Bells ulighed

Bells ulighed er en matematisk-fysisk ulighed, som blev udledt i 1964 af den nordirske fysiker John Stewart Bell. Albert Einstein og hans medarbejdere fremsatte i 1935 ved et berømt eksempel, det såkaldte Einstein-Podolsky-Rosen paradoks (se EPR-tankeeksperiment) som en begrundelse for, at kvantemekanikken måtte anses for en ufuldstændig teori på grund af dens mangel på kausalitet og lokalitet. Kravet om lokalitet betyder i denne sammenhæng, at resultaterne af målinger på et fysisk system skal være uafhængige af de resultater, der opnås ved målinger på et andet fysisk system, der er rumligt adskilt fra det første og kun har vekselvirket med dette i en fjern fortid.

I princippet kunne det synes muligt at genoprette lokalitet og kausalitet i kvantemekanikken ved at indføre "skjulte variable", der bestemmer resultatet af individuelle målinger. Bell viste imidlertid i 1964, at sådanne teorier ikke blot strider mod kvantemekanikkens forudsigelser, men også medfører, at en bestemt matematisk ulighed skal være opfyldt, og Bells ulighed kan afprøves eksperimentelt.

Bell forestillede sig et tankeeksperiment, hvorved to partikler i en bestemt kvantemekanisk tilstand hver med halvtalligt, men modsat rettede spin, blev udsendt i modsatte retninger fra samme kilde. Når de to partikler var langt fra hinanden, måltes komponenter af deres spin, fx ved hjælp af magneter.

Bells ulighed blev først testet af den amerikanske fysiker John Francis Clauser (født 1942) i 1972 og senere i yderlige forsøg af franskmanden Alain Aspect i 1981 og 1982. Forsøgene viste entydigt, at Bells ulighed ikke var opfyldt, og at den tilgrundliggende antagelse om eksistensen af skjulte variable derfor ikke kunne opretholdes. Resultaterne bekræftede således den særlige mangel på lokalitet, der kendetegner kvantemekanikken, og som gør teorien så fremmedartet set i forhold til hverdagslivets erfaringer.

I 2022 modtog Clauser og Aspect Nobelprisen i fysik sammen med østrigeren Anton Zeilinger for deres eksperimenter med sammenfiltrede lys-partikler og testen of Bells ulighed.