إذا ثبتت صحة المكانة وكان قياس أحد الجسيمات لا يؤثر على الفور على نتيجة قياس آخر بعيدًا، فإن النتائج في إعداد تجريبي معين لا يمكن أن تكون مرتبطة أكثر من 67٪.
ما هي نظرية بيل في فيزياء الكم
نظرية بيل هي مصطلح يشمل عددًا من النتائج وثيقة الصلة بالفيزياء وكلها تحدد أن ميكانيكا الكم غير متوافقة مع النظريات المحلية المتغيرة الخفية بالنظر إلى بعض الافتراضات الأساسية حول طبيعة القياس، وتشير كلمة محلي هنا إلى مبدأ الموقع وهي فكرة أن الجسيم لا يمكن أن يتأثر إلا بمحيطه المباشر وأن التفاعلات التي تتم بوساطة المجالات الفيزيائية لا يمكن أن تحدث إلا بسرعات لا تزيد عن سرعة الضوء.
إن المتغيرات الخفية هي خصائص افتراضية تمتلكها الجسيمات الكمومية، وهي خصائص لا يمكن اكتشافها ولكنها لا تزال تؤثر على نتائج التجارب. على حد تعبير الفيزيائي جون ستيوارت بيل الذي سميت مجموعة النتائج هذه باسمه، حيث إذا كانت نظرية المتغير الخفي محلية فلن تتفق مع ميكانيكا الكم وإذا كانت تتفق مع ميكانيكا الكم فلن تكون محلية.
يتم تطبيق المصطلح على نطاق واسع على عدد من الاشتقاقات المختلفة أولها قدمه جون ستيوارت بيل في ورقة بحثية بعنوان في مفارقة آينشتاين، وكانت ورقة بيل استجابة لتجربة فكرية اقترحها ألبرت أينشتاين وبوريس بحجة أن فيزياء الكم هي نظرية غير مكتملة، وكان من المعروف بالفعل أن تنبؤات فيزياء الكم احتمالية، حيث قدم آينشتاين سيناريو يتضمن إعداد زوج من الجسيمات، بحيث تكون الحالة الكمومية للزوج متشابكا ثم فصل الجسيمات إلى مسافة كبيرة بشكل تعسفي.
المجرب لديه اختيار القياسات الممكنة التي يمكن إجراؤها على أحد الجسيمات، وعندما يختارون قياسًا ويحصلون على نتيجة فإن الحالة الكمومية للجسيم الآخر تنهار على ما يبدو على الفور إلى حالة جديدة اعتمادًا على تلك النتيجة، وبغض النظر عن بُعد الجسيم الآخر، ويشير هذا إلى أن قياس الجسيم الأول بطريقة ما قد تفاعل أيضًا مع الجسيم الثاني بسرعة أكبر من سرعة الضوء أو أن الجسيمات المتشابكة لها بعض الخصائص غير المقاسة التي حددت مسبقًا حالاتها الكمومية النهائية قبل فصلها.
أهمية نظرية بيل: تعتبر نظرية بيل بيانًا فلسفيًا ورياضيًا مهمًا في نظرية ميكانيكا الكم، حيث أظهرت أن فئة من النظريات الفيزيائية تسمى نظرية المتغيرات المخفية المحلية لا يمكن أن تفسر درجة الارتباط بين سبينات الإلكترونات المتشابكة التي تنبأت بها نظرية الكم.
هل نظرية بيل خاطئة: استنتج أن نظرية بيل خاطئة لأن متباينات بيل هي علاقات رياضية تافهة تفتقر، بسبب الافتراض غير المناسب للاحتمالية إلى الارتباط الأساسي بعملية القياس الحقيقية للتجارب ذات الصلة.
المراحل الهندسية في نظريات القياس في نظرية بيل
تقف نظرية بيل كحاجز لا يمكن التغلب عليه في الطريق إلى حل بديهي مرغوب فيه للغاية لمفارقة EPR، وبالتالي فهي تقع في صميم الافتقار الحالي إلى تفسير واضح للشكلية الكمية، وتنص النظرية من خلال عدم مساواة قابلة للاختبار تجريبياً أن تنبؤات ميكانيكا الكم لحالات استقطاب بيل لجسيمين متشابكين، حيث لا يمكن إعادة إنتاجها بواسطة أي نموذج إحصائي لمتغيرات خفية تشترك في بعض الميزات البديهية.
إن إثبات نظرية بيل يتضمن افتراضًا دقيقًا وإن كان حاسمًا لا تتطلبه المبادئ الفيزيائية الأساسية، وبالتالي فإنه لا يتحقق بالضرورة في الإعداد التجريبي الذي يختبر عدم المساواة، ففي الواقع لا يمكن تنفيذ هذا الافتراض بشكل صحيح ضمن الإطار القياسي لميكانيكا الكم وبالتحديد يفترض إثبات النظرية وجود إطار مرجعي مطلق مفضل يُفترض أن يقدمه المختبر، والذي يمكّن من مقارنة اتجاه أجهزة قياس الاستقطاب من أجل الإدراك المتتالي للتجربة.
وبالتالي تحديد استجابتها بشكل مشترك وظائف على مساحة التكوينات المخفية الافتراضية لجميع الإعدادات البديلة الممكنة ومع ذلك يكون الاتجاه النسبي فقط بين جهازي القياس في كل تحقيق فردي للتجربة هو درجة مادية محددة بشكل صحيح من الحرية، في حين أن اتجاههم الصارم العالمي هو مقياس زائف لدرجة الحرية بالتالي لا يوجد بالضرورة الإطار المرجعي المفضل الذي يتطلبه إثبات نظرية بيل.
في الواقع لا يمكن أن توجد في النماذج التي يتم فيها كسر تناسق المقياس للإعداد التجريبي في ظل الدورات الجامدة العالمية للكاشفين تلقائيًا من خلال التكوينات المخفية لزوج الجسيمات المتشابكة وتظهر مرحلة هندسية غير صفرية تحت بعض المقياس الدوري تحولات التناظر، بعد هذه الملاحظة تم بناء نموذجًا محليًا واضحًا للمتغيرات المخفية التي تعيد إنتاج تنبؤات ميكانيكا الكم لحالات بيل.
يمكن إثبات نظرية بيل في إطار العوالم المتعددة من افتراض أن القياس له نتيجة واحدة، لذلك يمكن تفسير انتهاك متباينة بيل على أنه إثبات أن القياسات لها نتائج متعددة.
