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/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / physics / 23282 < prev    next >
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Text File  |  1993-01-22  |  5.7 KB  |  120 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!psinntp!scylla!daryl
  3. From: daryl@oracorp.com (Daryl McCullough)
  4. Subject: Re: hidden variables
  5. Message-ID: <1993Jan22.141944.7214@oracorp.com>
  6. Organization: ORA Corporation
  7. Date: Fri, 22 Jan 1993 14:19:44 GMT
  8. Lines: 110
  9.  
  10. paul@mtnmath.UUCP (Paul Budnik) writes:
  11.  
  12. >> >When we observe the first photon in a test of Bell's inequality we must
  13. >> >assume that the singlet state *pair* has become *exactly* aligned with the
  14. >> >polarizer that photon just traversed. It is this assumption that implicitly
  15. >> >involves collapse.
  16. >> 
  17. >> I agree. But that assumption is not necessary; all that is necessary
  18. >> is that the probability of observing photon 1 pass through a polarizer
  19. >> at angle A *and* of observing photon 2 pass through a polarizer at angle
  20. >> B is ... [whatever the quantum prediction is].
  21. >
  22. >The question is: what are the principles of quantum mechanics necessary
  23. >to derive that joint probability? If you do not use quantum collapse to
  24. >generate such an alignment how can you derive the joint probability
  25. >distribution?
  26.  
  27. Paul, you will have to tell me what you think would resolve this
  28. impasse. It is mathematically possible to write down a set of
  29. standard axioms for quantum mechanics, delete the axiom referring
  30. to collapse of the wave function, and still derive the predictions
  31. for joint probability of detection in twin particle experiments.
  32. The collapse hypothesis in not mathematically necessary.
  33.  
  34. Perhaps you are saying that there is no way to get the system in
  35. the appropriate initial condition (a singlet state of the twin
  36. particles) without the collapse hypothesis?
  37.  
  38.  
  39. >Keep in mind that before the observation of either photon
  40. >there is a particular wave function at each site.
  41.  
  42. No, I don't think that there is. There is a probability distribution
  43. in phase space, but there is no unambiguous probability distribution
  44. at each site.
  45.  
  46. >The probability of observing either photon based on this wave
  47. >function does not give the correct answer for joint probabilities. The
  48. >distant wave function has to be changed based on the local observation
  49. >to get a wave function at the distant site that will produce the
  50. >correct probabilities.
  51.  
  52. You can certainly go from a two-particle wavefunction to two
  53. one-particle wave functions by simply integrating over the unwanted
  54. coordinates. However, by doing such an integration, you are throwing
  55. away information, you are averaging over variables that you don't care
  56. about. Whether or not you view the full wave function as physical,
  57. there is no absolutely no reason to think of the results after
  58. averaging to be a physical quantity. Quantum mechanics does not say
  59. *anything* about one-particle wave functions; they are always simply
  60. approximations to a full, many-particle wave function.
  61.  
  62. >We have a singlet state wave function that implies a correlation between
  63. >some observable in two distant particles. I agree that you can derive
  64. >the correlations from this principle by simply arguing that since
  65. >these properties are correlated the observations must have a certain
  66. >correlation. You can argue that collapse is not needed to reach this
  67. >conclusion. I think this prediction outside the wave function model
  68. >is a specious argument. The only model QM supports is the wave function
  69. >model (or an equivalent formalism) and I think all QM arguments
  70. >implicitly depend on that model. But all this does not matter
  71. >because you cannot prove that Bell's inequality
  72. >will be violated without using collapse.
  73.  
  74. Paul, I have derived the violation of Bell's inequality myself, and
  75. I didn't assume collapse---I only assumed the quantum prediction for
  76. probabilities of observations. (To get the probability of measuring
  77. observable A to have value a, write the wave function |Psi> as
  78. a supersition |Psi> = c1 |Psi_a> + c2 |Psi'>, where |Psi_a> is
  79. an eigenfunction of A with value a, and |Psi'> is orthogonal to
  80. |Psi_a>. In the EPR experiment, if you let A be the operator that
  81. returns the pair of spins for the two particles, then the correlations
  82. that violate Bell's inequality follows.)
  83.  
  84. >To get that you need more than
  85. >correlations. It is easy using local processes to construct a system that
  86. >will violate Bell's inequality as a mathematical relationship. To get
  87. >a violation of Bell's inequality you must show that there is a space-like
  88. >separation between when you manipulate some experimental parameter,
  89. >for example a polarization angle, and when this has an effect on the
  90. >probability for joint detections.
  91.  
  92. Bell's inequality is simply a statement about correlations. I think
  93. what you mean is that the violation of Bell's inequality is only
  94. surprising in the circumstances you are talking about.
  95.  
  96. >Strictly speaking you need to have
  97. >two polarizers that are manipulated and both these manipulations must
  98. >be space-like separated from the more distant detector to rule out any
  99. >possibility of a local hidden variables model. To predict this timing
  100. >relationship requires the assumption that the wave function changes
  101. >instantaneously when an observation is made. If the wave function changes
  102. >in a local fashion when an observation is made you will still get the
  103. >correlations but you will not get a violation of Bell's inequality.
  104.  
  105. I don't think that you have that completely right. It is impossible
  106. for the correlations to reproduce the predictions of quantum mechanics
  107. without violating Bell's inequality. If quantum mechanics were false
  108. (if your theory that the wave function is a physical quantity that
  109. propagates at light speed were correct), then you would find that for
  110. very distant measurements taken close together in time the quantum
  111. predictions for correlations would be wrong. There is no way to preserve
  112. the correlations without violating Bell's inequality.
  113.  
  114. Daryl McCullough
  115. ORA Corp.
  116. Ithaca, NY 
  117.  
  118.  
  119.  
  120.