Princípio da localidade - Principle of locality
Na física , o princípio da localidade afirma que um objeto é diretamente influenciado apenas por seu entorno imediato. Uma teoria que inclui o princípio da localidade é considerada uma "teoria local". Esta é uma alternativa ao antigo conceito de " ação instantânea à distância ". A localidade evoluiu a partir das teorias de campo da física clássica . O conceito é que para uma ação em um ponto ter uma influência em outro ponto, algo no espaço entre esses pontos, como um campo, deve mediar a ação. Para exercer uma influência, algo, como uma onda ou partícula, deve viajar pelo espaço entre os dois pontos, carregando a influência.
A teoria da relatividade especial limita a velocidade com que todas essas influências podem viajar para a velocidade da luz , . Portanto, o princípio da localidade implica que um evento em um ponto não pode causar um resultado simultâneo em outro ponto. Um evento em um ponto não pode causar um resultado em um ponto em um tempo menor que , onde é a distância entre os pontos e é a velocidade da luz no vácuo.
Em 1935, Albert Einstein , Boris Podolsky e Nathan Rosen em seu paradoxo EPR teorizaram que a mecânica quântica pode não ser uma teoria local, porque uma medição feita em um par de partículas separadas, mas emaranhadas , causa um efeito simultâneo , o colapso da função de onda , na partícula remota (ou seja, um efeito que excede a velocidade da luz). Mas, devido à natureza probabilística do colapso da função de onda, essa violação da localidade não pode ser usada para transmitir informações mais rápido que a luz. Em 1964, John Stewart Bell formulou a " desigualdade de Bell ", que, se violada em experimentos reais, implica que a mecânica quântica viola a causalidade local ou a independência estatística , outro princípio. O segundo princípio é comumente referido como livre arbítrio .
Testes experimentais da desigualdade de Bell, começando com os experimentos de Alain Aspect em 1982, mostram que a mecânica quântica parece violar a desigualdade, portanto, deve violar a localidade ou a independência estatística. No entanto, os críticos notaram que esses experimentos continham " lacunas ", que impediam uma resposta definitiva a essa pergunta. Isso pode ser parcialmente resolvido: em 2015, o Dr. Ronald Hanson, da Delft University, realizou o que foi chamado de primeiro experimento sem lacunas. Por outro lado, algumas lacunas podem persistir e podem continuar a persistir a ponto de serem difíceis de testar.
Mecânica pré-quântica
No século XVII, a lei da gravitação universal de Newton foi formulada em termos de "ação à distância", violando assim o princípio da localidade.
É inconcebível que a matéria inanimada deva, sem a mediação de outra coisa, que não é material, operar e afetar outra matéria sem contato mútuo ... Essa gravidade deve ser inata, inerente e essencial à matéria, para que um corpo possa agir sobre outro à distância através de um Vácuo, sem a Mediação de qualquer outra coisa, por meio do qual sua Ação e Força podem ser transmitidas de uma para outra, é para mim um Absurdo tão grande que não acredito que nenhum Homem que tenha em questões filosóficas uma faculdade de pensamento competente pode sempre cair nisso. A gravidade deve ser causada por um Agente agindo constantemente de acordo com certas leis; mas seja este Agente material ou imaterial, deixo para a consideração de meus leitores.
- Isaac Newton, Letters to Bentley , 1692/3
A lei das forças elétricas de Coulomb foi inicialmente formulada como ação instantânea à distância, mas foi posteriormente substituída pelas equações do eletromagnetismo de Maxwell, que obedecem à localidade.
Em 1905 , a teoria da relatividade especial de Albert Einstein postulou que nenhum material ou energia pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz, e com isso Einstein procurou reformular as leis físicas de uma forma que obedecesse ao princípio da localidade. Mais tarde, ele conseguiu produzir uma teoria alternativa da gravitação, a relatividade geral , que obedece ao princípio da localidade.
No entanto, um desafio diferente ao princípio da localidade emergiu subseqüentemente da teoria da mecânica quântica , que o próprio Einstein ajudou a criar.
Relatividade
A localidade é um axioma-chave da teoria da relatividade especial de Einstein, onde é essencial para a causalidade que os efeitos não se propaguem mais rápido do que a velocidade da luz.
A teoria quântica de Einstein (atualmente chamada de velha teoria quântica ) é considerada relativística porque não viola sua teoria da relatividade geral ou especial: a velocidade da luz é um fator limitante.
Na teoria de Einstein, dois objetos observáveis são localizados, cada um dentro de sua própria região de espaço-tempo distinta ( quadro ). Quando as regiões são separadas umas das outras no espaço, os efeitos passam de um objeto para o outro na velocidade da luz ou mais lentamente. Esta é uma propriedade chave do espaço-tempo que flui da teoria da relatividade especial.
Uma solução das equações de campo de Einstein é local se as equações subjacentes forem invariantes (uma condição em que as leis da física são invariantes - isto é, as mesmas - em todos os quadros que se movem com velocidade uniforme em relação umas às outras).
Alternativamente, uma solução das equações de campo de Einstein ainda é local se as equações subjacentes forem covariantes : ou seja, se todas as leis (não gravitacionais) fizerem as mesmas previsões para experimentos idênticos ocorrendo ao mesmo tempo em duas inércias diferentes (isto é, quadros não aceleradores; de forma que as variações do estado de repouso são as mesmas (ou seja, variam igualmente) para cada quadro.
Argumento EPR
Localidade e livre arbítrio são os pressupostos básicos do argumento lógico EPR.
Veja também
- Os experimentos mentais de Einstein
- Teoria da variável oculta local
- Não localidade (desambiguação)
- Não localidade quântica