Teorema de Bell

Teorema de Bell A incompatibilidade entre variables locais ocultas e a mecánica cuántica
Diagrama representando o experimento de entrelazamento cuántico utilizado para probar as desigualdades de Bell
Título orixinal	On the Einstein Podolsky Rosen Paradox
Autor/a	John Bell
Orixe	Irlanda do Norte, Reino Unido
Lingua	Inglés
Xénero(s)	Artigo científico
Editorial	Physics Physique Физика
Data de pub.	1964
Formato	Artigo de revista científica
[ editar datos en Wikidata ]

O teorema de Bell establece que non existe unha teoría de física local baseada en variables ocultas que poida coincidir coas predicións da mecánica cuántica.

Desenvolvido por John Stewart Bell, considérase unha importante contribución a favor da mecánica cuántica, en particular do seu carácter contraintuitivo no rexeitamento da localidade, tocando cuestións fundamentais para a filosofía da física moderna.

Fundamentos

O artigo de 1964 que expón o teorema titúlase "Sobre o paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen".^[1][2][3] O paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (paradoxo EPR) é un experimento mental que en 1935, asumindo un realismo local válido, é dicir, as nocións intuitivas de que os parámetros das partículas teñen valores definidos independentemente do acto de observación e que os efectos físicos teñen un velocidade de propagación finita, destacou o carácter non local da mecánica cuántica na súa interpretación ortodoxa, é dicir, o fenómeno do entrelazamento, xulgándoo incompatible coa realidade física (de aí o paradoxo) e concluíndo pola incompletitude da teoría, é dicir, pola presenza de variables ocultas.

Ao adaptar o paradoxo EPR seguindo a versión de David Bohm e Yakir Aharonov, que incorpora medidas de spin en ángulos intermedios en contraste cos ángulos ortogonais na estimación de probabilidade, combinando así varias variables,^[4] Bell demostrou que a condición do realismo local impón algunhas restricións ás correlacións estatísticas previstas pola mecánica cuántica entre medicións sobre partículas consideradas entrelazadas.^[5] Segue que a mecánica cuántica é intrinsecamente non local, xa que non pode conter variables ocultas locais que modifiquen esta característica, e debe ser aceptada como tal, ou rexeitada. Pola contra, as predicións en total acordo coa teoría cuántica implicarían a elección entre realismo e localidade. O teorema, de feito, non exclúe variables ocultas non locais que preservan o principio de realidade, mentres que a alternativa sería a renuncia radical a calquera realidade física obxectiva, que porén cuestionaría o principio de causalidade.

Verificación experimental

As restricións estatísticas destacadas polo teorema, expresadas matematicamente por relacións de desigualdade chamadas desigualdades de Bell, permiten, como suxire o propio Bell, unha comprobación experimental a través de medidas da polarización de fotóns. Os experimentos realizados nos anos oitenta e noventa indicaron con alta probabilidade que as desigualdades de Bell son violadas. Experimentos adicionais realizados no 2015 por diferentes grupos independentes conseguiron cumprir plenamente as condicións teóricas previstas e proporcionar resultados conclusivos, fornecendo unha proba empírica contra o realismo local e demostrando que, as consideradas polo paradoxo EPR como "aterradoras accións a distancia", son reais. Estes experimentos son considerados unha proba adicional a favor da mecánica cuántica e demostran que o principio de localidade debe ser abandonado, mesmo na hipótese da existencia de variables ocultas.

Os principios da relatividade especial están salvados polo teorema da non comunicación, que implica que os observadores non poden usar efectos cuánticos para comunicar información máis rápido que a velocidade da luz.

Notas

1. J. S. Bell, On the Einstein Podolsky Rosen Paradox, Physics 1, 195-200 (1964)
2. J. S. Bell: "On the problem of hidden variables in quantum mechanics", Rev. Mod. Phys. 38 (1966)
3. J. S. Bell, Sul paradosso Einstein-Podolsky-Rosen, en J. S. Bell, Dicibile e indicibile in meccanica quantistica, Milán, Adelphi, 2010, pp. 20-30 (en italiano)
4. Bohm, D.; Aharonov, Y. (1957-11-15). "Discussion of Experimental Proof for the Paradox of Einstein, Rosen, and Podolsky". Physical Review 108 (4): 1070–1076. doi:10.1103/PhysRev.108.1070. 
5. A análise de Bell revelou que, se o universo fose descrito por teorías de variables ocultas locais, as correlacións entre partículas entrelazadas serían distintas das predicións da mecánica cuántica. Sorprendentemente, os experimentos mostraron correlacións que concordan coas predicións cuánticas, suxerindo que as descripcións baseadas na localidade clásica non son adecuadas para explicar o comportamento cuántico. Este descubrimento foi revolucionario e desafiou as intuicións tradicionais sobre a natureza da realidade. Doutro xeito, tamén permitiu destacar que as correlacións previstas mantendo os principios fundamentais da física clásica, aínda que inferiores ás da mecánica cuántica, son moito maiores do que o sentido común suxeriría e do que os propios autores EPR consideraban, o que tería constituído en calquera caso un grande renovamento do paradigma científico.

Véxase tamén

Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Teorema de Bell

A Galicitas posúe citas sobre:  Teorema de Bell

Outros artigos

• Entrelazamento cuántico
• Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen
• Principio de localidade
• Teoría de variables ocultas

Ligazóns externas

• https://plato.stanford.edu/entries/bell-theorem/

---

Este artigo sobre física é, polo de agora, só un bosquexo. Traballa nel para axudar a contribuír a que a Galipedia mellore e medre.  Existen igualmente outros artigos relacionados con este tema nos que tamén podes contribuír.

---