Nyt lys på gammel strid mellem Einstein og Bohr – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > Nyt lys på gammel stri...

14. januar 2010

Nyt lys på gammel strid mellem Einstein og Bohr

I den klassiske fysik er der ingen usikkerheder – et stofs egenskaber på atomart niveau er deterministiske, altså forudbestemte.  Kvantemekanikkens teorier siger derimod kun noget om, hvor sandsynlige egenskaberne er, og de to fortolkninger af fysikkens love var en stor strid mellem Einstein og Niels Bohr. Ny forskning styrker Bohrs kvanteteorier. Resultaterne er netop publiceret i det faglige tidsskrift, Physical Review Letters.

Den nye forskning, der er udført i samarbejde mellem Institut for Matematisk Analyse på Universitat Complutense, Madrid og Michael M. Wolf, professor i teoretisk kvantefysik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, giver en ny vurdering af den historiske strid om (u-)fuldstændigheden af kvantemekanikken.

Resultaterne styrker Bohrs holdning ved at vise, at enhver hypotetisk teori, som ville være ’mere komplet' end kvantemekanikken, nødvendigvis er i modstrid med Einstein princip om at ting kun kan på virke lokalt, altså f.eks. at en begivenhed på Jorden ikke instantant kan påvirke, hvad der sker på Månen. For ironisk nok vil Einsteins ønske om en mere fuldstændig beskrivelse af den fysiske virkelighed slå fejl på grund af hans eget princip.

Historiens begyndelse
Fra de tidlige dage af kvantemekanikken lagde Albert Einstein ikke skjul på sin utilfredshed med den statistiske karakter af kvantemekanikken og det faktum, at visse observationer såsom position og tid ikke samtidigt kan være målelige til vilkårlig præcision.

Især på den femte Solvay-konference i Bruxelles i 1927 udfordrede Einstein den nyopståede 'København fortolkning' af kvantemekanikken ved at opfinde en række tænkte eksperimenter. De var alle med henblik på en fælles måling af observationer, der er uforenelige (dvs. ikke målelige i fællesskab) i henhold til den nye teori om kvantemekanik.

I løbet af konferencen var Niels Bohr dog i stand til at tilbagevise alle Einsteins foreslåede eksempler ved at afsløre huller eller uoverensstemmelser i Einsteins argumentation. Tvisten mellem Einstein og Bohr fortsatte dog og kulminerede i 1935, da Einstein sammen med B. Podolsky og N. Rosen brugte en egenskab - i dag kaldet sammenfiltring eller entanglement – til at hævde, at det giver mening at tilskrive samtidige værdier til uforenelige iagttagelser. Hertil kommer, at da kvantemekanikken ikke forudsiger disse værdier, mente Einstein, at den skal betragtes som ufuldstændig.

Denne gang kunne Einsteins argument kunne ikke modbevises så let. Selv om Bohr svarede hurtigt, tog det et par årtier snarere end en konferencepause, før J.S. Bell viste, hvordan sagen kunne afgøres med et eksperiment. Senere har folk som f.eks. A. Aspect rent faktisk udført eksperimentet og afvist Einsteins påstande.

Fremtidens teorier
I dag er Bohr's teorier almindeligt accepterede, og vi ved, at en fuldstændig teori i den forstand som Einstein, Podolsky og Rosen hævdede enten er i modstrid med eksperimenterne eller med Einsteins principper.

Et spørgsmål, som forblev åbent var imidlertid, om der kunne være en teori, som er mere komplet end kvantemekanik, men stadig ufuldstændig nok til at være i overensstemmelse med Einstein princip. De nye resultater, som består af en række teoretiske matematiske beregninger svarer alle nej til dette spørgsmål.

”Vores resultater ikke alene lukker fortidens diskussion. De fortæller os også noget om fremtidens teorier – hvordan teorier, der går videre end kvantemekanikken skal være. Det ikke giver mening at lede efter teorier, der er mere deterministiske, altså bestemte end kvantemekanikken. Hvis vi holder fast i Einsteins principper, vil vi skulle acceptere en masse ubestemthed”, siger Michael M. Wolf, professor på Niels Bohr Institutet.

Physical Review Letters >>
arXiv >>