NYKYFYSIIKAN ERÄS FILOSOFISESTIKIN TÄRKEÄ ONGELMA

Kyösti Blinnikka:

Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksi (EPR-paradoksi) ja Bellin teoreema

Kvanttiteorian perusteiden tarkastelua

Tämän tekstin tarkoituksena on esitellä lukijalle modernin fysiikan - so. kvanttifysiikan ja suhteellisuusteorian - aiheuttamia filosofisluonteisia ongelmia luonnonkuvailussa. 1900-luvun alkupuolella syntynyt kvanttimekaniikka ja sen perustalle rakentuva luonnonkuvailu poikkeaa monin osin klassisen "newtonilaisen" fysiikan kuvailusta. Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksi (EPR-paradoksi, EPR-ajatuskoe tai EPR-argumentti vuodelta 1935) ja siihen perustuva Bellin teoreema (John S. Bell, 1964) havainnollistavat kouriintuntuvalla tavalla "kvanttitodellisuuden" ja "klassisen todellisuuden" eroa.

Kirjoituksen aihepiiri edustaa hyvin kiehtovaa alaa, joka on alkanut kiinnostaa maallikkojakin. Albert Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen esittivät vuonna 1935 ajatuskokeen, jota 1970 - 80 - luvuilla on voitu tutkia kokeellisesti. EPR-kirjoituksessa esitettiin fysikaaliselle todellisuudelle muutama oletus (ns. "lokaalisuusehto" ja "todellisuusehto"), joita arkiajattelussa pidetään yleisesti aivan keskeisinä. Myöhemmät teoreettiset tarkastelut ja tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että EPR-kirjoituksessa asetetut ehdot eivät toteudu, joten olemme mielenkiintoisen ongelman edessä.

Sisältö

1. Johdanto

Johdatus EPR-paradoksiin
Historiallista taustaa
Kvanttimekaniikan kööpenhaminalainen tulkinta
Einsteinin kritiikki kvanttimekaniikkaa kohtaan
Bohr-Einstein-dialogi

2. EPR- ajatuskoe

Alkuperäinen EPR-kirjoitus (1935)
David Bohmin versio EPR-ajatuskokeesta; spinkorrelaatiokoe (1951)
EPR-ajatuskokeesta Bellin teoreemaan (1964- )

3. Bellin teoreema

Piilomuuttujat. Lokaalisuus. Realismi
Fotonikorrelaatiokoe
Bellin teoreeman yksinkertainen esitys

4. Bellin teoreema ja kvanttimekaniikan tulkinnat

Teorian tulkinnasta
Kvanttimekaniikan kööpenhaminalainen tulkinta
Kvanttimekaniikan realistinen tulkinta
Kvanttimekaniikan joukkotulkinta

5. Bellin teoreema ja todellisuuskäsitys

Fysiikan ja filosofian suhteesta
Realismin eri muotoja
Heikko realismi
Bohm ja jakamaton kokonaisuus
d'Espagnat ja avoin realismi

6. WWW-sivuja ja kirjallisuusviitteitä

Viitteitä

Tämä teksti perustuu fysiikan pro gradu -tutkielmaan, jonka tein Jyväskylän yliopistossa v.1989. Alkuperäistä tutkielmaa on lyhennetty siten, että teksti olisi mahdollisimman helppolukuista ja ymmärrettävää. Matematiikkaa ei käytetä juuri ollenkaan. Selvää on, että näin lyhyessä tekstissä voi esitellä EPR-ongelmaa vain pintapuolisesti, tässä suhteessa viittaan lopussa olevaan kirjallisuusluetteloon.