آزمایش نابرابریهای بل یا CHSH (کلاوزر-هورن-شیمونی-هولت) نقش مهمی در بررسی اصول بنیادی مکانیک کوانتومی، بهویژه در مورد محلی بودن و واقعگرایی ایفا میکند. نقض نابرابریهای بل یا CHSH نشان میدهد که پیشبینیهای مکانیک کوانتومی را نمیتوان با نظریههای متغیر پنهان محلی توضیح داد، که هم به محلی بودن و هم به واقعگرایی پایبند هستند. با این حال، عمیقتر کردن مفاهیم محلی بودن و واقعگرایی برای درک پیامدهای این نقضها بر ماهیت مکانیک کوانتومی ضروری است.
محلی بودن در فیزیک به این ایده اشاره دارد که رویدادهای دور در صورتی که مانند فضا از هم جدا شوند نمی توانند تأثیر مستقیمی بر یکدیگر داشته باشند، به این معنی که اطلاعات نمی توانند سریعتر از سرعت نور حرکت کنند. از سوی دیگر، رئالیسم معتقد است که سیستمهای فیزیکی دارای ویژگیهای کاملاً تعریف شده مستقل از مشاهده یا اندازهگیری هستند. نقض نابرابری های بل یا CHSH نشان می دهد که حداقل یکی از این اصول، محلی بودن یا واقع گرایی، در دنیای کوانتومی رعایت نمی شود.
وقتی نابرابریهای بل یا CHSH در آزمایشها نقض میشوند، به این معنی است که مکانیک کوانتومی اجازه میدهد تا همبستگیهایی بین ذرات دوردست وجود داشته باشد که توسط فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیست. این همبستگیها، که به نام درهم تنیدگی شناخته میشوند، مشخصه مکانیک کوانتومی هستند و بهطور تجربی در مطالعات متعدد تأیید شدهاند. ذرات در هم تنیده یک همبستگی قوی از خود نشان می دهند به طوری که اندازه گیری یک ذره بدون در نظر گرفتن فاصله ای که آنها را از هم جدا می کند، فوراً وضعیت ذره دیگر را تعیین می کند.
نقض نابرابریهای بل یا CHSH نشان میدهد که این همبستگیها قویتر از آن چیزی است که میتوان توسط نظریههای متغیر پنهان محلی، که وجود ویژگیهای از پیش تعیینشده برای ذرات را که رفتار آنها را تعیین میکنند، به حساب آورد. در مقابل، مکانیک کوانتومی نشان میدهد که ذرات قبل از اندازهگیری دارای خواص مشخصی نیستند و رفتار آنها ذاتاً احتمالی است.
بنابراین، نقض نابرابریهای بل یا CHSH به معنای نقض موقعیت نیست، بلکه مفهوم کلاسیک واقعگرایی را به چالش میکشد، که نشان میدهد مکانیک کوانتومی ممکن است شامل تصادفی ذاتی و همبستگیهای غیرمحلی باشد که یک تفسیر کاملا واقعی را به چالش میکشد. این پیامدهای عمیقی برای درک ما از ماهیت بنیادی واقعیت و محدودیت های فیزیک کلاسیک در توضیح پدیده های کوانتومی دارد.
آزمایش نابرابریهای بل یا CHSH شواهد محکمی را ارائه میکند که مکانیک کوانتومی از شهود کلاسیک محلی و واقعگرایی فراتر میرود و راههای جدیدی را برای کاوش ویژگیهای مرموز و غیرشهودی دنیای کوانتومی باز میکند.
سایر پرسش ها و پاسخ های اخیر در مورد نابرابری CHSH:
- تلاشهای در حال انجام برای طراحی آزمایشهایی را توصیف کنید که میتوانند به طور همزمان همه حفرهها را از بین ببرند و شواهد قویتری علیه رئالیسم محلی ارائه دهند.
- حفرههایی که در آزمایشهای آزمایش نابرابری CHSH به آنها پرداخته شده است، چیست و چرا حذف آنها مهم است؟
- آلیس و باب چگونه از حالت درهم تنیده مشترک خود برای ایجاد همبستگی های غیر محلی در بازی CHSH استفاده می کنند؟
- نابرابری CHSH و اهمیت آن را در آزمایش پیشبینیهای مکانیک کوانتومی در برابر رئالیسم محلی توضیح دهید.
- درهم تنیدگی کوانتومی چیست و چه تفاوتی با همبستگی های کلاسیک دارد؟