EPR paradoksu

Albert Einstein, 1931
EPR paradoksu, kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumuna karşı erken ve etkili bir eleştiridir. Albert Einstein ve arkadaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen (topluca EPR olarak bilinen) kuantum mekaniğinin daha önce fark edilmemiş fakat belli sonuçlara sahip olan kabul edilmiş denklemlendirimini meydana çıkaran bir düşünce deneyi hazırladılar, ancak zamanla bu denklemlendirimler mantıksız göründü. Açıklanan senaryo kuantum dolanıklık olarak bilinen bir olay içeriyordu.
Kuantum mekaniğine göre, bazı koşullar altında, ortaklaşa veya bireysel olan çift kuantum sistemleri, çift sistemde gerçekleşen deneylerin sonuçlarının olasılıklarını kodlayan tek bir dalganın işleviyle tanımlanabilir. Aşağıda ele alınan EPR makalesi yazıldığında, yapılan deneyler sonucu, bir deneyin sonucunun bazen tek bir tahmini olmadığı biliniyordu. Bu tip bir belirsizlik, bir ışık süzmesi yarım gümüşlenmiş bir aynanın üzerine düştüğünde görülebilir. Işık süzmesinin yarısı yansırken diğer yarısı geçecektir. Eğer ışık süzmesinin şiddeti, tek bir foton geçene kadar indirgenirse, kuantum mekaniğinde fotonun yansıması veya geçişi tahmin edilemez.
Bu etkinin rutin açıklaması o zamanlar Heisenberg'in belirsizlik ilkesiyle sağlanmıştı. Fiziksel nicelikler eşlenik denilen çiftler halinde gelir. Bu tür eşlenik çiftlerinin örnekleri arasında konumu ve farklı eksenler etrafında ölçülen bir parçacığın ve bileşenlerinin devinirliği verilebilir. Bir nicelik ölçüldüğünde ve belirlendiğinde, birleşmiş nicelikler belirsizleşir. Heisenberg bunu ölçümden kaynaklanan bir rahatsızlık olarak açıklamıştır.
1935 yılında yazılmış EPR makalesi, bu açıklamanın yetersiz olduğunu göstermeyi amaçlamıştır. A ve B olarak adlandırılan iki dolaşık parçacığı dikkate aldığımızda; A parçacığının niceliğinin ölçülmesi, B parçacığının eşleniğinin niceliğinin hiçbir temas ve karışıklık olmadan belirsizleşmesine neden olur. Temel fikir, bir sistemin içindeki iki parçacığın kuantum durumları, her zaman ikisinin ortak durumundan ayrışamaz. Bunun bra-ket yazılımındaki bir örneği şu şekildedir;
|\Phi ^{+}\rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|00\rangle +|11\rangle \right)
Heisenberg belirsizlik ilkesi, bazen yerel olmayan denilen bir kuantum etkisinin klasik bir açıklamasının sağlanmasını çabaladı. EPR'ye göre bu durumun iki olası açıklaması vardı. Parçacıklar arasında ayrım olsa bile ya aralarında bir etkileşim vardı ya da tüm olası ölçümlerin sonuçları hakkında bilgiler parçacıklarda mevcuttu.
EPR yazarları ikinci açıklamayı, bazı kodlanmış 'gizli değişkenlerden' dolayı tercih etmişlerdir. Bir etki anında bir uzaklık boyunca yayılan ilk açıklama, görelilik teorisi ile çelişmekteydi. Daha sonra, kuantum mekaniğinin kuralcılığından dolayı tamamlanmamış olduğu sonucuna vardılar çünkü bu tip gizli değişkenlere kuantum mekaniğinde yer yoktur.
Bell teoremi sonuçlarındaki ihlaller genellikle Einstein, Poldolsky ve Rosen tarafından da varsayılan Bell'in teoreminin hipotezlerinin bizim dünyamızda geçerli olmamasından anlaşılmaktadır. Konuyu ve konuyla ilgili deneyleri inceleyen Alain Aspect ve grubu gibi fizikçilerin çoğu, EPR ilk dikkat çektiğinde, kuantum teorisinin öngördüğü gibi, EPR'nin tercih ettiği “yerel gizli değişken” teorisini Bell eşitsizliklerini ihlal ettiğinden ötürü geçersiz kabul etti.