АПР-парадокс — Парадокс на Айнщайн-Подолски-Розен

През 1935 г. Алберт Айнщайн, Борис Подолски и Натан Розен чрез мисловни експерименти доказват, че квантовата механика би довела до експериментални резултати, които биха били в разрез с класическото разбиране за действителността. Поради това Айнщайн смята, че квантовата теория е непълно описание на реалността и след време ще трябва да отстъпи място на по-пълна (детерминистична) теория.

При АПР-парадокса се разглежда двойка елементарни частици, които си взаимодействат и впоследствие се отдалечават на голямо разстояние. Ако сега се проведе измерване на определен параметър на едната частица, експериментаторът би могъл според законите на квантовата механика да пресметне аналогичния параметър на другата частица. Това обаче би предполагало някакво мигновено действие на разстояние. А това противоречи на специалната теория на относителността и здравия разум. Проблемът е резюмиран по следния начин в едно писмо на самия Айнщайн:

„Можем да се запитаме дали статистическият характер на нашите експериментални данни (при изследване на квантови системи) се причинява едва чрез външно вмешателство, включително измерванията, докато системите като такива...се държат детерминистично...Следователно можем да се запитаме не може ли Пси-функцията, еволюираща детерминистично във времето според уравнението на Шрьодингер, да се схване като пълно описание на физическата реалност, при което само чуждото (неточно известно) вмешателство чрез наблюдението е отговорно за това, че прогнозите имат само статистически характер. Стигаме до резултата, че Пси-функцията не може да се разглежда като пълно описание на физическото състояние на една система. Разглеждаме обща система, състояща се от подсистемите А и В, взаимодействащи си ограничено време. Нека е известна Пси-функцията на общата система преди взаимодействието (напр. сблъсък на две свободни частици). Сега над подсистема А (след взаимодействието) се извършва (пълно) измерване, което обаче може да стане по различен начин според променливите, които се измерват (точно) (напр. импулс или координати). Тогава квантовата механика дава Пси-функцията на другата подсистема В, и то различна, в зависимост от измерването на система А. Понеже обаче е несъстоятелно да се предположи, че физическото състояние на В зависи от това какво измерване ще извърша над А, това означава, че към дадено физическо състояние принадлежат две Пси-функции. Тъй като пълното описание на на физическото състояние по необходимост трябва да е еднозначно описание..., то Пси-функцията не може да се разглежда като пълно описание на състоянието.“

Квантовата механика е теория, поставяща си задачата да обясни движението на микрообекти — елементарни частици (електрони, протони и др.) — и системи със сравнително неголям брой такива частици — атоми и молекули.

Както е известно, Айнщайн през целия си живот не приема квантовата механика като пълно и адекватно обяснение на света. Прочути са десетилетните му спорове с Нилс Бор на тази тема. И наистина квантовата механика се отличава радикално от всички други физически теории по някои твърде странни особености. Това са най-вече:

1. Индетерминизъм. Утвържденията на квантовата механика имат фундаментално вероятностен (статистически) характер. Другите случаи на използване на теорията на вероятността във физиката са свързани с недостатъчната информация за дадената частица или система, ала в квантовата механика се приема, че да се получи повече знание е дори теоретически, по принцип невъзможно. Това е в разрез с утвърдените научни парадигми да се търси причината на всяко явление. Оказва се, че на квантово равнище — на ниво молекули, атоми и елементарни частици — се появяват събития, които нямат причина. Прочуто е изказването на Айнщайн: „Аз не мога да повярвам, че Бог си играе на зарове.“

2. Неопределеност (индетерминираност). За разлика от класическата механика, частицата в квантовата механика не може да има определено положение в пространството или импулс (и не може да притежава и двете едновременно).

3. Неделимост (инсепарабелност). Квантовата механика по принцип отрича възможността за описание на света по пътя на неговото деление на части с пълното описание на всяка отделна част — а именно това се смята за най-неотменимата характеристика на научното описание на света. Затова тя понякога се нарича холистична (цялостна) теория.

АПР-парадоксът е подлаган многократно на експериментална проверка и резултатите винаги са били в съгласие с предсказанията на квантовата механика.

Съществуват многобройни интерпретации на квантовата механика, а дискусиите на тази тема продължават и понастоящем.

• Предишна