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Prueba del teorema de Bell

El documento arxiv de media página de Joy Christian de la Universidad de Oxford, Reino Unido, tiene el título y el resumen:

Prueba del teorema de Bell

Ilustramos un contraejemplo explícito contraejemplo del teorema de Bell construyendo construyendo un par de variables dicotómicas que reproducen exactamente las correlaciones correlaciones EPR-Bohm de forma manifiestamente manera local-realista.

Como el teorema de Bell se cita a menudo, parece importante aclarar este breve documento.
¿El doctor está bien?

Este documento reciente Comentarios sobre "Prueba del teorema de Bell" de Florin Moldoveanu (06 de julio de 2011)
puede arrojar luz en la interpretación e importancia de la obra de Joy y puede ser el caso de que las respuestas puedan beneficiarse de ella.

Una conclusión que parece relevante, imo, es que el Álgebra Geométrica es muy prometedora para modelar el mundo físico.

Puesto de LM @TRF señaló un preimpresión de Gill ( Refutación simple de Joy Christian del teorema simple de Bell )
y el Respuesta de alegría ( Refutación del argumento de Richard Gill contra mi refutación del teorema de Bell )
(gracias LM)

18voto

icelava Puntos 548

¡Oh, mierda, esto! Leí este artículo hace un mes. Lo que hace Joy Christian es escribir las desigualdades de Bell, y luego identifica efectivamente los estados cuánticos con las variables en los términos de la desigualdad. Esto es una tontería, ya que el punto es erigir las desigualdades y luego demostrar cómo los estados cuánticos las violan. Joy identifica los estados cuánticos con los elementos de la desigualdad. Todo esto es lo que yo llamaría tautológicamente falso.

Lo único peor que alguien que trata de refutar las propiedades no locales de la mecánica cuántica son los cabezas de chorlito que tratan de demostrar que la relatividad es todo un error. Parece que hay un flujo interminable de este tipo de tonterías. Es mejor ignorar este tipo de artículos.


{ \bf Adenda}

Joy Christian equipara tácitamente los elementos de la desigualdad con los estados cuánticos porque no hay valor de signo para el resultado de una medición cuántica. Existe esta relación 2-1 con una esfera de Bloch y el $R^3$ esfera. La falta de este signo, digamos un giro hacia arriba o hacia abajo, implica equiparar la media de las variables no conmutativas con la media de las variables conmutativas. Es por esta razón que la variable cuántica se desliza efectivamente con las variables de probabilidad clásicas en las desigualdades.

Entiendo bastante bien el teorema de Bell. Es una demostración de que la mecánica cuántica no obedece a la teoría clásica de conjuntos. El caso correspondiente clásicamente implica proyectar sobre subespacios de un estado enredado $$ |\psi\rangle~=~1/\sqrt{2}(|+,-\rangle~+~|-.+\rangle) $$ para la configuración del estado singlete. Así que las matrices de Pauli para los dos son $\sigma_i~\tau_i$ se emplea el conjunto de operadores proyectores sobre los estados 1 y 2 $$ P(1)_z~=~(1/2)(1~+~\sigma_z), P(2)_z~=~(1/2)(1~+~\tau_z) $$ y para el caso de 45 grados $$ P(1)_{45}~=~(1/2)(1~+~(\sigma_z~+~\sigma_x)/\sqrt{2}), ~P(2)_{45}~=~(1/2)(1~+~(\tau_z~+~\tau_x)/\sqrt{2}) $$ y $$ P(1)_x~=~(1/2)(1~+~\sigma_x), P(2)_x~=~(1/2)(1~+~\tau_x). $$ Las proyecciones sobre el estado enredado que corresponden a las reglas de probabilidad clásicas son $$ Prob(|, /)~=~P(1)_z*P(2)_{45} $$ $$ Prob(/, \_ )~=~P(1)_{45}*P(2)_x $$ $$ Prob(|,\_ )~=~P(1)_z*P(2)_x $$ Algunos cálculos con las matrices y los estados llevan al resultado de Bell de que esto sí viola la desigualdad $Prob(|,\_)~\ge~Prob(|,/)~+~Prob(/,\_)$ esperado clásicamente.

En efecto, la desigualdad clásica se deriva de las reglas de unión e intersección $\cup,~\cap$ con significado lógico OR y AND, mientras que el análogo cuántico implica sumas y productos de operadores para construir "tramos" en un espacio vectorial.

Hay estas afirmaciones extraordinarias que aparecen de vez en cuando. Por supuesto, hace 100 años las afirmaciones de la mecánica cuántica se habrían considerado extraordinarias. Incluso a Einstein no le gustaban, aunque sentó algunas bases iniciales al respecto. Sin embargo, la física de la mecánica cuántica y sus insólitas implicaciones cuentan con una amplia base de datos de apoyo experimental. No hay ninguna "crisis" con la mecánica cuántica, donde las posibles desviaciones pueden estar cerca de la escala de Planck. Sin embargo, para la mayoría de los propósitos, éstas no son importantes. Las afirmaciones de que la física cuántica es errónea, o de que hay variables ocultas o de que el teorema de Bell es erróneo o se ha violado han ido y venido. Es probable que ocurra lo mismo en este caso.

He dedicado a esto mucho más tiempo del que quería.

6voto

AgentConundrum Puntos 10107

Mi lectura del artículo de Joy -tal cual, sin haber leído detenidamente el artículo del arXiv que cité, ni todas las respuestas de Joy a las críticas que también mencioné- es, hasta ahora: los lados izquierdo y derecho de la ec(1) y la ec(2), sin las interpolaciones centrales, afirman que $A(\mathbf{a},\lambda)=\lambda$ y $B(\mathbf{b},\lambda)=-\lambda$ , donde $\lambda$ toma los valores $\pm 1$ . $A(\mathbf{a},\lambda)$ y $B(\mathbf{b},\lambda)$ son independientes de $\mathbf{a}$ y $\mathbf{b}$ respectivamente, por lo que el valor esperado del producto es $-1$ .

Las interpolaciones centrales introducen nueve objetos algebraicos, cada uno de los cuales es la base y satisface las relaciones algebraicas de un álgebra de cuaterniones, $\beta_i$ y $\beta_{i'}(\lambda)$ con $\lambda=\pm 1$ . Para $\lambda=+1$ El $\beta_{i'}(+1)$ satisfacen el mismo álgebra que el $\beta_i$ para $\lambda=-1$ , $-\beta_{i'}(-1)$ satisfacen el mismo álgebra de cuaterniones, con el cambio de signo que hay que señalar. Para fijar aún más la estructura algebraica, lo cual es absolutamente necesario para saber cómo manejar productos como $\beta_i\beta_{i'}(+1)$ , Joy afirma que $\beta_{i}(\lambda)=\lambda\beta_i$ por lo que en realidad estamos tratando con un álgebra de cuaterniones pura, de dimensión real 4. Todo el preludio de la ec(5-7) podría enunciarse utilizando sólo $\beta_i$ para mí el $\beta_i(\lambda)$ sólo oscurece las cosas. Me gustaría ver una justificación matemática para introducir el $\beta_i(\lambda)$ en lugar de utilizar simplemente $\lambda\beta_i$ .

La notación de la ecuación (5-7) es problemática porque parece jugar rápido con la estructura no conmutativa de los cuaterniones. En general, no se puede escribir $\frac{p}{q}$ para dos cuaterniones $p$ y $q$ porque en general $pq^{-1}$ es diferente de $q^{-1}p$ . Dado que eq(5-7) obtiene un resultado diferente al que obtengo en mi primer párrafo, me gustaría que se reescribiera todo usando inversos para que el orden de las multiplicaciones se mantenga bajo control. A menos que haya una razón potente para usar el $\beta_{i'}(\lambda)$ notación, me gustaría que todo se escribiera utilizando sólo el $\beta_i$ . Si la respuesta sigue siendo $-\mathbf{a.b}$ Me gustaría comprobar que no hace ninguna injustificado inversión de los cuaterniones $a_i\beta_i$ y $b_i\beta_i$ incluso uno de ellos sería exactamente suficiente para obtener el resultado $-\mathbf{a.b}$ en lugar de $-1$ .

Actualmente no veo ninguna manera de justificar el salto de la expresión de la izquierda de la ec(6) a la expresión de la derecha. Tal vez alguien pueda mostrarme cómo pasar de una a otra.

Si mi discusión anterior está bien, esto deja dudas sobre los anteriores trabajos de Joy. Mi impresión es que Joy trató de hacer que el argumento de sus primeros artículos fuera lo más sucinto posible. Puede que se haya equivocado al hacerlo, en cuyo caso, si afirma que los documentos anteriores no cometen ningún error, hay que considerarlos por sus propios méritos. Por otro lado, antes de considerar la posibilidad de comprobarlo, creo que querría que Joy retirara o sustituyera este artículo en el arXiv por algo que, al menos, hiciera un juego al abordar mi discusión aquí.

Por último, espero los comentarios.

5voto

jcevallos Puntos 226

Helder,

Hay muchos comentarios en torno a esta cuestión y estamos esperando más respuestas del autor de los documentos. Sin embargo, esta es la conclusión a la que he llegado en estos documentos:

Toda teoría -incluso la física clásica- viola las desigualdades de Bell

Así que, en cierto sentido, no se discute el cálculo de Bell como resultado demostrable de la Mecánica Cuántica. Todo eso y los experimentos de Aspect están bien y son de esperar.

El problema, se afirma, radica en una suposición matemática (topológica) en la raíz del cálculo de Bell sobre la naturaleza geométrica del espín clásico. Una vez que se tiene en cuenta esto, se puede demostrar que un sistema clásico correspondiente tendría propiedades similares. De hecho, Joy incluso ha propuesto un experimento clásico con una bola que explota para comprobar este resultado (no puedo encontrar el enlace ahora mismo).

Hay contraproblemas técnicos matemáticos en los documentos citados por Peter Morgan, y está la cuestión de lo que todo esto significaría realmente para las otras cuestiones clásicas-cuánticas que existen (determinismo, no localidad, etc.) y todavía no lo tengo demasiado claro. Espero que más respuestas puedan aclarar estos aspectos. Por otra parte, después de estudiar estos otros documentos, podría terminar una opinión general.

1voto

CarolinaJay65 Puntos 7136

El Sr. Crowell ha vuelto a demostrar su total falta de comprensión del teorema de Bell, así como mi argumento en contra. Para empezar, el teorema de Bell no tiene nada que ver con la mecánica cuántica en sí, o con la teoría clásica de conjuntos. Es un teorema sobre cualquier posible teoría futura de la física -sin prejuicios ni preconceptos mostrados por el Sr. Crowell respecto a lo que podría ser esa teoría- y sólo implica algunas suposiciones muy básicas sobre la completitud de esa teoría, y si podría ser o no una teoría localmente causal. Mis artículos tampoco tienen nada que ver con la mecánica cuántica per se (así que por favor, dejen de tergiversarlos sin haberlos leído nunca). Tienen que ver con que el argumento de Bell en contra de una cierta clase de posibles teorías localmente causales es sencillamente erróneo, y lo que es más importante, cómo podemos entender mejor el origen y la fuerza de las correlaciones observadas en la naturaleza. Señor Crowell, usted NO entiende el teorema de Bell, ni mi trabajo en particular. Su opinión sobre mi trabajo se basa en prejuicios e ignorancia.

Ahora, en respuesta a la pregunta original planteada por Helder Vélez, permítanme describir la esencia de mi argumento en el breve documento. Dados los antecedentes descritos anteriormente, la base del teorema de Bell es la afirmación de que ningún modelo local y realista puede reproducir los datos experimentales observados en los experimentos bipartitos del tipo EPR-Bohm. Por lo tanto, todo lo que hay que hacer para refutar el teorema de Bell es producir tal modelo local-realista. En el artículo anterior muestro que basta con media página para producir tal modelo. No se necesitan argumentos elaborados, ya que el argumento de Bell se basa explícitamente en la imposibilidad de tal modelo local. Por lo tanto, una respuesta correcta a la pregunta de Helder Vélez debería haber sido un intento por parte de los participantes de evaluar si he producido o no el modelo local que afirmo haber producido. Pero eso no es lo que estamos obteniendo hasta ahora.

0voto

Majid Azimi Puntos 230

La respuesta corta a la OP es "no". Desde entonces ha habido poco interés en el modelo cristiano.

Sin embargo, recientemente se han producido algunos debates en foros de Internet sobre la aplicación del modelo de Christian mediante programas informáticos de álgebra geométrica. Además, se ha publicado un artículo en la revista de Springer IJTP: International Journal of Theoretical Physics. Esto me llevó a revisar algunos de los artículos de Christian y a considerar de nuevo el posible uso del álgebra geométrica en la teoría cuántica: para un informe preliminar, véase http://vixra.org/abs/1504.0102

Parece que muchos de los primeros críticos consideraban que el álgebra geométrica era demasiado abstracta y desconocida para poder trabajar realmente con las matemáticas de los trabajos de Christian. Sin embargo, el álgebra geométrica más sencilla utilizada en estos trabajos es en realidad muy fácil de entender y, además, ya resulta muy familiar para quienes trabajan en la teoría de la información cuántica: se trata nada más y nada menos que del álgebra de matrices complejas de 2x2 sobre los reales. Así, tenemos la multiplicación de matrices, la suma de matrices y la multiplicación escalar por reales. Esto último hace que esta álgebra sea un espacio vectorial de ocho dimensiones.

Una vez que se sabe en qué universo matemático se mueve Christian, es muy fácil trabajar con estas matemáticas... y toparse tanto con errores conceptuales como con errores algebraicos.

Ya los pioneros del álgebra geométrica (Hestenes, Doran, Lasenby ...) habían trabajado en detalle cómo reescribir las matemáticas habituales de la teoría de la información cuántica en el lenguaje del álgebra geométrica. Hubo muchos artículos a finales de los 90 y principios de los 20 ... pero no se puso de moda. Para un solo qubit, no ocurre nada nuevo, y la imagen geométrica de las rotaciones de la esfera de Block ya es muy familiar. Para varios qubits enredados, las dimensiones del modelo de espacio de Hilbert habitual y el espacio de álgebra de Clifford del producto tensorial correspondiente obvio no coinciden: este último es demasiado grande. Hay que hacer un arreglo ad hoc para recuperar los objetos "habituales" dentro de los objetos del álgebra de Clifford. Parece que no se generaron nuevas ideas, así que todo lo que teníamos era simplemente otra parametrización y otra colección de trucos computacionales.

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