home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #1 / NN_1993_1.iso / spool / sci / physics / 22075 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-04  |  6.2 KB
  1. Path: sparky!uunet!mtnmath!paul
  2. From: paul@mtnmath.UUCP (Paul Budnik)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Budnik's proposed experiment (was Re: temporally undecided states)
  5. Message-ID: <467@mtnmath.UUCP>
  6. Date: 4 Jan 93 17:24:35 GMT
  7. References: <31DEC199211004292@author.gsfc.nasa.gov> <1993Jan4.000908.2023@cs.wayne.edu>
  8. Organization: Mountain Math Software, P. O. Box 2124, Saratoga. CA 95070
  9. Lines: 112
  10.  
  11. In article <1993Jan4.000908.2023@cs.wayne.edu>, atems@igor.physics.wayne.edu (Dale Atems) writes:
  12. > [...] 
  13. > Okay, the unfamiliar element to me here is the changing of the
  14. > polarizer angles while the wave function is passing through, thereby
  15. > changing the quantum state after the photons have been emitted. As I
  16. > said, I've lost touch with this field. Any references you can give to
  17. > help me out?
  18.  
  19. Aspect's experiment changed the polarizer angles while the photons were in
  20. flight. The problem with that experiment was that Aspect did not directly
  21. measure the delays, but estimated them based on the distances and presumed
  22. flight times of the particles. These classical assumptions are not in
  23. general valid in QM. References:
  24. Aspect, J. Dalibard and G. Roger, Physical Review Letters Vol 49,
  25. pg. 1804 (1982)
  26. J. D. Franson, Physical Review D, pgs. 2529-2532, Vol. 31, No. 10, May 1985
  27.  
  28. > >Well QM does not predict these delays it puts constraints on them.
  29. > >Thus it still predicts that locality is violated. If these delays turn
  30. > >out to be consistent with locality, as I expect they will be, then QM is
  31. > >not just incomplete, it is false. 
  32. > 
  33. > To comment intelligently on this I would have to know exactly how you
  34. > are defining locality operationally -- this seems to be hidden inside
  35. > the details of the statistical analysis you are performing to estimate
  36. > the time at which the probability of joint detections changes.
  37.  
  38. Its not my definition and its not original. The simplest notion of locality
  39. involves a single cause and effect. Tests of Bell's inequality are
  40. complicated because there are two `causes' and two `effects'.
  41.  
  42.  
  43.     |---------\---------------[ ]--------------------/--------|
  44. Detector   Polarizer      Photon source            Polarizer    Detector
  45.   D1         P1                                       P2          D2
  46.       Site 1                                             Site 2
  47.  
  48. The experiment is done in an inertial frame of reference. We simultaneously
  49. change the two polarizer angles and ask how long it takes for this to
  50. affect the probability of joint detections. This time must be short enough
  51. so that light could not travel from either P1 to D2 or P2 to D1 in this
  52. time if we are to show locality is violated.
  53.  
  54. If you want an analysis of how one proves locality is violated
  55. in such an experiment see: "Bell's Theorem and the Different Concepts of
  56. Locality", P. H. Eberhard, Il Nuovo Cimento 46 B, p 392, (1978).
  57.  
  58. There is noting special about the statistical analysis I am describing.
  59. Quantum mechanics only predicts the probability of joint detections so
  60. we need a statistical analysis to estimate when the probability changed.
  61. We need many trials to get an accurate estimate. In addition we have
  62. no control over when photons are emitted. Thus there will be some
  63. element of the delay the comes from lack of synchronization between
  64. when the photons traverse the polarizers and when the polarizers change
  65. angles. We need to minimize this affect by emitting photons at a high
  66. rate and minimize the residual effect by statistical analysis.
  67.  
  68. > Still if QM does set the constraints you say, then the experiment is
  69. > worth doing. My question would be: why do you expect that locality, as
  70. > you define it, will be upheld?
  71.  
  72. I think it is the opposite question that should be asked. Consider
  73. a singlet state photon pair that was emitted from a distant galaxy.
  74. The photon paired with this has been traveling in the opposite
  75. direction for billions of years. QM predicts that these two are
  76. still connected. If you detect one photon in this pair by looking at
  77. the night sky with polarizing sun glasses you will instantly impose
  78. a constraint on the polarization of the other photon billions of light
  79. years away according to existing theory. To me such a prediction
  80. requires extraordinary justification.
  81.  
  82. Such extraordinary justification does not exist. There is
  83. *no justification at all* for this preposterous prediction. There is
  84. not a shred of evidence that there are macroscopic violations of locality
  85. in nature. The only part of QM that predicts this is the assumption that
  86. the wave function changes instantaneously when an observation is made.
  87. This in turn is a completely arbitrary assumption without a shred of
  88. experimental evidence to support it.  We say in computer science
  89. `garbage in, garbage out'. In physics we start with an arbitrary
  90. unjustified nonlocal assumption and we get a nonlocal theory.
  91. Surprise, surprise! Why should anyone believe such a theory is correct? 
  92.  
  93. > >However, it is only one aspect of QM
  94. > >that is tested by measuring these delays: the assumption that the wave
  95. > >function changes instantaneously when a measurement is made.
  96. > 
  97. > What do "quantum eraser" experiments tell us about this assumption? I
  98. > was under the impression from someone's recent post that some
  99. > experimental work on this had already been done.
  100.  
  101. There is a fair amount of experimental work in this area. To my knowledge
  102. none of it has addressed the issue of directly measuring the delays needed
  103. to prove locality is violated. There are nonintuitive and interresting
  104. effects in this area. There is no evidence yet that any of these effects
  105. violate locality.
  106. >
  107. >[...] 
  108. > >On the other hand, if these delays are consistent with
  109. > >locality these experiments will open a window on an entirely new class
  110. > >of physical phenomena. If the wave function does not change instantaneously
  111. > >then it undergoes some nonlinear structural change that is completely
  112. > >outside of any existing theory. Understanding the structure of these
  113. > >changes could be as important as QM itself. Bell's inequality may open
  114. > >an experimental window on a new class of physical phenomena.
  115. > 
  116. > At the moment, of course, this is pure speculation.
  117.  
  118. I think it is a lot less speculative then the prediction that looking at
  119. the night sky with polarizing sunglasses affects instantaneously what
  120. happens billions of light years away.
  121.  
  122. Paul Budnik
  123.