de la energía y de impulso ( momentum ) para obtener información sobre el estado de una partícula en un proceso de interferencia que, según el principio de indeterminación o de complementariedad , no debe ser accesible.
Para seguir su argumentación y evaluar la respuesta de Bohr, conviene remitirse al aparato experimental ilustrado en la figura A. Un haz de luz perpendicular al eje X se propaga en la dirección zy encuentra una pantalla S 1 con una estrecha ( en relación con la longitud de onda del rayo) hendidura. Después de haber pasado por la rendija, la función de onda se difracta con una abertura angular que hace que se encuentre con una segunda pantalla S 2 con dos rendijas. La propagación sucesiva de los resultados de onda en la formación de la figura de interferencia en la pantalla final F .
En el paso a través de las dos ranuras de la segunda pantalla S 2 , los aspectos ondulatorios del proceso se vuelven esenciales. De hecho, es precisamente la interferencia entre los dos términos de la superposición cuántica correspondientes a estados en los que la partícula se localiza en una de las dos rendijas lo que implica que la partícula es "guiada" preferentemente hacia las zonas de interferencia constructiva y no puede terminar. en un punto en las zonas de interferencia destructiva (en el que la función de onda está anulada). También es importante señalar que cualquier experimento diseñado para evidenciar los aspectos " corpusculares " del proceso en el paso de la pantalla S 2 (que, en este caso, se reduce a la determinación de qué rendija ha atravesado la partícula) inevitablemente destruye el aspecto ondulatorio, implica la desaparición de la figura de interferencia y la aparición de dos puntos concentrados de difracción que confirman nuestro conocimiento de la trayectoria seguida por la partícula.
En este punto, Einstein también pone en juego la primera pantalla y argumenta de la siguiente manera: dado que las partículas incidentes tienen velocidades (prácticamente) perpendiculares a la pantalla S 1 , y dado que es solo la interacción con esta pantalla lo que puede causar una desviación de la pantalla. dirección original de propagación, por la ley de conservación del impulso que implica que se conserva la suma de los impulsos de dos sistemas que interactúan, si la partícula incidente se desvía hacia arriba, la pantalla retrocederá hacia abajo y viceversa. En condiciones realistas, la masa de la pantalla es tan grande que permanecerá estacionaria, pero, en principio, es posible medir incluso un retroceso infinitesimal. Si imaginamos tomar la medida del impulso de la pantalla en la dirección X después de que haya pasado cada partícula, podemos saber, por el hecho de que la pantalla se encontrará retrocedida hacia la parte superior (inferior), si la partícula en cuestión tiene se ha desviado hacia la parte inferior o superior y, por lo tanto, a través de la rendija en S 2 ha pasado la partícula. Pero dado que la determinación de la dirección del retroceso de la pantalla después de la partícula ha pasado no puede influir en el desarrollo sucesivo del proceso, aún tendremos una figura de interferencia en la pantalla F . La interferencia se produce precisamente porque el estado del sistema es la superposición de dos estados cuyas funciones de onda son distintas de cero solo cerca de una de las dos rendijas. Por otro lado, si cada partícula pasa solo por la rendija bo la rendija c , entonces el conjunto de sistemas es la mezcla estadística de los dos estados, lo que significa que la interferencia no es posible. Si Einstein tiene razón, entonces hay una violación del principio de indeterminación.
La respuesta de Bohr
La respuesta de Bohr fue ilustrar la idea de Einstein más claramente usando el diagrama de la Figura C. (La Figura C muestra una pantalla fija S 1 que está atornillada. Luego trate de imaginar una que pueda deslizarse hacia arriba o hacia abajo a lo largo de una varilla en lugar de un perno fijo. ) Bohr observa que el conocimiento extremadamente preciso de cualquier movimiento vertical (potencial) de la pantalla es una presuposición esencial en el argumento de Einstein. De hecho, si su velocidad en la dirección X antes del paso de la partícula no se conoce con una precisión sustancialmente mayor que la inducida por el retroceso (es decir, si ya se estuviera moviendo verticalmente con una velocidad desconocida y mayor que la que deriva como consecuencia del contacto con la partícula), entonces la determinación de su movimiento después del paso de la partícula no daría la información que buscamos. Sin embargo, Bohr continúa, una determinación muy precisa de la velocidad de la pantalla, cuando se aplica el principio de indeterminación, implica una imprecisión inevitable de su posición en la dirección X . Antes incluso de que comience el proceso, la pantalla ocuparía, por lo tanto, una posición indeterminada, al menos en cierta medida (definida por el formalismo). Ahora considere, por ejemplo, el punto d en la figura A, donde la interferencia es destructiva. Cualquier desplazamiento de la primera pantalla haría que las longitudes de los dos caminos, a – b – d y a – c – d , fueran diferentes a las indicadas en la figura. Si la diferencia entre los dos caminos varía en la mitad de la longitud de onda, en el punto d habrá una interferencia constructiva en lugar de destructiva. El experimento ideal debe promediar todas las posibles posiciones de la pantalla S 1 , y, para cada posición, corresponde, para un cierto punto fijo F , un tipo diferente de interferencia, desde la perfectamente destructiva hasta la perfectamente constructiva. El efecto de este promedio es que el patrón de interferencia en la pantalla F será uniformemente gris. Una vez más, nuestro intento de evidenciar los aspectos corpusculares en S 2 ha destruido la posibilidad de interferencia en F , que depende crucialmente de los aspectos ondulatorios.
Como reconoció Bohr, para la comprensión de este fenómeno “es decisivo que, contrariamente a los auténticos instrumentos de medida, estos cuerpos junto con las partículas constituirían, en el caso examinado, el sistema al que debe aplicarse el formalismo mecánico-cuántico. Con respecto a la precisión de las condiciones en las que se puede aplicar correctamente el formalismo, es fundamental incluir todo el aparato experimental. De hecho, la introducción de cualquier aparato nuevo, como un espejo, en el camino de una partícula podría introducir nuevos efectos de interferencia que influyen esencialmente en las predicciones sobre los resultados que se registrarán al final ". [ cita requerida ] Más adelante, Bohr intenta resolver esta ambigüedad sobre qué partes del sistema deben considerarse macroscópicas y cuáles no:
- En particular, debe quedar muy claro que ... el uso inequívoco de conceptos espacio-temporales en la descripción de fenómenos atómicos debe limitarse al registro de observaciones que se refieren a imágenes en una lente fotográfica oa efectos análogos prácticamente irreversibles de amplificación como la formación de una gota de agua alrededor de un ion en una habitación oscura. [ cita requerida ]
El argumento de Bohr sobre la imposibilidad de utilizar el aparato propuesto por Einstein para violar el principio de indeterminación depende fundamentalmente del hecho de que un sistema macroscópico (la pantalla S 1 ) obedece a leyes cuánticas. Por otro lado, Bohr sostenía consistentemente que, para ilustrar los aspectos microscópicos de la realidad, es necesario poner en marcha un proceso de amplificación, que involucra aparatos macroscópicos, cuya característica fundamental es la de obedecer leyes clásicas y que se pueden describir. en términos clásicos. Esta ambigüedad volvería más tarde en forma de lo que todavía hoy se llama el problema de la medición .
El principio de indeterminación aplicado al tiempo y la energía.
En muchos ejemplos de libros de texto y discusiones populares sobre mecánica cuántica, el principio de indeterminación se explica por referencia al par de variables posición y velocidad (o momento). Es importante señalar que la naturaleza ondulatoria de los procesos físicos implica que debe existir otra relación de indeterminación: la entre tiempo y energía. Para comprender esta relación conviene remitirse al experimento ilustrado en la Figura D, que da como resultado la propagación de una onda de extensión espacial limitada. Suponga que, como se ilustra en la figura, un rayo que está extremadamente extendido longitudinalmente se propaga hacia una pantalla con una rendija provista de un obturador que permanece abierto solo por un breve intervalo de tiempo.. Más allá de la rendija, habrá una ola de extensión espacial limitada que continúa propagándose hacia la derecha.
Una onda perfectamente monocromática (como una nota musical que no se puede dividir en armónicos) tiene una extensión espacial infinita. Para tener una onda de extensión espacial limitada (que técnicamente se llama paquete de ondas ), varias ondas de diferentes frecuencias deben superponerse y distribuirse continuamente dentro de un cierto intervalo de frecuencias alrededor de un valor promedio, como. Entonces sucede que en un determinado instante, existe una región espacial (que se mueve en el tiempo) en la que las contribuciones de los distintos campos de superposición se suman de manera constructiva. Sin embargo, según un teorema matemático preciso, a medida que nos alejamos de esta región, las fases de los diversos campos, en cualquier punto especificado, se distribuyen causalmente y se produce una interferencia destructiva. Por tanto, la región en la que la onda tiene una amplitud distinta de cero está limitada espacialmente. Es fácil demostrar que, si la onda tiene una extensión espacial igual a (lo que significa, en nuestro ejemplo, que el obturador ha permanecido abierto durante un tiempo donde v es la velocidad de la onda), entonces la onda contiene (o es una superposición de) varias ondas monocromáticas cuyas frecuencias cubren un intervalo que satisface la relación:
Recordando que en la relación universal de Planck, la frecuencia y la energía son proporcionales:
De la desigualdad precedente se sigue inmediatamente que la partícula asociada a la onda debe poseer una energía que no está perfectamente definida (ya que en la superposición intervienen frecuencias diferentes) y, en consecuencia, hay indeterminación en la energía:
De esto se deduce inmediatamente que:
que es la relación de indeterminación entre tiempo y energía.
Segunda crítica de Einstein
En el sexto Congreso de Solvay en 1930, la relación de indeterminación que acabamos de discutir fue el blanco de la crítica de Einstein. Su idea contempla la existencia de un aparato experimental que posteriormente fue diseñado por Bohr de tal manera que enfatizara los elementos esenciales y los puntos clave que utilizaría en su respuesta.
Einstein considera una caja (llamada caja de Einstein ; ver figura) que contiene radiación electromagnética y un reloj que controla la apertura de una persiana que cubre un agujero hecho en una de las paredes de la caja. El obturador deja al descubierto el agujero por un tiempoque se puede elegir arbitrariamente. Durante la apertura, debemos suponer que un fotón, de entre los que están dentro de la caja, se escapa por el agujero. De esta forma se ha creado una ola de extensión espacial limitada, siguiendo la explicación dada anteriormente. Para desafiar la relación de indeterminación entre tiempo y energía, es necesario encontrar una manera de determinar con la precisión adecuada la energía que el fotón ha traído consigo. En este punto, Einstein vuelve a su célebre relación entre masa y energía de la relatividad especial:. De esto se sigue que el conocimiento de la masa de un objeto proporciona una indicación precisa sobre su energía. Por tanto, el argumento es muy simple: si se pesa la caja antes y después de la apertura de la persiana y si se ha escapado una cierta cantidad de energía de la caja, la caja será más ligera. La variación de masa multiplicada porproporcionará un conocimiento preciso de la energía emitida. Además, el reloj indicará la hora precisa en la que tuvo lugar el evento de emisión de la partícula. Dado que, en principio, la masa de la caja se puede determinar con un grado arbitrario de precisión, la energía emitida se puede determinar con una precisióntan exacto como uno desee. Por tanto, el producto puede ser menos de lo que implica el principio de indeterminación.
La idea es particularmente aguda y el argumento parecía inatacable. Es importante considerar el impacto de todos estos intercambios en las personas involucradas en ese momento. Leon Rosenfeld , un científico que había participado en el Congreso, describió el evento varios años después:
- Fue un verdadero shock para Bohr ... quien, al principio, no pudo pensar en una solución. Durante toda la velada estuvo extremadamente agitado, y continuó pasando de un científico a otro, tratando de persuadirlos de que no podía ser el caso, que habría sido el fin de la física si Einstein tuviera razón; pero no se le ocurrió ninguna forma de resolver la paradoja. Nunca olvidaré la imagen de los dos antagonistas al salir del club: Einstein, con su figura alta y dominante, que caminaba tranquilamente, con una sonrisa levemente irónica, y Bohr que trotaba a su lado, lleno de emoción ... la mañana siguiente vio el triunfo de Bohr.
Triunfo de Bohr
El "triunfo de Bohr" consistió en demostrar, una vez más, que el sutil argumento de Einstein no era concluyente, pero más aún en la forma en que llegó a esta conclusión apelando precisamente a una de las grandes ideas de Einstein: el principio de equivalencia entre masa gravitacional y masa inercial, junto con la dilatación temporal de la relatividad especial, y una consecuencia de éstas: el corrimiento al rojo gravitacional . Bohr demostró que, para que el experimento de Einstein funcione, la caja tendría que estar suspendida de un resorte en medio de un campo gravitacional. Para obtener una medida del peso de la caja, se debería colocar un puntero en la caja que corresponda con el índice en una escala. Después de la liberación de un fotón, una masa podría agregarse a la caja para restaurarla a su posición original y esto nos permitiría determinar la energía que se perdió cuando el fotón se fue. La caja está inmersa en un campo gravitacional de fuerza., y el corrimiento al rojo gravitacional afecta la velocidad del reloj, produciendo incertidumbre en el tiempo necesario para que el puntero vuelva a su posición original. Bohr dio el siguiente cálculo estableciendo la relación de incertidumbre.
Deja que la incertidumbre en la masa ser denotado por . Sea el error en la posición del puntero. Añadiendo la carga a la caja imparte un impulso que podemos medir con precisión , dónde ≈ . Claramente, y por lo tanto . Por la fórmula de desplazamiento al rojo (que se deriva del principio de equivalencia y la dilatación del tiempo), la incertidumbre en el tiempo es , y , y entonces . Por lo tanto, hemos probado el pretendido. [10] [11]
Post-revolución: Segunda etapa
La segunda fase del "debate" de Einstein con Bohr y la interpretación ortodoxa se caracteriza por la aceptación del hecho de que, en la práctica, es imposible determinar simultáneamente los valores de ciertas cantidades incompatibles, pero el rechazo de que esto implica que estas las cantidades en realidad no tienen valores precisos. Einstein rechaza la interpretación probabilística de Born e insiste en que las probabilidades cuánticas son de naturaleza epistémica y no ontológica . Como consecuencia, la teoría debe estar incompleta de alguna manera. Reconoce el gran valor de la teoría, pero sugiere que "no cuenta toda la historia" y, aunque proporciona una descripción adecuada en un cierto nivel, no proporciona información sobre el nivel subyacente más fundamental:
- Tengo la mayor consideración por los objetivos que persiguen los físicos de última generación que se denominan mecánica cuántica, y creo que esta teoría representa un profundo nivel de verdad, pero también creo que la restricción a las leyes de una naturaleza estadística resultará ser transitoria ... Sin duda, la mecánica cuántica ha captado un fragmento importante de la verdad y será un modelo para todas las teorías fundamentales futuras, por el hecho de que debe ser deducible como un caso límite de tales fundamentos, al igual que la electrostática es deducible de las ecuaciones del campo electromagnético de Maxwell o como la termodinámica es deducible de la mecánica estadística. [ cita requerida ]
Estos pensamientos de Einstein iniciarían una línea de investigación sobre teorías de variables ocultas , como la interpretación de Bohm , en un intento de completar el edificio de la teoría cuántica. Si la mecánica cuántica se puede completar en el sentido de Einstein, no se puede hacer localmente ; este hecho fue demostrado por John Stewart Bell con la formulación de la desigualdad de Bell en 1964.
Post-revolución: Tercera etapa
El argumento de EPR
En 1935, Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen desarrollaron un argumento, publicado en la revista Physical Review con el título ¿Se puede considerar completa la descripción mecánica cuántica de la realidad física? , basado en un estado entrelazado de dos sistemas. Antes de llegar a este argumento, es necesario formular otra hipótesis que surge del trabajo de Einstein en relatividad: el principio de localidad . Los elementos de la realidad física que se poseen objetivamente no pueden ser influenciados instantáneamente a distancia.
David Bohm retomó el argumento EPR en 1951. En su libro de texto Quantum Theory, lo reformuló en términos de un estado entrelazado de dos partículas , que se puede resumir de la siguiente manera:
1) Considere un sistema de dos fotones que en el tiempo t están ubicados, respectivamente, en las regiones espacialmente distantes A y B y que también están en el estado de polarización entrelazada. descrito abajo:
2) En el momento t , se prueba la polarización vertical del fotón de la región A. Suponga que el resultado de la medición es que el fotón atraviesa el filtro. Según la reducción del paquete de ondas, el resultado es que, en el tiempo t + dt , el sistema se vuelve
3) En este punto, el observador en A que realizó la primera medición en el fotón 1 , sin hacer nada más que pudiera perturbar el sistema o el otro fotón ("suposición (R)", abajo), puede predecir con certeza que el fotón 2 pasará una prueba de polarización vertical. De ello se deduce que el fotón 2 posee un elemento de realidad física: el de tener una polarización vertical.
4) Según el supuesto de localidad, no puede haber sido la acción realizada en A la que creó este elemento de realidad para el fotón 2 . Por tanto, debemos concluir que el fotón poseía la propiedad de poder pasar la prueba de polarización vertical antes e independientemente de la medición del fotón 1 .
5) En el tiempo t , el observador en A podría haber decidido realizar una prueba de polarización a 45 °, obteniendo un resultado determinado, por ejemplo, que el fotón pasa la prueba. En ese caso, podría haber concluido que el fotón 2 resultó estar polarizado a 45 °. Alternativamente, si el fotón no pasó la prueba, podría haber concluido que el fotón 2 resultó estar polarizado a 135 °. Combinando una de estas alternativas con la conclusión alcanzada en 4, parece que el fotón 2 , antes de que se realizara la medición, poseía tanto la propiedad de poder pasar con certeza una prueba de polarización vertical como la propiedad de poder pasar con certeza una prueba de polarización a 45 ° o 135 °. Estas propiedades son incompatibles según el formalismo.
6) Dado que los requisitos naturales y obvios han obligado a la conclusión de que el fotón 2 posee simultáneamente propiedades incompatibles, esto significa que, incluso si no es posible determinar estas propiedades simultáneamente y con precisión arbitraria, el sistema las posee objetivamente. Pero la mecánica cuántica niega esta posibilidad y, por tanto, es una teoría incompleta.
La respuesta de Bohr
La respuesta de Bohr a este argumento fue publicada, cinco meses después de la publicación original de EPR, en la misma revista Physical Review y con exactamente el mismo título que el original. [12] El punto crucial de la respuesta de Bohr se destila en un pasaje que más tarde había vuelto a publicar en el libro de Paul Arthur Schilpp , Albert Einstein, científico-filósofo en honor al septuagésimo cumpleaños de Einstein. Bohr ataca la suposición (R) de EPR al afirmar:
- El enunciado del criterio en cuestión es ambiguo con respecto a la expresión "sin perturbar el sistema de ninguna manera". Naturalmente, en este caso no puede tener lugar ninguna perturbación mecánica del sistema examinado en la etapa crucial del proceso de medición. Pero incluso en esta etapa surge el problema esencial de una influencia sobre las condiciones precisas que definen los posibles tipos de predicción que se refieren al comportamiento posterior del sistema ... sus argumentos no justifican su conclusión de que la descripción cuántica resulta ser esencialmente incompleta ... Esta descripción puede caracterizarse como un uso racional de las posibilidades de una interpretación inequívoca del proceso de medición compatible con la interacción finita e incontrolable entre el objeto y el instrumento de medición en el contexto de la teoría cuántica .
Experimentos confirmatorios
Años después de la exposición de Einstein a través de su experimento EPR, muchos físicos comenzaron a realizar experimentos para demostrar que la visión de Einstein de una acción espeluznante a distancia es de hecho consistente con las leyes de la física. El primer experimento que demostró definitivamente que este era el caso fue en 1949, cuando los físicos Chien-Shiung Wu y su colega Irving Shaknov mostraron esta teoría en tiempo real utilizando fotones. [13] Su trabajo se publicó en el nuevo año de la década siguiente. [14]
Más tarde, en 1975, Alain Aspect propuso en un artículo de un experimento lo suficientemente meticuloso como para ser irrefutable: Experimento propuesto para probar la no separabilidad de la mecánica cuántica . [15] [16] Esto llevó a Aspect, junto con los físicos Philippe Grangier, Gérard Roger y Jean Dalibard ) a establecer varios experimentos cada vez más complejos entre 1980 y 1982 que establecieron aún más el entrelazamiento cuántico. Finalmente, en 1998, el experimento de Ginebra probó la correlación entre dos detectores situados a 30 kilómetros de distancia, prácticamente en toda la ciudad, utilizando la red suiza de telecomunicaciones de fibra óptica. La distancia dio el tiempo necesario para conmutar los ángulos de los polarizadores. Por lo tanto, fue posible tener una derivación eléctrica completamente aleatoria. Además, los dos polarizadores distantes eran completamente independientes. Las mediciones se registraron en cada lado y se compararon después de cada experimento fechando cada medición utilizando un reloj atómico. El experimento volvió a comprobar el entrelazamiento en las condiciones más estrictas e ideales posibles. Si el experimento de Aspect implicaba que una señal de coordinación hipotética viaja dos veces más rápido que c , la de Ginebra alcanzó 10 millones de veces c . [17] [18]
Post-revolución: Cuarta etapa
En su último escrito sobre el tema [ cita requerida ] , Einstein refinó aún más su posición, dejando completamente claro que lo que realmente lo inquietaba acerca de la teoría cuántica era el problema de la renuncia total a todos los estándares mínimos de realismo, incluso a nivel microscópico. , que la aceptación de la integridad de la teoría implicaba. Aunque la mayoría de los expertos en el campo están de acuerdo en que Einstein estaba equivocado, la comprensión actual aún no está completa (ver Interpretación de la mecánica cuántica ). [19] [20]
Ver también
- El experimento de Afshar
- Experimentos de prueba de campana
- Teorema de Bell
- Complementariedad
- Interpretación de Copenhague
- Experimento de doble rendija
- Los experimentos mentales de Einstein
- Postulado de conjunto invariante
- Borrador cuántico
- El gato de Schrödinger
- Principio de incertidumbre
- Experimento de elección retrasada de Wheeler
Referencias
- ^ "Aprenda sobre Niels Bohr y la diferencia de opinión entre Bohr y Albert Einstein sobre la mecánica cuántica" .
- ^ "Revisando el diálogo de Einstein-Bohr" (PDF) .
- ^ Bohr N. "Discusiones con Einstein sobre problemas epistemológicos en física atómica" . El valor del conocimiento: una biblioteca de filosofía en miniatura . Archivo de Internet marxistas . Consultado el 30 de agosto de 2010 .De Albert Einstein: Philosopher-Scientist (1949), publ. Cambridge University Press, 1949. Informe de Niels Bohr sobre las conversaciones con Einstein.
- ^ Marage, Pierre (1999). "El debate entre Einstein y Bohr, o cómo interpretar la mecánica cuántica" . Los Consejos de Solvay y el nacimiento de la física moderna . págs. 161-174. doi : 10.1007 / 978-3-0348-7703-9_10 . ISBN 978-3-0348-7705-3.
- ^ González AM. "Albert Einstein" . Centro Internacional de Física de Donostia . Consultado el 30 de agosto de 2010 .
- ^ "El argumento de Einstein-Podolsky-Rosen en la teoría cuántica" .
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- ↑ Niels Bohr en Albert Einstein: Philosopher-Scientist (P.Schilpp, Editor), p.199. Tudor, Nueva York, 1949
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La pregunta clave es si entender la naturaleza de esta probabilidad como epistémica u óntica. En líneas epistémicas, una posibilidad es que exista algún factor adicional (es decir, un mecanismo oculto) tal que una vez que descubramos y comprendamos este factor, podamos predecir el comportamiento observado del semáforo cuántico con certeza (los físicos llaman a este enfoque una "teoría de la variable oculta"; ver, por ejemplo, Bell 1987, 1-13, 29-39; Bohm 1952a, 1952b; Bohm y Hiley 1993; Bub 1997, 40-114, Holland 1993; ver también el ensayo anterior en este volumen por Hodgson). O quizás hay una interacción con el entorno más amplio (por ejemplo, edificios vecinos, árboles) que no hemos tenido en cuenta en nuestras observaciones que explica cómo surgen estas probabilidades (los físicos llaman a este enfoque decoherencia o historias consistentes 15 ). Bajo cualquiera de estos enfoques, interpretaríamos el indeterminismo observado en el comportamiento de los semáforos como una expresión de nuestra ignorancia sobre el funcionamiento real. Bajo una interpretación de la ignorancia, el indeterminismo no sería una característica fundamental de los semáforos cuánticos, sino meramente de naturaleza epistémica debido a nuestra falta de conocimiento sobre el sistema. Los semáforos cuánticos se volverían deterministas después de todo.
- ^ Baggott, Jim E. (2004). "Complementariedad y enredo" . Más allá de la medida: física moderna, filosofía y el significado de la teoría cuántica . Oxford, Nueva York: Oxford University Press. pag. 203. ISBN 0-19-852536-2. Consultado el 4 de febrero de 2013 .
Entonces, ¿estaba Einstein equivocado? En el sentido de que el artículo de EPR argumentó a favor de una realidad objetiva para cada partícula cuántica en un par entrelazado independiente de la otra y del dispositivo de medición, la respuesta debe ser sí. Pero si adoptamos una visión más amplia y, en cambio, nos preguntamos si Einstein se equivocó al aferrarse a la creencia realista de que la física del universo debería ser objetiva y determinista, debemos reconocer que no podemos responder a esa pregunta. Está en la naturaleza de la ciencia teórica que no pueda existir la certeza. Una teoría solo es "verdadera" mientras la mayoría de la comunidad científica mantenga una opinión consensuada de que la teoría es la que mejor puede explicar las observaciones. Y la historia de la teoría cuántica aún no ha terminado.
Otras lecturas
- Boniolo, G., (1997) Filosofia della Fisica , Mondadori, Milán.
- Bolles, Edmund Blair (2004) Einstein Defiant , Joseph Henry Press, Washington, DC
- Born, M. (1973) The Born Einstein Letters , Walker and Company, Nueva York, 1971.
- Ghirardi, Giancarlo, (1997) Un'Occhiata alle Carte di Dio , Il Saggiatore, Milán.
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