עקרון המקומיות

עקרון המקומיות הוא ההנחה שכל גוף מושפע רק מאובייקטים בקרבתו המיידית. השפעה בין גופים מרוחקים תימסר בדרך של מתווכים. לפי תורת היחסות המיוחדת המתווכים לא יכולים לנוע מהר יותר ממהירות האור. לדוגמה, שני גופים טעונים אינם משפיעים זה ישירות על זה, אלא באמצעות פוטונים (פוטון = חלקיק אור שמעביר כוח חשמלי).

ניסויים עם חלקיקים שזורים קוונטית (שזירה = קשר קוונטי חזק בין חלקיקים) מייצרים תוצאות שנראות כחציית עיקרון המקומיות או שלילת הריאליזם. הרוב המדעי נוטה לשמר את עקרון המקומיות ולהתאים את ההבנה על הריאליזם.

כדי לתאר חוק פיזיקלי בדרך פשוטה משתמשים במערכת מבודדת, כלומר מרחב שבו אפשר להזניח הפרעות חיצוניות. לדוגמה חוק הכבידה מתאר את הכוח בין שני גופים מבלי לחשוב על כל הכוחות האחרים. אם נוותר על המקומיות לא ניתן יותר להצמיד חוק לגוף בודד, כי כל גוף יכול להיבלע בהשפעת כל העולם.

למכניקת הקוונטים יש היבטים שאינם מקומיים במובן של קשרים מרוחקים. עם זאת, נראה שהיא שומרת על המקומיות כשמדובר בהשפעות סיבתיות, כלומר אין העברה ישירה של סיבה מרחוק. המפתח הוא שמערכת מרוחקת יכולה להיות מקושרת לקורלציות (יחסים סטטיסטיים) שאין להן ביטוי כהשפעה ישירה.

איינשטיין ועמיתיו (EPR) טענו שמכניקת הקוונטים סותרת את המקומיות. שלושה עשורים אחרי כן ג'ון בל הראה שההסתירה היא עם ריאליזם מקומי שניתן לתאר בעזרת תיאוריות משתנים חבויים מקומיים. בל הציג גם ניסוח ניסיוני של הבעיה באי שוויון בל. מחקר תאורטי הראה כי קריסת המצב הקוונטי עלולה להתפשט במהירות גבוהה מהאור, אך לא ניתן להעביר באמצעותה מידע במהירות העולה על מהירות האור.

ברמה הפיזיקלית ריאליזם עוסק בשאלה האם תכונות של מערכת מוגדרות באופן מוחלט לפני מדידה. פרשנות קופנהגן אומרת שהתוצאות אקראיות וניתן לחזות רק הסתברויות. פרשנויות ריאליסטיות טוענות שהאקראיות נובעת מחוסר ידע על משתנים חבויים, תכונות אמיתיות שאינן ידועות לנו. ריאליזם מקומי מניח שגם המקומיות וגם הריאליזם תקפים; תיאוריות משתנים חבויים מקומיים מנסות לתאר את אותם ערכים כמוגדרים במקום מסוים בלבד, ללא השפעה מרחוק.

עקרון המקומיות אומר שרק דברים קרובים יכולים להשפיע זה על זה. כשאנו מדברים על כוח חשמלי, ההשפעה עוברת דרך פוטונים. פוטון זה חלקיק אור שמעביר כוח.

פיזיקאים עובדים לעתים קרובות עם מערכת מבודדת. זה מקום שבו אפשר להתעלם מהדברים האחרים בסביבה. בלי המקומיות אי אפשר להפריד מערכת כזו.

מכניקת הקוונטים מציגה קשרים מיוחדים בין חלקיקים מרוחקים. קשרים אלה נקראים שזירה. הם נוצרים בלי שהחלקיקים 'מדברים' זה עם זה.

איינשטיין לא אהב את הרעיונות של הקוונטים. הוא ועמיתיו הציעו ניסוי בשם EPR. שנים אחרי זה בל המציא מבחן שניתן לבצע במעבדה. ניסויים הראו תוצאות מוזרות, אבל אי אפשר להשתמש בהן כדי לשלוח מסר מהר יותר מהאור.

ריאליזם אומר שתכונות של עצם קיימות לפני שמודדים אותן. יש מי שחושב שיש 'משתנים חבויים', תכונות סמויות שמסבירות את התוצאות. ריאליזם מקומי מאמין גם בזה וגם בעקרון המקומיות.