Language
Country/Area
No result found
Das Geheimnis versteckter Variablen: Wie tief stellte Einstein die Quantenmechanik in Frage?
Die Welt der Quantenmechanik ist voller seltsamer und tiefgreifender Phänomene, und eine der faszinierendsten Fragen betrifft die Existenz oder Abwesenheit verborgener Variablen. Die Kernidee der Theorie der verborgenen Variablen besteht darin, dass das Verhalten von Teilchen genauer vorhergesagt werden kann, wenn es einige lokale Variablen gibt, die noch nicht entdeckt wurden, anstatt sich ausschließlich auf die Zufälligkeit der Quantenmechanik zu verlassen. Der bekannteste Herausforderer dieser Ansicht ist Albert Einstein, ein Wissenschaftsriese, der einst die Integrität der Quantenmechanik in Frage stellte und glaubte, dass eine grundlegendere Erklärung erforderlich sei, um das Verhalten der mikroskopischen Welt zu verstehen.
„Gott würfelt nicht.“ Dieser Satz bringt Einsteins Zweifel an der Zufälligkeit anschaulich zum Ausdruck und entfachte die heftige Debatte zwischen der Quantenmechanik und der Theorie der scharfen Veränderung.
Diese ideologische Debatte begann im Jahr 1935, als Einstein, Podolsky und Rosen ein berühmtes Papier namens EPR-Papier veröffentlichten. Der Artikel schlägt einen Widerspruch vor, das heißt, das Phänomen der Quantenverschränkung scheint darauf hinzudeuten, dass Teilchen den Zustand des anderen augenblicklich beeinflussen können, was dem von Einstein vertretenen „Lokalitäts“-Prinzip widerspricht. Nach diesem Prinzip können keine Informationen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden, und das Verhalten der Quantenverschränkung scheint gegen diese Regel zu verstoßen.
Mit dem 1964 von John Bell vorgeschlagenen Bell-Theorem wurde die Grundlage dieser Theorie jedoch weiter ausgebaut. Bells Theorem besagt, dass keine Theorie lokaler versteckter Variablen alle Vorhersagen der Quantenmechanik reproduzieren kann. Das heißt, wenn die experimentellen Ergebnisse eine Verletzung der Bellschen Ungleichung zeigen, wird die Existenz lokaler versteckter Variablen nicht unterstützt, was die Einzigartigkeit der Quantenmechanik impliziert.
„Das bizarre Verhalten, alle möglichen lokalen verborgenen Variablen abzulehnen, scheint die unintuitive Natur der Quantenwelt widerzuspiegeln.“
Um Bells Theorem zu verifizieren, begannen Wissenschaftler mit der Durchführung verschiedener Bell-Experimente mit dem Ziel, Spuren lokaler verborgener Variablen zu finden, und diese Experimente stützten letztendlich die Vorhersagen der Quantenmechanik. Vom ersten Bell-Experiment von Friedman und Crowther im Jahr 1972 bis zum „lochfreien“ Bell-Test in den letzten Jahren haben Wissenschaftler weiterhin die Grenzen des komplexen Quantenverhaltens erforscht.
Zu diesem Zeitpunkt haben alle durchgeführten Bell-Tests die Fremdartigkeit und Unvorhersehbarkeit der Quantenwelt bewiesen und treiben die weitere Forschung zur Quantenmechanik voran. Dies macht die Quanteninformationstheorie zu einem hochkarätigen aufstrebenden Gebiet und ebnet den Weg für die Entwicklung der Quantenverschlüsselungstechnologie.
„Die Geburt der Quantenverschlüsselungstechnologie lässt uns das Ende der Theorie versteckter Variablen erkennen.“
In dieser Reihe von Experimenten haben Wissenschaftler nach und nach viele Lücken geschlossen und die Grundlagen der Quantenmechanik weiter gestärkt. Einige Experimente beobachteten nicht nur das Phänomen der Quantenverschränkung, sondern durchbrachen auch Lokalitäts- und Erkennungslücken und kamen schließlich zu einem Konsens: Die Theorie der lokalen versteckten Variablen gilt nicht mehr. Drei „fehlerfreie“ Bell-Tests im Jahr 2015 bestätigten diese Ansicht weiter und ermöglichten es Forschern, die Genauigkeit der Quantenmechanik mit höherer statistischer Signifikanz zu bestätigen.
Wird die wissenschaftliche Gemeinschaft in Zukunft, wenn mehr Bell-Experimente in verschiedenen physikalischen Systemen durchgeführt werden, eine Theorie finden, die Quantenvorhersagen erfüllen kann, ohne lokale versteckte Variablen zu verletzen? Vielleicht ist das Geheimnis der Quantenwelt noch nicht gelüftet und ihre Wahrheit wartet auf tiefere Erforschung und Verständnis?
