EPR paradox

[Anton_v_U]

Zou het kunnen dat de k-mechanische verstrengeling van de deeltjes helemaal niets met ruimte te maken heeft? Het is een gekoppeld systeem en dat blijft het als er ruimte tussen zit. Zoiets is mij verteld door iemand die het zou kunnen weten: plaats en spin zijn orthogonaal in de Hilbertruimte, niet zo bijzonder (maar wel abstract).

Verder ben ik het met Michiel eens dat er qua SRT iets aan de hand is. Tenslotte doe je een waarneming die informatie overbrengt over de werkelijkheid die zich op hetzelfde moment manifesteert op enige/grote/enorme ruimtelijke afstand.

Ik vermoed wel dat het onmogelijk is om op hiermee boodschappen te coderen en een informatiekanaal te openen dat sneller dan het licht informatie overbrengt.

[317070]

Meer algemeen gesteld: Gebruik makend van verstrengeling lijken er zaken mogelijk die zonder dat fenomeen onmogelijk waren.

Tenzij ik ergens behoorlijk van mijn padje af ben natuurlijk. Daarom leg ik dit gedachtenkronkeltje ook voor.

Waarom zou je die informatie niet nuttig mogen kunnen gebruiken?

Het klopt wat je zegt, je kunt het resultaat van een quantummeting weten nog voor die meting uitgevoerd is (door het verstrengelde deeltje te meten). Of dat gescheiden is door ruimte, of gewoon door een uurtje tijd, maakt hier niet zo veel uit.

Ik kan evengoed twee deeltjes verstrengelen. Het linkse meten, een uurtje wachten, en dan het rechtse meten en zien dat ik het resultaat al wist. Echt spectaculair is dit niet.

De stelling is alleen dat je geen informatie kunt verzenden sneller dan het licht.

[Michel Uphoff]

De stelling is alleen dat je geen informatie kunt verzenden sneller dan het licht.

Dat station waren we al gepasseerd, en dat ben ik volledig met je eens.

Maar gedurende het uur (of welke tijdsduur dan ook) dat ik volgens de SRT alleen maar kon stellen dat er een 50-50 kans was, had ik adhv de kwantuminformatie zekerheid. En dan blijft bij mij de in het gedachtenkronkeltje gestelde vraag over: Heb ik in de toekomst gekeken, of (aannemend dat praktische problemen een werkelijke 100% voorspelling/vaststelling in de weg staan) deze met veel grotere zekerheid voorspeld?

[descheleschilder]

Zonder dit fenomeen van verstrengeling tussen twee deeltjes zijn er inderdaad zaken mogelijk die zonder die verstrengeling niet mogelijk zijn, zoals het instantaan weten of er na een meting aan een deeltje hier, een macroscopisch gebeuren, gekoppeld aan het verre deeltje, plaatsvindt. Of die gebeurtenis daadwerkelijk plaatsvindt hangt af van de uitkomst van de meting aan het deeltje hier. Die uitkomst ligt geheel in de handen van het lot (tenzij je in verborgen variabelen gelooft), en hetzelfde geldt dus voor een macroscopisch gebeuren dat gekoppeld is aan het deeltje waaraan geen meting wordt verricht. In principe is dit hetzelfde als het instantaan weten wat de spin van een deeltje daar is, zodra je een meting aan de spin van het deeltje hier, met als enig verschil dat aan het verre deeltje een gebeurtenis wordt gekoppeld.

Het feit dat je aan de spin daar een macroscopisch gebeuren koppelt, doet niets af aan het feit dat je pas weet (instantaan) of het macroscopisch gebeuren plaatsvindt (gekoppeld aan die spin), wanneer je een meting aan het deeltje hier doet.

De oorspronkelijke vraag was of je met iemand ver weg door middel van kwantumverstrengeling tussen twee deeltjes instantaan een gesprek kunt voeren. Stel je probeert dit te doen door een groot aantal met elkaar verstrengelde deeltjes (of eén deeltje, in welk geval je wel steeds moet wachten totdat het deeltje waaraan je de meting gaat doen weer een superpositie ontwikkelt van de twee toestanden +1/2 en -1/2; zie hier een mooi voorbeeld van ergodiciteit: telkens aan hetzelfde deeltje een meting doen, uitgesmeerd over een lange tijd of aan vele deeltjes een meting doen in een korte tijd individuele meting over) te gebruiken, en dat je voor iedere letter van de woorden die je voor het gesprek gebruikt een code gebruikt (bijvoorbeeld: de A is éénmaal spin 1/2, de H tweemaal spin +1/2, de L eenmaal spin +1/2 plus eenmaal spin -1/2 en de O tweemaal spin-1/2), hoe zeg j dan tegen die ver verwijderde vriend(in): HALLO

Ik zeg in ieder geval (niet instantaan): groeten van de scheleschilder

[Math-E-Mad-X]

Heb ik in de toekomst gekeken, of (aannemend dat praktische problemen een werkelijke 100% voorspelling/vaststelling in de weg staan) deze met veel grotere zekerheid voorspeld?

Je kan inderdaad zeggen dat je in de toekomst gekeken hebt, maar daar is toch niks vreemds aan? dat kan zelfs in de klassieke, newtoniaanse natuurkunde al. Jij vuurt een lange-afstandsraket van grote afstand op mij af, maar belt mij op om me te waarschuwen, en ik ben op tijd op de hoogte om me uit de voeten te maken.

Weliswaar gaat het telefoontje langzamer dan de lichtsnelheid, maar zolang dat sneller dan de raket gaat heb ik informatie over de toekomst.

Kortom: ik snap eigenlijk niet waar je nu precies heen wil met je gedachten experiment.

[Michel Uphoff]

Ik wil nergens heen, behalve wat meer kwalitatief inzicht krijgen in het fenomeen verstrengeling waar ik weinig kennis over heb, en probeer met dit soort gedachtenspelletjes en jullie commentaar er op, de randen af te tasten. Waar ik naar op zoek ben is of, en zo ja waar, het schuurt tussen de kwantumwereld en de relativiteit. Dat is alles.

Jij vuurt een lange-afstandsraket van grote afstand op mij af, maar belt mij op om me te waarschuwen, en ik ben op tijd op de hoogte om me uit de voeten te maken.

Dat is newtoniaans zoals je zelf opmerkt. Maar op het moment dat die raket de lichtsnelheid zou naderen is newtoniaanse natuurkunde niet meer toereikend. Dan hebben we rekening te houden met de beperkingen opgelegd door de relativiteit.

Als een fenomeen als kwantumverstrengeling niet had bestaan, dan zouden wij hier neem ik aan allemaal geroepen hebben dat dergelijke gedachte-experimenten volstrekt onmogelijk waren, omdat ze vanwege benodigde superluminale snelheden een schending van de relativiteit zouden vereisen.

Het lijkt via verstrengeling echter wel mogelijk zonder de relativiteit te schenden, en dan is er bij mij sterke behoefte aan een verklaring voor deze 'superluminale' non-lokaliteit. De verborgen variabelen lijken grotendeels afgeserveerd door Bells theorema en het experiment van Alain Aspect.

En dan blijven m.i. alleen de aannames dat beide verstrengelde deeltjes in feite een enkel deeltje zijn dat als twee deeltjes ervaren wordt (*) of dat er toch superluminaal contact is tussen de deeltjeparen over. Beiden kunnen schuren met de SRT of ART.

(*) Hierbij stel ik mij dan maar weer de bekende ballon-analogie voor. Een enkel deeltje bevindt zich aan de andere zijde van de ballon, waarvan alleen het tweedimensionale oppervlak de ruimte voorstelt. Een tweedimensionaal wezen op die ballon heeft geen enkele weet van de kromming van zijn ruimte, en ziet als hij links kijkt verweg een deeltje en als hij rechts kijkt eveneens. In zijn tweedimenionale logica zijn het twee verschillende deeltjes.

[Math-E-Mad-X]

Dat is newtoniaans zoals je zelf opmerkt. Maar op het moment dat die raket de lichtsnelheid zou naderen is newtoniaanse natuurkunde niet meer toereikend. Dan hebben we rekening te houden met de beperkingen opgelegd door de relativiteit.

Maar ook als we uit gaan van klassieke, maar relativistische natuurkunde is dit gewoon mogelijk:

Ik bouw een machine die een lichtstraal via een polarisatiefilter de ruimte in stuurt, richting een spiegel.

De richting van het polarisatiefilter wordt op willekeurige, maar klassieke, wijze bepaald (bijvoorbeeld via een dobbelsteen) en blijft voor mij verborgen in de machine.

Wanneer de lichtstraal ergens in de buurt van de spiegel is, maak ik de machine open en kijk ik in welke richting het polarisatiefilter staat. Ik weet nu hoe het licht gepolariseerd is, en dus of de lichtstraal bij terugkomst een bom zal doen exploderen. Zelfs als dat nog een uur gaat duren.

Het feit dat jij in je voorbeeld gebruik maakte van quantum verstrengeling speelt dus eigenlijk helemaal geen rol het experiment.

[Anton_v_U]

En dan blijven m.i. alleen de aannames dat beide verstrengelde deeltjes in feite een enkel deeltje zijn dat als twee deeltjes ervaren wordt (*)

Vermoedelijk komt die in de buurt. De verklaring van een collega die stelt dat beide deeltjes één en hetzelfde systeem vormen waarbij bijvoorbeeld spin toestand niets te maken heeft met ruimtelijke toestand vind ik (hoe bizar ook) op dit moment nog het beste.

Maar ook als we uit gaan van klassieke, maar relativistische natuurkunde is dit gewoon mogelijk: [etc]

Het probleem van deze analogie (die op hetzelfde neerkomt als "mijn tweelingen" hierboven) is dat de toestand de hele tijd bepaald is maar dat we hem alleen maar nog niet weten. Ik heb begrepen dat de kwantummechanica zo niet werkt. Maar waarom weet ik niet, hoe zou je dit kunnen aantonen?

[Michel Uphoff]

Wanneer de lichtstraal ergens in de buurt van de spiegel is, maak ik de machine open en kijk ik in welke richting het polarisatiefilter staat.

Dat hebben we al een paar keer besproken, de lichte/zware kogels, de brieven et cetera. Het filter moet in het voorbeeld wel in beide standen tegelijk staan. Dan is verstrengeling nodig, en een instantane non-lokale werking.

Maar de verklaring van die werking blijft voorzover mij bekend tot op heden uit, en beperkt zich tot de door mij genoemde mogelijkheden: superluminale informatie (wellicht in strijd met de srt), of een enkel deeltje dat zich ruimtelijk uiterst bizar gedraagt (wellicht in strijd met de art). Mogelijk dat de verborgen variabelen gedachte nog niet helemaal afgeserveerd is, en dan toch nog een derde optie is.

[Math-E-Mad-X]

Tja, een echte verklaring geeft de natuurkunde nooit. Uiteindelijk is natuurkunde niet meer dan een stelsel vergelijkingen waarvan we kunnen controleren dat ze kloppen. Met een beetje inbeeldingskracht kunnen we ons ook nog iets bij die vergelijkingen voorstellen, maar dat wordt steeds lastiger naarmate we dieper op de zaken ingaan.

Dat je je niets bij deze 'magische' werking kan voorstellen, okee. Maar misschien moeten we gewoon accepteren dat er geen dieper liggend principe achter zit, en dat het gewoon zo is. Zolang het geen tegenstrijdigheden oplevert is het feitelijk niet van belang dat het magisch lijkt te zijn. Wel onbebevredigend misschien, maar dat is subjectief.

De uitspraak dat superluminale snelheden in strijd zijn met de SRT ben ik niet met je eens. Dat is gewoon een oversimplificatie van de SRT. Als je een voorbeeld zou weten te verzinnen waarbij twee waarnemers verschillende uitkomsten zouden meten dan zou je gelijk hebben.

Dat hebben we al een paar keer besproken, de lichte/zware kogels, de brieven et cetera. Het filter moet in het voorbeeld wel in beide standen tegelijk staan. Dan is verstrengeling nodig, en een instantane non-lokale werking.

Ja, dat hebben we inderdaad al meerdere keren besproken, maar het is ook juist daarom dat ik niet begrijp waarom je dan nog met dat gedachten experiment van de fotonen en de spiegel aan kwam.

[317070]

Maar de verklaring van die werking blijft voorzover mij bekend tot op heden uit, en beperkt zich tot de door mij genoemde mogelijkheden: superluminale informatie (wellicht in strijd met de srt), of een enkel deeltje dat zich ruimtelijk uiterst bizar gedraagt (wellicht in strijd met de art). Mogelijk dat de verborgen variabelen gedachte nog niet helemaal afgeserveerd is, en dan toch nog een derde optie is.

Euhm, we hebben net een erg goede verklaring van die werking, en ze noemt quantumtheorie.

EPR was netjes wetenschappelijk uitgedacht en opgezet, als een experiment waarin de quantumwereld en de relatieve wereld elkaar tegenspreken. De quantumwereld won (het kon net zo goed omgekeerd geweest zijn!). Bijgevolg acht ik de kans dat er toch nog een betere verborgen variabelen-theorie bedacht wordt erg klein. Dit was namelijk één van die experimenten die vooraf netjes uitgedacht was en daarna mooi uitgevoerd en snel het pleit beslechtte. Wetenschap op zijn best, 0% serendipiteit.

Maar de uitkomsten waren 100% wat te verwachten was binnen de quantumtheorie, dus een verklaring is er zeker.

[descheleschilder]

Om even op de verborgen variabelen terug te komen, die zijn zeker niet "afgeserveerd" door het experiment van Alain Aspect in 1978. De experimenten sloten alleen het bestaan uit van een specifiek soort verborgen variabelen uit, namelijk lokale verborgen variabelen. En David Bohm heeft daar theorie over opgesteld die niet strijdig is met de SRT. Het is sinds Kopenhagen de gangbare gedachte dat de golffuncie aan waarschijnlijkheid is gekoppeld, maar het muntje had net zo goed op de andere kant kunnen vallen.