Zasada lokalizacji - Principle of locality
W fizyce The zasada miejscowości stwierdza, że obiekt ma bezpośredni wpływ tylko przez jego bezpośredniego otoczenia. O teorii, która zawiera zasadę lokalności, mówi się, że jest „teorią lokalną”. To alternatywa dla starszej koncepcji natychmiastowego „ działania na odległość ”. Miejscowość rozwinęła się z teorii pola w fizyce klasycznej . Koncepcja polega na tym, że aby działanie w pewnym momencie miało wpływ w innym punkcie, coś w przestrzeni między tymi punktami, takie jak pole, musi pośredniczyć w działaniu. Aby wywrzeć wpływ, coś, na przykład fala lub cząstka, musi przejść przez przestrzeń między dwoma punktami, niosąc wpływ.
STW ogranicza prędkość, przy której wszystkie te wpływy może poruszać się do prędkości światła , . Dlatego zasada lokalności zakłada, że zdarzenie w jednym punkcie nie może spowodować jednoczesnego skutku w innym punkcie. Zdarzenie w punkcie nie może spowodować wyniku w punkcie w czasie krótszym niż , gdzie jest odległość między punktami i jest to prędkość światła w próżni.
W 1935 roku Albert Einstein , Boris Podolsky i Nathan Rosen w swoim paradoksie EPR wysunęli teorię, że mechanika kwantowa może nie być teorią lokalną, ponieważ pomiar dokonany na jednej z pary oddzielonych, ale splątanych cząstek powoduje jednoczesny efekt, załamanie się funkcji falowej. , w odległej cząstce (tj. efekt przekraczający prędkość światła). Jednak ze względu na probabilistyczną naturę załamania się funkcji falowej, to naruszenie lokalności nie może być wykorzystywane do przesyłania informacji szybciej niż światło. W 1964 roku John Stewart Bell sformułował „ nierówność Bella ”, która, jeśli zostanie naruszona w rzeczywistych eksperymentach, oznacza, że mechanika kwantowa narusza albo lokalną przyczynowość, albo statystyczną niezależność , inną zasadę. Druga zasada jest powszechnie nazywana wolną wolą .
Eksperymentalne testy nierówności Bella, poczynając od eksperymentów Alaina Aspecta z 1982 r., Pokazują, że mechanika kwantowa wydaje się naruszać nierówność, więc musi naruszać albo lokalność, albo niezależność statystyczną. Jednak krytycy zauważyli, że te eksperymenty zawierały „ luki ”, które uniemożliwiły ostateczną odpowiedź na to pytanie. Można to częściowo rozwiązać: w 2015 r. Dr Ronald Hanson z Uniwersytetu w Delft przeprowadził tak zwany pierwszy eksperyment bez luk. Z drugiej strony, niektóre luki mogą się utrzymywać i mogą się utrzymywać do tego stopnia, że będą trudne do sprawdzenia.
Mechanika przedkwantowa
W XVII wieku prawo powszechnego ciążenia Newtona zostało sformułowane w kategoriach „działania na odległość”, naruszając tym samym zasadę lokalności.
Jest nie do pomyślenia, aby materia nieożywiona, bez pośrednictwa czegoś innego, co nie jest materialne, działała na inną materię i wpływała na nią bez wzajemnego kontaktu ... Grawitacja powinna być wrodzona, nieodłączna i niezbędna dla Materii, tak aby jedno ciało mogło działać na nią inny na odległość przez Próżnię, bez pośrednictwa jakiejkolwiek innej rzeczy, przez którą i przez którą ich Działanie i Moc mogą być przekazywane między sobą, jest dla mnie tak wielkim absurdem, że nie wierzę żadnemu Człowiekowi, który ma w sprawach filozoficznych kompetentny wydział myślenia może się w to kiedykolwiek znaleźć. Grawitacja musi być spowodowana przez Agenta działającego stale zgodnie z określonymi prawami; ale bez względu na to, czy Agent jest materialny, czy niematerialny, pozostawiłem do rozważenia moich czytelników.
- Isaac Newton, Listy do Bentleya , 1692/3
Prawo sił elektrycznych Coulomba zostało początkowo sformułowane jako natychmiastowe działanie na odległość, ale później zostało zastąpione równaniami elektromagnetyzmu Maxwella, które są zgodne z lokalnością.
W 1905 roku Albert Einstein „s szczególna teoria względności Postuluje się, że żaden materiał lub energię może podróżować szybciej niż prędkość światła, a tym samym Einstein starał się sformułować prawa fizyki w sposób, który posłuszny zasadę lokalności. Później udało mu się stworzyć alternatywną teorię grawitacji, ogólną teorię względności , która jest zgodna z zasadą lokalności.
Jednak inne wyzwanie dla zasady lokalności wyłoniło się później z teorii mechaniki kwantowej , którą sam Einstein pomógł stworzyć.
Względność
Lokalność jest kluczowym aksjomatem szczególnej teorii względności Einsteina, gdzie dla przyczynowości istotne jest, aby efekty nie propagowały się szybciej niż prędkość światła.
Mówi się, że teoria kwantowa Einsteina (obecnie nazywana starą teorią kwantową ) jest relatywistyczna, ponieważ nie narusza ani jego ogólnej, ani szczególnej teorii względności: prędkość światła jest czynnikiem ograniczającym.
W teorii Einsteina lokalizowane są dwa obserwowalne obiekty, każdy w swoim odrębnym obszarze czasoprzestrzeni ( ramie ). Kiedy regiony są oddzielone od siebie w przestrzeni, efekty przechodzą z jednego obiektu na drugi z prędkością światła lub wolniej. Jest to kluczowa właściwość czasoprzestrzeni wynikająca ze szczególnej teorii względności.
Rozwiązanie równań pola Einsteina jest lokalne, jeśli podstawowe równania są niezmienne (stan, w którym prawa fizyki są niezmienne - to znaczy takie same - we wszystkich układach poruszających się z jednakową prędkością względem siebie).
Alternatywnie, rozwiązanie równań pola Einsteina jest nadal lokalne, jeśli równania leżące u ich podstaw są kowarianty : tj. Jeśli wszystkie (niegrawitacyjne) prawa przewidują te same prognozy dla identycznych eksperymentów przeprowadzanych w tym samym czasie w dwóch różnych inercjach (to znaczy ramki nieprzyspieszające); tak, że odchylenia od stanu spoczynku są takie same (tj. różnią się jednakowo) dla każdej klatki.
Argument EPR
Lokalność i wolna wola to podstawowe założenia logicznego argumentu EPR.
Zobacz też
- Eksperymenty myślowe Einsteina
- Lokalna teoria zmiennych ukrytych
- Nielokalność (ujednoznacznienie)
- Nielokalność kwantowa