John Stewart Bell

1935'te Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen kuantum teorisindeki bir paradoksa dikkat çekti. Eğer ikiz parçacıklar, örneğin iki ışık parçacığı (foton) tek bir kaynaktan yayınlansa ve zıt yönlere doğru uçsalardı, birinin özellikleri yine de diğerinin özelliklerine bağlı olurdu; bunlar 'dolanıktır'. . Kuantum mekaniğinin tuhaf dünyasında, bazı özellikler gerçekten ölçülene kadar somut olarak gerçekleşmez - o zamana kadar somut bir varlığa sahip değillerdir - yine de hala dolaşıktırlar. Bir parçacığın özelliklerini ölçtüğünüzde kuantum teorisi, sanki bilgi aralarında ışık hızından daha hızlı geçiyormuş gibi diğerinin özelliklerini anında öğreneceğinizi öngörüyor. Einstein bunu 'uzaktan yapılan ürkütücü eylem' olarak adlandırdı ve bunun pek olası olmadığını düşündü.

Parçacık fiziğinin kuantum dünyası tuhaftır. Çok garip. Aslında o kadar tuhaf ki Einstein bile bunu kabullenemedi. Bu tuhaflığın ortaya çıkarılmasında etkili olan kişilerden biri de Belfastlı parlak bilim adamı John Bell'di (1928-90). Bell, QUB'da bilim okudu ancak çalışma hayatının çoğunu Cenevre'deki parçacık fiziği laboratuvarı CERN'de geçirdi. Kendisi de bir fizikçi olan eşi Mary Ross ile sıklıkla işbirliği yaparak birçok önemli katkılarda bulundu, ancak en çok 1964'te önerdiği bir fikirle tanınıyor.

John Bell, bu bariz paradoksu keşfetmenin bir yolunu önerdi, ancak Paris'teki Orsay'dan Alain Aspect liderliğindeki fizikçilerin deneyi deneyebilmesi için 20 yıl geçmesi gerekti: Foton çiftleri yarattılar, ikizleri ayırdılar ve her birini kendi ayrı yörüngesinde uçurdular. Ancak bir fotonun polarizasyonunu ölçtüklerinde, onun ikizinin polarizasyonunu anında anladılar. Bu, John Bell'in haklı, Einstein'ın ise yanıldığını kanıtladı; dünya gerçekten ürkütücü, tuhaf ve karmaşık.

Bell Teoremini doğrulayan ilk deneyler John Clauser ve Stuart Freedman tarafından 1971'de yapıldı; Clauser ve Abner Shimony, ilk birkaç deneyi 1978 tarihli bir incelemede anlattı. Orada, David Bohm'un önerdiği gibi, iki spinli 1/2 parçacık üzerindeki ölçümler konusunda Bell ile anlaştılar.

Clauser ve Shimony, bir spin bileşenini ölçmenin tüm yönlerdeki spin bileşenlerini kesin kılacağı sonucuna varırken yanılıyorlar. Eğer spinin üç x, y, z bileşeninin tümü 1/2'lik kesin değerlere sahip olsaydı, ortaya çıkan vektör (kenarı 1/2 olan bir küpün köşegeni) 3 ½ /2 olurdu. Bu imkansız. Spin her zaman ℏ/2 ile nicelenir. Ölçülmeyen bileşenler + ℏ/2 ve - ℏ/2'nin (ortalama değeri sıfır!) doğrusal birleşimidir.

Bell Teoremi, "Kuantum Mekaniğinin Temelleri"ndeki temel belgelerden biri olmasına rağmen, oldukça karmaşık oldukları için, doğrulayıcı deneylerin açıklanmasından çok daha sık alıntı yapılıyor. En ünlü açıklamalar, yanıp sönen ışıklar, zar atmalar veya kart oyunlarıyla analojiler yoluyla verilmektedir.

Yüksek enerji fiziği ve kuantum alan teorisi üzerine seksen civarında makale yayınladı. 1964'te kuantum teorisine en büyük katkısını yayınladı: 'Einstein Podolsky Rosen Paradoksu Üzerine' (Fizik, 1, 195-200), 'yerel olmayan teori' olarak adlandırdığı bu teori, alt yapılar arasındaki anlık iletişimi tespit etme potansiyelini gösterdi. - Birbirinden çok uzakta olan atomik parçacıklar. Bu, hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı hareket edemeyeceğini öne süren Einstein'ın görelilik teorisinden farklıdır. Makalesi ilk başta göz ardı edilmiş olsa da fizik camiası tarafından dikkate alındı. Teori deneysel olarak test edildi ve 'Bell'in eşitsizliği' veya 'Bell'in teoremi' olarak bilinmeye başlandı; bu, fiziğin temel temelini denemek için yeniden açılan kuantum teorisinin bir kanıtıydı. Kaliforniya'daki Lawrence Ulusal Berkeley Laboratuvarı'ndan Henry Stapp, sonucunu 'bilimin en derin keşfi' olarak nitelendirdi (H. Stapp, 'Are süperluminal bağlantılar gerekli mi?', Nuova Cimento (1977), xl B, 191–205). Bell'in makalelerinden bir diğeri, von Neumann'ın, kuantum mekaniği teorisine gizli değişkenler eklemenin imkansızlığına ilişkin daha önceki bir "kanıtını" geçersiz kılıyordu.

Bell'in öncü çalışmasının kuantum teorisi, kuantum deneyleri ve kuantum teknolojisindeki sonraki gelişmeler üzerinde muazzam bir etkisi oldu. Kuantum felsefesi üzerine kendi görüşlerinin bir koleksiyonu Speakable and unspeakable in quantum mekaniğinde (1987) yayınlandı ve mizahi resimlerle sunuldu. Yayınlarının bir listesi Kraliyet Cemiyeti Üyelerinin Biyografik Anıları'nda (1999) bulunmaktadır.

Hayatı boyunca, çoğunlukla kariyerinin son dönemlerinde pek çok ödül aldı; FRS (1972), Reality Foundation Ödülü (1982), Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi'nin fahri yabancı üyesi (1987), Fizik Enstitüsü'nün Dirac madalyası (1988), fahri D.Sc. QUB (1988) ve TCD (1988), American Physical Society'nin Heinman ödülü ve Royal Society'nin Hughes madalyası (1989).

John Bell, 1 Ekim 1990'da Cenevre'deki evinde felç geçirerek 62 yaşında öldü. Hayatının çalışmalarını anmak için düzenlenen bir konferansın tutanakları, Bell'den Quantum [Un]speakables to quantum information'da (2002) yayınlandı. Onu yirminci yüzyılın en iyi on fizikçisinden biri olarak tanımlayan Fizik Enstitüsü, QUB'un (Queens University Belfast) eski fizik binasının üzerine onun öncü çalışmalarını ve bilime katkısını anan bir plaket astı (2002). Bell'in biyografisini yazan Andrew Whitaker'e (1998) göre, onun çalışması 'fiziksel gerçekliğe ve evrenin doğasına dair algımızı değiştirdi'.