Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: EPR Experiment

Seguo con interesse le trasmissioni della BBC World della serie "Physical
World". Ultimamente ne ho seguito una sulla meccanica quantistica. Una gran
parte della trasmissione è stata dedicata alle opinioni conflittuali tra
Einstein e Bohr. E' stato citato anche un famoso "EPR Experiment" che
avrebbe dovuto porre una parola definitiva su chi dei due avesse ragione.
Non sono riuscito ad acquisire una chiara visione dell'esperimento stesso.
Ho capito che in esso due particelle di natura opposta erano state prodotte
e quindi inviate a due diversi punti di rivelazione distanti tra loro
diversi kilometri. L'esperimento consisteva quindi nell'accertare
simultaneamente la natura delle due particelle nei due diversi luoghi. Ed è
a questo punto che non sono riuscito a capire perchè il fatto che le due
particelle fossero trovate diverse comportava che l'esperimento dava ragione
a Bohr e torto ad Einstein. Visto che si sapeva fin dal principio che le due
particelle erano opposte, non riesco a capire che bisogno c'era di
esaminarle. Evidentemente mi è sfuggito qualcosa. Potrebbe qualcuno avere la
pazienza di spiegarmi la faccenda, possibilmente con parole semplici.
Grazie. Alessandro

In effetti per come mi hai descritto l`esperimento illustrato questo non
darebbe torto ne` ragione ad Einstein o a Bohr. Un esperimento invece che
puo` dire se le particelle sono o no descrivibili come sistemi
indipendenti oppure come facenti parte di un unica realta` (la famigerata
sovrapposizione) e` stato compiuto negli anni ottanta. Mi riferisco
all`esperimento di Aspect gia` citato da Elio precedentemente.
La fisica che vi e` sotto e` secondo me troppo sottile per poterla
spiegare qui. Comunque un buon libro per comprendere cosa si e` dimostrato
e visto e` il famoso Sakurai "Modern quantum mechanics". 
The Volk  

Non sono un fisico ma un pò conosco l'argomento.
Devi sapere prima di tutto che in meccanica quantistica esistono delle leggi
di conservazione, come la conservazione dello spin per fare un esempio.  Il
fatto è questo: ammetiamo che una particella decadendo produca due fotoni
che viaggiano in direzione opposta; la particella ha un determinato spin che
dev'essere conservato, ossia facendo la somma degli spin dei due fotoni ci
dobbiamo ritrovare lo spin della particella iniziale. Quando i due fotoni
sono abbastanza lontani, misuriamo lo spin di uno di questi; istantaneamente
sapremo anche lo spin dell'altro fotone, ma ciò significa che l'informazione
dello spin del fotone più lontano è "arrivata" a noi istantaneamente alla
misurazione del fotone più vicino, quindi l'informazione dello spin del
fotone più lontano ha viaggiato a velocità infinita il che è una
contraddizione della relatività.
Spero di essere stato chiaro e corretto,
Ciaoo,
    Algol.

     Algol.
 
Caro Algol
Posso dire di no? :-))
Se cosi` fosse la relativita` sarebbe in contraddizione con se stessa.
Mi spiego...
Consideriamo due sfere di ugual massa che ruotano in maniera opposta.
Il sistema ha momento angolare nullo.
Le sfere si muovono in direzioni opposte con la stessa velocita`.
Ad un certo punto a qualcuno viene in mente di misurare il momento
angolare di una, e , poiche` sa che all`inizio il sistema ha momento
nullo, ricava il momento dell`altra sfera, istantaneamente.
Nota che:
1)Anche in questo caso l`informazione e` istantanea (per quanto
significato abbia questa parola in relativita`).
2)Ho usato palle da biliardo non ho bisogno di fotoni od altro.
3)Non ho usato nessun concetto quantistico
4) La relativita` enuncia che non si puo` accelerare un corpo di massa m
oltre la velocita' della luce spendendo solo una quantita` finita di
energia, e questo, a quel che so, e` l`unica cosa che ci enuncia il famoso
"principio" nulla puo` andare piu` veloce della luce. Per quanto riguarda
l`informazione (a proposito cosa intendi per informazione?) non c`e` nulla
scritto e nessuna contraddizione. La questione e` piu` complicata ed
implica il fatto che i fotoni non si possono considerare palle da
biliardo. Se vuoi possiamo far entrare la disugualianza di Bell in gioco.
Ciao
the Volk
 

In realtà esistono delle riserve sull'esperimento di Aspect, dovuti ad
ipotesi aggiuntive introdotte a causa della scarsa sensibilità dei
rilevatori di fotoni utilizzati negli esperimenti.
Per una visione dettagliata della situazione degli esperimenti E.P.R. vi
consiglio il libro del prof. Franco Selleri dell'università di Bari :
F. Selleri "La Fisica del 900" Edizioni Progedit
Il libro esamina anche alcuni aspetti 'critici' sia della relatività che
della meccanica quantistica.
Riccardo
Riccardo Tarli
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Ciao, io non sono un fisico di professione ma forse posso spiegarti
brevemente la questione e il rapporto che il paradosso EPR ha con il
dibattito tra Bohr e Einstein.
Per parlarti della questione faro' una semplificazione molto ampia della
teoria dei quanti, perche' in caso contrarionon riuscirei a parlare della
cosa in parole semplici e senza prerequisiti, se la cosa tiinteressa potro'
entrare nel particolare (fin quando le mie conoscenze di filosofo enon di
fisico mi consentono).
Come certamente saprai la teoria dei quanti hacome conseguenza il
famosoprincipio di indeterminazione di Heisenberg. Esso afferma che la
velocita' (v) e la posizione (p) di una particella non possono essere note
entrambe nellostesso momento. Anzi,piu' simisura v e meno si sa di p e
vice-versa. Tuttavia ci sono e ci sono state delle controversi infinite sul
modo in cui questa questione debba essere interpretata, ioti dico in breve e
semplifiacndo tantissimo le posizioni di Bohr e Einstein:
Bohr: Il "principio" enuncia non una nostra impossibilita' di misurare V e P
ma uno status ontologico delle particelle, cioe'leparticelle non hanno
effettivamente unaposizione e una velocita' definite. Un modopiu'moderno per
dirlosta nell'affermare che, se misuro V, allora i vari possibili valori che
P potrebbe assumere (dopo unamisurazione diV appunto) in una possibile
msiurazione sonoin una "sovrapposizione", cioe' sono p1 E p2 E p3 E p4
ecc... all'infinito, dove con E si deveintendere che le Pn posizioni sono
possedute tutte CONTEMPORANEAMENTE ed ancheche NESSUNA di queste proprieta'è
relamente posseduta dalla particella. Se pero' simisura P allora avremo uno
ed uno solo dei valori Pn come esito della misurazione (quale sia il valore
che troveremo è una questione solo di probabilità) ma V diverra' una
sovrapposizione di Vn. Se poi misuro dinuovo V avro'unasovrapposizione di Pn
ecosi'via all'infinito.
Einstein: Il "principio" non parla della realta' della particella, ma solo
di una nostra ignoranza nei suoi valori. Cioe' la particella possiede una
velocita' e una pèosizione definite ma NOI non sappiamo quali sono, per
questo le nostre misurazioni  ci sembrano probabilistiche. In un certo senso
è come se Einstein sostenesse che una nostra misurazione di V perturbi il
valore di P e vice-versa.
Ora è chiaro che Einstein e Bohr, forse i due intelletti fisici maggiori del
XX secolo, erano destinati a darsi battaglia. E lofeceroin diverse sedi,
l'ultimo atto della disputa lo si ebbe pero' nel 1935 quando Einstein e due
altri colleghi, Podolskij e Rosen, pubblico' un articolo chemetteva in
questione lacompletezza della teoria dei quanti (MQ). Per farloi tre
fisiciricorsero ad un "esperimento mentale" che poi funoto ccome "paradosso
di EPR" (dalle iniziali dei tre fisici) e che io ti illustro brevemente:
Innanzitutto bisogna fare due assunzioni:
(a) un valore di una quantita' fisica, es: v, si dice "reale" quando
possiamo accertarci che un'entità fisica possieda la data proprieta' senza
influenzare il sistema (cioe'la particella epr esempio)
(b) Una teoria si dice Completa quando descrive OGNI elementodella realta'
fisica
Quindi secondo (b) la MQ non sarebbe completa se ci fosse una quantita' (es:
V) che, benche' reale (secondo (a)) non sia descrittadalla teoria.
Per mostrare che era questoil caso EPR congegnarono questa situazione:
immagina che due particelle siano emesse da una sorgentecomune e
sipropaghino in direzioni opposte dell'asse X, diciamo che queste
dueparticele abbiano l'una la posizione opposta dell'altra e l'una la
velocita' opposta dell'altra. Quindi se S1 ha posizione +X allora S2 ha
posizione -X e lo stesso vale per V (S1 e S2 sono le due particelle). Ora il
principio di indeterminazioneci dice chenoinonpossiamo stabilire il valore
di X e di V per S1 (o per S2) contemporanemente, quindi dice che questi due
valori INSIEME non sono reali.
E invece lo sono (secondo i tre fisici) ed ecco perche': poniamo di misurare
X di S1 e trovare che vale 5. Ora la MQ ciimpedisce di stabilirecon certezza
il valore di V per S1 senza modificare X (cioe' 5). E invece posssaimo
farlo, inaftti possiamomisurare la V di S2 e sappiamo che, qualunque sara'il
valore V di S2 allora la V di S1 avra' come valore -V. Poniamo che la V di
S2 valga 4, allora la V di S1 varra' -4. Ma questo valore di-4 noi l'abbiamo
trovato senza perturbare il sitema (cioe' senza perturbare S1, infatti noi V
l'abbiamo misurata su S2). Quindi il valore -4 è reale.
Allora: aveavmo detto che per la MQ i valori X e V nonpotevanoessere reali
simultanemente, ma EPR cimostrano chenon è cosi', che sia X sia Vsono reali.
Quindi la MQ non ècompleta.
La risposta di Bohr fu che le particelle S1 e S2 sono in uno stato tutto
particolare, cioe' visto che hanno interagito ora sono "strettamente
connesse" e una misura della V di S2 (ad esempio) produce una variazione
nella X di S1 ! Ciso' se io faccio le misurazioni delle due quantita' di
prima e trovo 5 per X misurata su S1 e -4 su V misurata su S2 ottenendo il
valore 4, allora una successiva misura di X su S1 non mi dara' piu' il
valore 5, e questo succede veramente!
Quindi è come se la particella S2 "comunicasse" a S1 che, visto che qualcuno
ha misuratola sua (di S2) velocita', allora lei (S1) deve modificare il suo
valore di X. E, visto cge S1 e S2 sono lontane arbitrariamente questa
comunicazione potrebbe avveire piu' veloce della luce. Il fatto se questo
sia ono contrario alla teoria della relatività è ancora oggetto di
discussione. Comunque con questa risposta Bohr in un certo senso para il
colpo infertogli da Einstein, ma deve richiedere una violazione
dell'influenza di due particelle lontane,influenza che si esercita da S2 a
S1 e vice-versa, in un tempo maggiore diquello che laluce impiega per
connettere le due particelle. Questorequisito si chiama "località". Dunque
la Mq puo'restare Completa ma diventa "non-locale".
Ho scritto gia'tanto e spero di non averti annoiato, chiedimi pure se non si
capisce mniente di quello che ho scritto :))


Ciaoo
    Algol.


Si e no. Il fatto e` questo: Possiamo noi facendo un esperimento di misura
delle correlazioni tra due fotoni, dire che c`e` icuramente uno scambio di
informazione piu` rapido della luce?
Se noi ripetessimo l`esperimento con le palle da biliardo abbiamo visto
che avremmo le stesse identiche correlazioni. Dunque perche`nel caso dei
fotoni diciamo che vi e' scambio di informazione (e ripeto cosa vuol dire
per te questa parola?)?
Semplicemente assumiamo (postuliamo)che i fotoni si trovino nella
famigerata sovrapposizione e dunque non si puo` dire che un fotone ha una
certa polarizzazione finche` non si e` misurato ed anzi non si puo`
parlare neppure di fotone 1 e 2 come cose distinte e separate, ma fino
alla misurazione abbiamo una cosa strana che non e` ne` 1 ne`2 (la
sovrapposizione).
Con tutto questo pero` abbiamo assunto che sia vera questa
sovrapposizione. Senza di essa dal punto di vista classico l`esperimento
avrebbe benissimo una semplice spiegazione.Quindi misurare le correlazioni
semplicemente non ci da` modo di dar ragione a Bohr (sovrapposizione) o ad
Einstein (che supppongo sostenesse le variabili nascoste o perlomeno una
visione locale e deterministica della fisica). Il problema nasce con piu`
sofisticati esperimenti che riescono
a distinguere i due comportamenti (Aspect 1982, Wineland di recente).
Vince la parte quantistica, quindi le sovrapposizioni vincono.
In secondo luogo voglio commentare la tua affermazione che e` paradossale
che un fotone sappia istantaneamente cosa e` successo all`altro.
Perche`? Perche` "nulla puo` essere istantaneo"? Perche` nulla puo` andare
piu` veloce della luce? Se fai dei conti e consideri al solito che i
fotoni siano distinguibili durante il loro viaggio verso i rilevatori(cosa
comunque non ammessa in MQ)
noterai che  cio` che perdi e` l`universalita` della causalita`, cioe`
eventi uno dopo l`altro in un SR sono invertiti in sequenza in un altro.
Ma puoi pensare ad un esperimento che riveli ad esempio che il fotone 2 e`
precipitato prima di essere misurato? Se ci pensi bene ti accorgi di no e
dunque non si ha alcun paradosso, nel senso di fenomeno che fornisce due
risultati oggettivamente diversi a seconda del SR.
Per intenderci non e` possibile ideare un esperimento che mi faccia avere
un gatto morto in un SR ed un gatto vivo nell`altro SR. 
Ciao.
the Volk

 the Volk
Ciaoo,
    Algol.

praticamente effetti quantistici, 
Logico.
A proposito di trasferimento istantaneo di informazione: nel
teletrasproto delle qualità di un fotone a un altro, usando un sistema
entangled, mi pare che si abbia trasferimento istantaneo di
informazione se si usa il fotone A per modificare il suo gemello B,
usando un fotone C che va a modificare A.
Qualcuno ne sa di più?

 
Be` l`esperimento non e` semplice da spiegare nella totalita`.
Comunque esso consiste nel poter trasferire lo stat di polarizzazione da
un fotone ad un altro.
Si producono 2 fotoni (1 e 2), poi si effettua una "misura congiunta" (un
concetto un po` difficile da spiegare qui) su un fotone 3 preparato in un
certo stato e 2. Alla fine si misura la polarizzazione di 1.
Tale polarizzazione dovrebbe presentare (ed in effetti le presenta) alcune
correlazioni con le misure delle polarizzazionii degli altri 2 ftoni (in
pratica 1 dovrebbe aver acquistato la polarizzazione di 3).
C`e` da dire inoltre che tale esperimento funziona una volta ogni 4 fotoni
per motivi quantistici (cioe` si ha 1/4 di probabilita` di riuscita).
Quanto a trasferimento di informazione...sembra in effetti che un
teletrasporto al 100% ci darebbe questa possibilita`.
Per approfondimenti ti rimando all`articolo:
D.Bowmesteer et al. Nature 390, 575 (1997)
Credo comunque che sul libro di Gennaro Auletta: Foundations and
interpretations of Quantum Mechanics vi sia trattato.
the Volk
 

 
Questo e` vero assumendo che la funzione d`onda prima della misura fosse
una sovrapposizione. Quindi non e` come se. Per i postulati della MQ essa
e` effettivamente collassata. Ma si puo` parlare di influenza di 1 su 2 a
distanza? Prima di tutto bisognerebbe poter parlare di 1 e 2 distinguibili
(e cio` non e` ammesso per i principi della meccanica statistica
quantistica), poi se noi potessimo guidare tale influenza potremmo
trasmettere istantaneamente messaggi da un capo all`altro del mondo.
Ma il fatto e` che, come tutte le cose non ben definite, la MQ si salva in
corner dicendo che comunque noi non possiamo decidere lo stato delle
particelle e dunque non possiamo trasmettere messaggi.
Se cosi` fosse allora si che la MQ e la relativita` cozzerebbero...
 
AriCiao!
the Volk

>>>>>>
Newsgroups: it.scienza.fisica
From: 
riccard...@txt.it
 ("Riccardo Tarli")
Subject: Re: Re: EPR Experiment
Date: Thu, 10 May 2001 12:28:50 +0000 (UTC)
Organization: Mailgate.ORG Server - 
http://www.Mailgate.ORG
Approved: 
rob...@news.nic.it
 (1.22)
Mail-From: 
riccard...@txt.it
 from 
gate.txt.it
 [212.29.135.8]
------------------------------------------------------------------------
In realtà esistono delle riserve sull'esperimento di Aspect, dovuti ad
ipotesi aggiuntive introdotte a causa della scarsa sensibilità dei
rilevatori di fotoni utilizzati negli esperimenti.
Per una visione dettagliata della situazione degli esperimenti E.P.R. vi
consiglio il libro del prof. Franco Selleri dell'università di Bari :
F. Selleri "La Fisica del 900" Edizioni Progedit
Il libro esamina anche alcuni aspetti 'critici' sia della relatività che
della meccanica quantistica.
Riccardo
<<<<<<<<<<<
Il formalismo della MQ è corretto, lo deve essere anche per chi cerca le
variabili nascoste locali per il completamento causale della teoria.
Ne consegue che sono esatte anche le previsioni della MQ nellì'ordine degli
esperimenti.
Aspect (e simili) è un esperimento come un altro, ed infatti ne vien fuori
esattamente quanto la MQ prevede.
Ne consegue ce una corretta teoria a variabili nascoste locali deve
prevedere ciò che risulta ad Aspect.
Se la Teoria di Selleri predice delta < 2 (o equivalenti forti) non è
corretta.
Le ipotesi addizionali sono corrette: non si capisce come per esempio
l'inserimento di un polarizzatore possa far aumentare il numero dei
conteggi: Selleri lo sente, ma è talmente forte (come deve essere) la sua
fede nel realismo che non gli resta che questa estrema spiaggia.
A questo punto non c'è che una conclusione, *che scandalizzerà tutti*.
Se c'è stato un certo Bell che ha detto che le teorie a variabili nascoste
devono necessariamente portare a Delta<2, vuol dire che questo Bell aveva
torto, così come (però solo dopo una ventina d'anni) si è scoperto che aveva
torto Von Neumann col suo autoreferente teorema.
Ho trovato che anche il ragionamento di Bell è autoreferente, perchè nella
definizione delle possibili variabili nascoste pone delle condizioni
restrittive, le quali  conducono all'inviolabilità della sua disuguaglianza.
Che è come dire che Bell parla di altre cose. Il suo ragionamento è
autosonsistente, cioè corretto a partire dalle sue premesse: si tratta solo
di stabilire se queste premesse sono riferibili ai fatti fisici studiati.
Ho trovato una variabile nascosta (locale e deterministica) che non rientra
nella tipologia di Bell, e che viola tale disuguaglianza.
Ho provato a metterla alla prova della disuguaglianza forte di Friedman
(d>2,50)
Ho ottenuto:
d = 3 (all'incirca)
Saluti.
Luciano Buggio
"Ci sono più variabili nascoste in Cielo ed in Terra che nella testa di
coloro che pretendono di classificarle"
(antico proverbio nolano)
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 Riccardo
Caro Riccardo
 Il formalismo della MQ è corretto e lo deve essere anche per chi cerca le
 variabili nascoste locali per il completamento causale della teoria.
 Ne consegue che sono esatte anche le previsioni della MQ nell'ordine
 degli  esperimenti.
 Aspect (e simili) è un esperimento come un altro, ed infatti ne vien fuori
 esattamente quanto la MQ prevede.
 Ne consegue che una corretta teoria a variabili nascoste locali deve esere
 in accordo da un aparte con le previsioni della MQ, dall'altra con i
 risultato degli esperimenti EPR.
 Se la Teoria di Selleri predice delta<2 (o equivalenti forti) essa non è
 corretta.
Fin qui la Logica.
Passiamo alla Fisica
Le ipotesi addizionali di cui parli secondo me sono corrette: non si capisce
come per  esempio  l'inserimento di un polarizzatore possa far aumentare
il numero dei conteggi ai rilevatori: Selleri "lo sente" che non può essere,
ma è talmente forte (come deve essere) la sua convinzione di principio,
la sua fede nel Realismo che non gli resta che questa estrema spiaggia.
A questo punto non c'è che una conclusione, *che scandalizzerà tutti*.
****Se c'è stato un certo Bell che ha detto che le teorie a variabili
nascoste devono necessariamente portare a Delta<2, vuol dire che questo
Bell aveva torto:*****
Adesso facciamo un po' di Storia.
Bell aveva torto così come (però solo dopo una trentina d'anni) si è
scoperto  che aveva torto Von Neumann col suo autoreferente Teorema
col quale pretendeva di dimostrare che le variabili nascoste non possono
esistere.
Di anni dalla formalizzazione di Bell ne sono passati anche più di trenta,
ma secondo me il danno maggiore l'ha fatto l'apprendista stregone Von
Neumann, quando il dibattito Bohr-Einstein era ancora in corso,
e lui ha contribuito parecchio alla sua stroncatura.
Nel 1965 l'elefante quantomeccanico (soprattutto le sue applicazioni
tecniche), era già avviato ed aveva accumulato un'inerzia paurosa, tanto
che all'epoca quasi nessuno ha fatto caso al sostitutivo teorema di Bell.
Dagli anni ottanta soprattutto, però, se ne riparla, a beneficio soprattutto
delle stregonerie della "Nuova era" e per la felicità del rinnegato Frjtiof
Capra, nuovo idolo delle folle inneggiati all'Irrazionalismo, di cui l'ex
fisico
teorico è garante in nome della nuova scienza, la MQ.
Ha poco da arrabbiarsi Tullio Regge: l'irrazionalità è già
nell'interpretazione
di Copenhagen, nel simbolo dello Yng-Yang che Bohr si era fatto mettere
sullo stemma di famiglia, e siamo solo negli anni '20.
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 *******Ho trovato che anche il ragionamento di Bell è autoreferente,
perchè nella definizione delle possibili variabili nascoste pone delle
condizioni restrittive, le quali  conducono inevitabilmente
all'inviolabilità
della sua disuguaglianza***********.
Che è come dire che Bell parla di altre cose. Il suo ragionamento è sì
 autoconsistente, cioè corretto a partire dalle sue premesse: si tratta solo
 di stabilire se queste premesse sono riferibili ai fatti fisici studiati.
 Ho trovato una variabile nascosta (locale e deterministica, costruita a
partire
 - ebbene sì - dalla cicloide, ma  non necessariamente), che non  rientra
nella
tipologia di Bell, e **che viola la sua disuguaglianza**.
 Ho provato a metterla alla prova dell'equivalente (una volta accettate le
ipotesi aggiuntive) disuguaglianza forte di Freedman  (d<0,250).
 Ho ottenuto:
 d = 0,3 (all'incirca)
 Saluti.
 Luciano Buggio
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 Ci sono più variabili nascoste in Cielo ed in Terra che nella testa di
 coloro che pretendono di catalogarle*.
 (*antico proverbio nolano)
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