Teorema de Bell

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".J. S. Bell, On the Einstein Podolsky Rosen Paradox, Physics 1, 195-200 (1964)J. S. Bell: "On the problem of hidden variables in quantum mechanics", Rev. Mod. Phys. 38 (1966)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) 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, Bell demostrou que a condición do realismo local impón algunhas restricións ás correlacións estatísticas previstas pola mecánica cuántica entre medicións sobre partículas consideradas entrelazadas.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 descricións 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.  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 

 Véxase tamén 

 Outros artigos 

 Entrelazamento cuántico
 Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen
 Principio de localidade
 Teoría de variables ocultas
 Ligazóns externas 
 Teorema de Bell 

Categoría:Mecánica cuántica
Categoría:Teoremas de física