John Stewart Bell

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
John Stewart Bell
John bell 2.png
Narození 28. června 1928
Belfast
Úmrtí 1. října 1990 (ve věku 62 let)
Ženeva
Příčina úmrtí krvácení do mozku (intracerebrální hematom)
Místo odpočinku Belfast
Bydliště Belfast
Alma mater Královská univerzita v Belfastu
Birminghamská universita
Zaměstnavatelé Královská univerzita v Belfastu (19441945)
Atomic Energy Research Establishment (19491960)
Evropská organizace pro jaderný výzkum (19601990)
Ocenění člen Královské společnosti (1972)
IOP Dirac Medal (1988)
Hughesova medaile (1989)
Dannie Heineman Prize for Mathematical Physics (1989)
Některá data mohou pocházet z datové položky.

John Stewart Bell (28. června 19281. října 1990) byl severoirský fyzik, známý jako autor Bellových nerovností, důležitého konceptu v kvantové mechanice týkajícího se teorií se skrytými parametry. [1][2][3]

Raný život a práce[editovat | editovat zdroj]

Narodil se v Belfastu v Severním Irsku. Když mu bylo 11, rozhodl se, že bude vědcem a začal chodil na střední technickou školu v Belfastu, kterou dokončil, když mu bylo 16 let. Potom navštěvoval Queen's University Belfast, kde získal bakalářský titul z experimentální fyziky v roce 1948 a magisterský z matematické fyziky o rok později. V roce 1956 získal doktorát, tentokrát na University of Birmingham, specializoval se na jadernou fyziku a kvantovou teorii pole.

Po zisku doktorátu začal pracovat ve výzkumném centru pro atomovou energii blízko Harwellu u Oxfordu. Po několika letech se přesunul do švýcarské Ženevy, kde začal pracovat pro Evropskou organizaci pro jaderný výzkum. Jeho činností v Ženevě byla teoretická fyzika částic a design urychlovačů, ale začal se zde zajímat i o základy kvantové teorie.

Byl zastáncem teorie pilotní vlny, kterou zformulovali Louis de Broglie a David Bohm. [4]

Bellovy nerovnosti[editovat | editovat zdroj]

V roce 1964 po roční dovolené, kterou strávil na Stanfordově univerzitě v Kalifornii napsal článek o EPR paradoxu v němž odvodil slavné Bellovy nerovnosti. [5][6] Tyto výsledné nerovnosti odvozené z určitých předpokladů jsou kvantovou teorií porušeny. [7][8]

Existuje ovšem neshodu a výkladu významu Bellových nerovností. Sám Bell tvrdil, že nejen lokální teorie se skrytými parametry, ale všechny lokální teorie, tedy například i Bohmova-de Broglieho, musí být v rozporu s předpověďmi kvantové teorie. [9] Existuje ale i alternativní výklad podle nějž jsou s předpověďmi kvantové teorie neslučitelné pouze lokální teorie se skrytými parametry.

Kritika von Neumannova důkazu[editovat | editovat zdroj]

Bellův zájem o skryté parametry byl motivován existencí ve formalismu kvantové mechaniky na pohyblivé hranici kvantovým systémem a klasickým přístrojem.

Bell byl názoru, že při formulaci Broglieho-Bohmovy teorie nenajdeme žádnou pevně danou hranici mezi klasickým a kvantovým světem, což zažehlo jeho zájem o tuto oblast fyziky. Kritizoval také standardní formalismus kvantové mechaniky z důvodu nedostatku fyzikální přesnosti.

Když chtěl Bell důkladně prozkoumat životaschopnost Broglieho-Bohmovy teorie, musel se vypořádat s výzvou důkazu nemožnosti existence skrytých proměnných, který předložil John von Neumann. Bell k tomuto tématu vydal publikaci nazvanou "K problematice skrytých proměnných v kvantové mechanice". [10] Tento text napsal ještě před textem s publikací svých nerovností, avšak vzhledem k publikačnímu zpoždění vyšel článek později.[11][12] Zde ukázal, že argumentace von Neumanna, tak jak je, neprokazuje nemožnost existence skrytých proměnných, jak bylo široce prezentováno, kvůli závislosti na fyzikálním pohledu, že není platná jmenovitě pro kvantovou mechaniku, že pravděpodobnost váženého průměru součtu pozorovatelných veličin se rovná součtu průměrných hodnot každé z oddělených veličin. [13] Bell následně prohlašoval, že von Neumannův důkaz není jen falešný, ale i hloupý. [14] Ve stejné práci Bell ukázal i to, že ani větší úsilí o takový důkaz neodstraní program skrytých proměnných. Předpokládanou chybu ve von Neumannově důkazu objevile už v roce 1935 německá matematička Grete Hermannová ale její práce zůstala neznámá. [15]

Nicméně v roce 2010 publikoval Jeffrey Bub tvrzení, že Bell (a Hermannová) von Neumannův důkaz špatně interpretovali, jelikož se von Neumann nesnažil prokázat absolutní nemožnost skrytých parametrů, takže v jeho důkazu není chyba. Bub prokázal, že von Neumann pochopil limity svého důkazu, byť se zřejmě nepokoušel opravit teméř univerzální nesprávný výklad své práce, který existoval více než 30 let. Důkaz se ve skutečnosti nevztahuje na kontextuální skryté parametry jako je Brogileho-Bohmova teorie.

Závěry z experimentálních testů[editovat | editovat zdroj]

V roce 1972 proběhl první z celé řady experimentů, které prokázaly, že Bellovy nerovnosti jsou skutečně porušeny. Bell z těchto experimentů vyvozoval, že nelokalita je v kvantové mechanice hluboce zakořeněna a bude přetrvávat v jakékoli podobě teorie. [16] To podle Bella rovněž naznačuje, že kvantová mechanika není lokálně kauzální a nejde vložit do žádné lokálně kauzální teorie. Bell litoval, že výsledky experimentů nesouhlasily s konceptem lokálních skrytých parametrů.

Bell se nicméně zdál smířený s představou, že i budoucí experimenty budou zřejmě souhlasit s kvantovou mechanikou a budou ukazovat narušení Bellových nerovností.

Objevují se i názory, že by se ještě pořád mohlo ukázat, že nějaká teorie se skrytými parametry existuje a že musí být provedeny přesnější experimenty, které vyloučí mezery, které jsou v dřívějších experimentech. Nicméně většina fyziků je k těmto mezerám skeptická, připouští jejich existenci, ale domnívá se, že i další přesnější experimenty budou pozorovat narušení Bellových nerovností.

Bell se i dále zajímal o kvantovou mechaniku, zejména o kvantovou mechaniku bez pozorovatelů. Zůstal rovněž fascinován Broglieho-Bohmovou teorií a kritizoval některé subjektivní aspekty Kodaňské interpretace. [17]

Další činnost[editovat | editovat zdroj]

Společně s několika přáteli přeložili několik knih z desetidílného kurzu teoretické fyziky od Lva Landaua a Jevgenije Lifšice, takže se toto dílo dostalo i k anglicky mluvícím čtenářům.

Smrt[editovat | editovat zdroj]

Zemřel v roce 1990 na krvácení do mozku. [18][19][20]

V Belfastu je ulice pojmenovaná Bellova nerovnost[21], v Meyrinu blízko Ženevy je Bellova ulice. V roce 2008 byla založena cena Johna Stewarta Bella. [22]

Osobní život[editovat | editovat zdroj]

Roku 1954 se oženil s Mary Ross, která byla rovněž fyzičkou s níž se setkal při práci na urychlovači v Malvernu. [23] Již od mládí byl Bell vegetariánem.[24]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Alfred Fowler na anglické Wikipedii.

  1.  "John S. Bell"(1991). Physics Today 44 (8): 82. doi:10.1063/1.2810223. 
  2. Šablona:MacTutor
  3. Šablona:Scopus
  4. http://phys.org/news/2014-09-fluid-mechanics-alternative-quantum-orthodoxy.html - Fluid mechanics suggests alternative to quantum orthodoxy
  5. Bell 1988, p. 14
  6.  "Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?"(1935). Physical Review 47 (10): 777. doi:10.1103/PhysRev.47.777. 
  7.  "Faces and places: John Stewart Bell"(August 2014). CERN Courier. 
  8. Fifty years of Bell’s theorem [online]. CERN. [1]. (anglicky) 
  9. Bell 1988, p. 196
  10. Bell 1988, p. 1
  11. Aczel 2002, p. 144
  12. von Neumann, J.(1996). Mathematical Foundations of Quantum MechanicsPrinceton University Press. ISBN 978-0-691-02893-4. 
  13. Aczel 2002, p. 141
  14.  "Von Neumann's 'No Hidden Variables' Proof: A Re-Appraisal"(2010). Foundations of Physics 40 (9–10): 1333–1340. doi:10.1007/s10701-010-9480-9. 
  15. C. L. Herzenberg: "Grete Hermann, An early contributor to quantum theory" arXiv:0812.3986
  16. Bell 1988, p. 132
  17. Bell 1988, pp. 92, 133, 181
  18. Bell, John Stewart [online]. 2008, [cit. 2013-11-24]. [2]. (anglicky) 
  19. SULLIVAN, W.. John Stewart Bell Is Dead at 62; Physicist Tested Particle Actions [online]. 10 October 1990, [cit. 2013-11-24]. [3]. (anglicky) 
  20.  "Faces and things: John Stewart Bell 1928-1990"(November 1990). CERN Courier 30 (8). 
  21. http://www.bbc.co.uk/news/uk-northern-ireland-31536765
  22. John Stewart Bell Prize [online]. Centre for Quantum Information and Quantum Control. [4]. (anglicky) 
  23. Aczel, A. D.(2002). Entanglement: The Greatest Mystery in PhysicsBasic Books, 139. ISBN 978-1-56858-232-0. 
  24. Šablona:Cite article