Bells teorem

Bells teorem er et tankeeksperiment innen kvantemekanikk som skal bevise at den er en god beskrivelse av virkeligheten, og ikke bare en meget nøyaktig regnemåte. John Stewart Bell presenterte i 1964 sitt berømte teorem, som var en målbar test for å se om kvantemekanikken hadde rett, eller om verden kunne beskrives av en “klassisk” teori med skjulte lokale variable som Einstein, Podolsky og Rosen foreslo med EPR-paradokset.

Bell satte opp et tankeeksperiment hvor fotoners polarisasjon i en singlet tilstand skulle måles i forskjellige vinkler. En singlet tilstand for fotoners polarisasjon er en tilstand hvor fotonene alltid har motsatt polarisasjon etter at de har blitt målt i samme vinkel. Måles fotonenes polarisasjon i forskjellige vinkler for hvert foton, får man ikke alltid motsatt resultat, men man får en fordeling av resultater. Siden fotonene er “påvirket” av hverandre, sammenfiltret, er det en statistisk korrelasjon mellom måleverdiene til fotonene.

Bells store bidrag var å finne en øvre grense for denne korrelasjonen for alle skjulte lokale variable teorier. Han regnet også ut hva verdien for korrelasjonen var i standard kvantemekanikk, og den var større enn den øvre grensa for alle skjulte lokale variable teorier. Denne øvre grensa er uttrykt ved Bells teorem. Dermed viste han at kvantemekanikken og skjulte lokale variable teorier ikke begge kunne være sanne, og hadde laget et eksperiment som kunne måle naturen og bestemme hvilken teori som var den korrekte. 

I eksperimentelle tester som fulgte Bells tankeeksperiment (med kvanteforvikling av fotoner i stedet for elektroner), demonstrerte John Clauser, Stuart Freedman (1972) og Alain Aspect et al. (1981) at spådommene fra kvantemekanikken er korrekte i denne forbindelse. Dvs. at Bells teorem er brutt og skjulte lokale variable teorier ikke kan beskrive naturen.

Referanser

Kvantemekanikk