Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon
Das EPR-Paradoxon ist eine frühe und starke Kritik der Quantenmechanik. Albert Einstein und seine Mitarbeiter Boris Podolsky und Nathan Rosen sagten, dass Niels Bohr, Werner Heisenberg und die anderen Wissenschaftler in Kopenhagen mit der Unsicherheit falsch lagen. Heisenberg behauptete, dass man nie und nimmer sowohl die Position als auch den Impuls (oder die Geschwindigkeit oder die Flugbahn) eines atomaren oder kleineren Teilchens kennen könne. Die Idee war, dass beides nicht gleichzeitig gemessen werden könne und dass, sobald das eine gemessen werde, eine Änderung eintrete und man für das andere nicht die gleiche Antwort bekomme, die man bekommen hätte, wenn man es zuerst gemessen hätte. Einstein und seine Gruppe sagten, dass Heisenberg noch einmal nachdenken sollte. Nehmen wir an, Sie hätten zwei sehr kleine Teilchen. Sie messen das Gewicht jedes einzelnen Teilchens und kleben sie dann zusammen. Sie gaben ihnen einen kleinen Schubs. Dann zerbrach sie etwas auseinander. Sie sollten sowohl Positionen als auch Geschwindigkeiten haben, die miteinander verbunden sind. Wenn Sie also die Position eines der Teilchen gemessen haben, dann heißt das noch lange nicht, dass es nie eine bestimmte Geschwindigkeit hatte, selbst wenn Sie davon ausgingen, dass Heisenberg Recht hatte und Sie seine Geschwindigkeit bei der Messung nicht durcheinander bringen konnten. Zum Beweis sagte Einstein, dass man als nächstes die Geschwindigkeit des zweiten Teilchens messen könne, und da alles mathematisch miteinander verbunden sei, würde man dann die Geschwindigkeit des ersten Teilchens kennen.
Es gab eine Möglichkeit, wie Heisenberg Recht haben konnte, ein Grund, den Einstein für Unsinn hielt: Was wäre, wenn die Messung der Position des ersten Teilchens die Geschwindigkeit des zweiten Teilchens durcheinander bringen würde. Das wäre wie Magie. Wie könnte jemand einen solchen Einfluss erklären? Nehmen wir an, die beiden Teilchen würden sich sehr schnell fortbewegen und es wäre viel Zeit vergangen. Wenn etwas, das mit dem ersten Teilchen geschah, das zweite Teilchen irgendwie beeinflussen würde, müsste sein Einfluss schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen, was unmöglich ist. Physiker wie Erwin Schrödinger schlugen vor, dass sich das Verhältnis von Position und Geschwindigkeit vielleicht nur allmählich irgendwie auflösen würde. Schrödinger nannte die Verbindung zwischen den beiden Teilchen (und alles, was so etwas mit anderen Dingen passiert) "Verschränkung".
"Gespenstisches Handeln auf Distanz", wie Einstein es nannte, ist eine Möglichkeit, dieses Paradoxon zu verstehen. Einstein hatte keine Möglichkeit zu wissen, dass zukünftige Experimente zeigen würden, dass Verschränkung existiert. Am Ende zeigte John Stewart Bell mathematisch, dass es keine Möglichkeit gibt, dass verborgene Variablen für experimentelle Ergebnisse, die Verschränkung zeigen, verantwortlich sein könnten.
Fragen und Antworten
F: Was ist das EPR-Paradoxon?
A: Das EPR-Paradoxon ist eine frühe und starke Kritik an der Quantenmechanik, die von Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen vorgebracht wurde. Sie argumentierten, dass Niels Bohr, Werner Heisenberg und andere Wissenschaftler in Kopenhagen sich in Bezug auf die Unschärfe geirrt hätten.
F: Was hat Heisenberg behauptet?
A: Heisenberg behauptete, dass man zu keinem Zeitpunkt sowohl die Position als auch den Impuls (oder die Geschwindigkeit oder die Flugbahn) eines atomgroßen oder kleineren Teilchens kennen könne. Man ging davon aus, dass die Messung des einen eine Veränderung des anderen verursachen würde, so dass beide nicht gleichzeitig gemessen werden könnten.
F: Wie hat Einstein auf diese Behauptung reagiert?
A: Einstein sagte, dass, wenn zwei sehr kleine Teilchen nach der Messung ihres Gewichts aneinander geklebt werden und dann einen Schubs erhalten, bevor sie wieder auseinander brechen, sie Positionen und Geschwindigkeiten haben sollten, die zueinander in Beziehung stehen. Wenn Sie also die Position eines Teilchens messen, selbst wenn es dabei seine Geschwindigkeit durcheinanderbringt, muss es vor der Messung eine bestimmte Geschwindigkeit gehabt haben.
F: Welche Erklärung hat Erwin Schrödinger für dieses Paradoxon vorgeschlagen?
A: Erwin Schrödinger schlug vor, dass sich die Beziehung zwischen Position und Geschwindigkeit vielleicht allmählich auflöst; er nannte diese Verbindung zwischen zwei Teilchen "Verschränkung". Dieses Phänomen wurde von Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet.
F: Glaubte Einstein an die Existenz der Verschränkung?
A: Nein, Einstein konnte nicht wissen, dass zukünftige Experimente die Existenz der Verschränkung zeigen würden.
F: Wer hat die Existenz der Verschränkung mathematisch bewiesen?
A: John Stewart Bell hat mathematisch bewiesen, dass es keine Möglichkeit gibt, mit versteckten Variablen experimentelle Ergebnisse zu erklären, die die Existenz von Verschränkung zeigen.
