قضیه بل چیست؟

با این حال، به محض اینکه اسپین A را اندازه گیری کنید، یقیناً مقدار ذره B را بدون نیاز به اندازه گیری مستقیم آن خواهید فهمید. برای مثال، اگر مقدار ذره A برابر با ۱/۲ باشد، مقدار ذره B باید ۱/۲- باشد و بالعکس. معمایی که قضیه بل دارد این است که این اطلاعات چگونه از ذره A به ذره B انتقال می یابد. جان استوارت بل قضیه بل را در مقاله سال ۱۹۶۴ خود موسوم به “بررسی پارادوکس اینشتین-پودولسکی-روزن” مطرح کرد. او در تحلیل هایش، فرمولی تحت عنوان نامعادلات بل بدست آورد که اظهاراتی احتمالی دربارۀ تعداد دفعات درهم تنیدگی اسپین ذره A و ذره B بود.

آزمایشات فیزیک کوانتومی به نقض نامعادلات بل می پردازد، یعنی می باید یکی از فرضیه های اصلی نادرست باشد و تنها دو فرضیه وجود داشت که در تناسب با قضیه بود. یکی از فرضیه ها “واقعیت فیزیکی” یا “موضعیت(Locality)” رد می شد. برای درک هرچه بهتر این موضوع، به آزمایش توصیف شده در فوق برگردید. شما اسپین ذره A را اندازه می گیرید. در کل، دو شرایط پیش می آید: یا ذره B دارای اسپین مخالف است یا ذره B در حالت منطبق قرار دارد. اگر ذره B سریعاً تحت تاثیر اندازه گیری ذره A قرار گرفته باشد، فرضیه موضعیت نقض می گردد. به عبارت دیگر، پیامی بصورت آنی از ذره A به ذره B فرستاده می شود، گرچه امکان تفکیک آنها در فاصله ای بسیار زیاد وجود دارد.

یعنی مکانیک کوانتومی در این حالت ویژگیهای غیر موضعیت(non-locality) را به تصویر می کشد. اگر این پیام لحظهای (مثل غیر موضعیت) اتفاق نیفتد، تنها گزینه دیگر این خواهد بود که ذره B در حالت برهم نهی(Superposition)* قرار دارد. پس اندازه گیری اسپین ذره B باید بطور کامل مستقل از اندازه گیری ذره A باشد. لذا نامساوی های بل نشان دهنده درصد زمانی هستند که اسپین های A و B باید در آن همبستگی داشته باشند.

آزمایش ها به دفعات نشان دادهاند که نامساوی های بل نقض می شوند. متداول ترین تفسیر از نتیجه فوق این است که پیام میان A و B لحظهای است. بنابراین، مکانیک کوانتوم، عامل غیر موضعیت را به تصویر می کشد. توجه: غیر موضعیت در مکانیک کوانتوم فقط به اطلاعات مشخصی مربوط می شود که میان دو ذره به صورت در هم تنیده اند( حالت اسپین ذره در مثال فوق). اندازه گیری A نمی تواند بلافاصله برای انتقال هر نوع اطلاعات دیگری به B در فواصل بسیار زیاد مورد استفاده قرار گیرد. در صورت مشاهده B، هیچکس نمی تواند بطور مستقل ادعا کند که A اندازه گیری شد یا خیر. بنا بر تفسیرهای گوناگون ارائه شده از جانب فیزیکدان های برجسته، برقراری ارتباط سریع تر از سرعت نور نیز در این حالت مقدور نخواهد بود.

• به لحاظ ریاضی به دلیل خطی بودن جوابهای خالص معادله شرودینگر ما میتوانیم با جمع هر حالت دلخواه از حالتهای خالص دوباره به یک جواب ِ حالت خالص دست پیدا کنیم. این جوابها عمود برهم خواهند بود و این جواب خود یک جواب معادله شرودینگر است که به آن حالت برهم نهی کوانتومی میگویند.