Principio de localidade

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.

En física, o principio de localidade establece que dous obxectos o suficientemente afastados entre si non se poden influír instantaneamente, polo que, dado un intervalo de tempo curto, cada obxecto só pode ser influenciado polo seu contorno inmediato ou contorno local. En rigor, unha interacción física que satisfaga o principio de localidade só pode relacionar dous acontecementos no espazo-tempo de xeito que cada un deles estea dentro do dobre cono de luz do outro, é dicir, o principio de localidade implica que a influencia ou a causa se propague a unha velocidade inferior ou igual á velocidade da luz.

En palabras de Albert Einstein sobre este principio,

A seguinte idea caracteriza a independencia relativa dos obxectos que están afastados no espazo (A e B): unha influencia externa sobre A non pode influír directamente en B; isto coñécese como principio de acción local, e úsase unha e outra vez en teoría de campos. Se suprimisemos este axioma por completo, a idea da existencia de sistemas semipechados sería inviable e non seríamos capaces de postular leis comprobables experimentalmente no sentido aceptado.
A. Einstein en Quanten-Mechanik und Wirklichkeit, 1948

Einstein amplía o concepto do principio de Localidade, este non só se limita ao campo de acción a distancia visto na gravidade ou na forza electromagnética, senón que tamén amplía o axioma cun concepto "a priori" que indica que non hai influencia externa ou alleo a un obxecto A que estea suficientemente afastado doutro obxecto B, podería afectalo. Polo que o principio de localidade é un axioma que non só ten en conta a acción a distancia, senón tamén o universo de posibles factores que poderían violala, dentro do cal Einstein observou o que denominou “acción fantasma a distancia” (spooky action at a distance)[1], en clara referencia á o comportamento observado en partículas sometidas a entrelazamento cuántico, que sería unha extensión da acción simple a distancia

Einstein amplía o concepto do principio de Localidade, este non só se limita ao campo de acción a distancia visto na gravidade ou na forza electromagnética, senón que tamén amplía o axioma cun concepto "a priori" que indica que non hai influencia externa ou alleo a un obxecto A que estea suficientemente afastado doutro obxecto B, podería afectalo. Polo que o principio de localidade é un axioma que non só ten en conta a acción a distancia, senón tamén o universo de posibles factores que poderían violala, dentro do cal Einstein observou o que denominou “acción fantasma a distancia”, en clara referencia á o comportamento observado en partículas sometidas a entrelazamento cuántico, que sería unha extensión da acción simple a distancia. Segundo Einstein, se o axioma estivese completamente roto (referíndose ao principio máis a súa extensión, o que el chama "principio de acción local" da teoría de campos), significaría que non habería sistemas semipechados, nada sería "independente", significaría que o Universo sería un en esencia, porque o mesmo átomo que pode estar "aquí", ben podería atoparse ao outro lado do universo, a localidade perdería sentido, e xunto con el, as leis do Universo, o universo ben podería ser un quanto e dentro dese quanto pódense atopar todas as posibilidades superpostas.

Localidade na mecánica clásica[editar | editar a fonte]

Na teoría newtoniana da gravitación, apréciase, por exemplo, que a posición dun planeta afecta inmediatamente ao resto das estrelas, aínda que estean a anos luz. É dicir, na súa formulación orixinal dita lei presentaba unha acción a distancia, do tipo que a teoría da relatividade de Einstein excluía como posible. Así, no século XVII a lei de gravitación universal de Newton formulouse en termos de “acción a distancia”, violando así o principio de localidade.

É inconcibible que a materia inanimada, sen a mediación doutra cousa que non é material, poida afectar e operar sobre outras entidades materiais sen contacto mutuo... Esa gravidade debería ser innata, inherente e esencial á materia, de xeito que un só corpo. pode actuar sobre outro a unha distancia onde prevalece un baleiro, sen a mediación de outra cousa, a través do cal a acción e a forza dun obxecto se pode transmitir a outro, é para min un absurdo tal que creo que ningún home aprendeu en materia filosófica, pode ter a facultade de pensar que pode explicarse por si mesmo. A gravidade debe ser provocada por un axente que actúa constantemente segundo certas leis, pero se este axente é material ou inmaterial, déixoo á consideración dos meus lectores.
-Isaac Newton, Cartas a Bentley, 1692/3

A lei de Coulomb das forzas eléctricas formulouse inicialmente tamén como unha acción a distancia, aínda que máis tarde para casos dinámicos esta lei foi modificada polas ecuacións de electromagnetismo de Maxwell que si obedecen á localidade.

Localidade na mecánica relativista[editar | editar a fonte]

O principio de localidade formulado por Einstein tiña a intención explícita de eliminar a posibilidade de calquera acción a distancia. Einstein e outros científicos coincidiron en que este tipo de fenómenos era contraditorio coa existencia dunha velocidade máxima finita para as velocidades de propagación dos sinais materiais, que deberían propagarse como máximo á velocidade da luz. Este último feito foi consecuencia da hipótese de que o espazo-tempo ten unha xeometría pseudo-euclidiana ou minkowskiana.

Einstein intentou reformular as leis físicas de xeito que obedecen ao principio de localidade. Máis tarde foi posible elaborar unha teoría alternativa da gravitación, a relatividade xeral, que tamén obedece ao principio de localidade. A teoría xeral da relatividade formulouse para excluír a acción a distancia, polo que a teoría da relatividade é o único modelo físico que exclúe completamente as violacións do principio de localidade. En termos formais, o principio de localidade implica que só aqueles acontecementos dentro do pasado causal dun evento poden influír nel:

Porén, un desafío diferente ao principio de localidade xurdiu máis tarde a partir da teoría da mecánica cuántica, que o propio Einstein axudara a crear.

Localidade na mecánica cuántica[editar | editar a fonte]

Mentres que o principio de localidade cumpre na teoría da relatividade, na mecánica cuántica e na teoría cuántica de campos hai situacións nas que non se cumpre o principio de localidade, por exemplo o colapso da función de onda, o salto cuántico, ambos relacionados co problema de medida. Os fenómenos cuánticos non locais tamén aparecen cando se analiza un estado enredado cuxas partes se van separando co paso do tempo. Este problema foi plantexado xa en 1935 no famoso experimento mental EPR.[2]

O problema quedou aberto até que JS Bell publicou as súas famosas desigualdades de Bell que permitiron un experimento potencial que debía dar ou quitar a razón a Einstein, Podolsky e Rosen. Un experimento crucial baseado no traballo de Bell foi realizado por Alain Aspect en 1981[3] e mostrou sen dúbida a existencia de efectos que violaban o principio de localidade na súa máxima extensión.

Realismo local[editar | editar a fonte]

O realismo local é a combinación do principio de localidade coa suposición realista de que todos os obxectos deben ter valores obxectivamente existentes para cada medida posible antes de que se fagan estas medicións. A Einstein gustáballe dicir que a lúa está aí mesmo cando ninguén a mira.[4]

O realismo local é unha característica importante da mecánica clásica, da relatividade xeral e da electrodinámica, pero a mecánica cuántica rexeita en gran medida este principio debido á teoría de entrelazamento cuántico, unha interpretación rexeitada por Einstein no paradoxo da EPR, pero máis tarde demostrada polas desigualdades de Bell. Calquera teoría, como a mecánica cuántica, que viole as desigualdades de Bell debe abandonar calquera realismo local, pero algúns físicos negan que os experimentos mostraran violacións de Bell, argumentando que a subclase de desigualdades de Bell non homoxéneas non foi probada ou debido a limitacións experimentais en probando. As diferentes interpretacións da mecánica cuántica violan diferentes partes do realismo local.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. "What did Einstein mean by “Spooky Action at a Distance"?" (en inglés). Consultado o 2022-07-28. 
  2. Einstein, A.; Podolsky, B.; Rosen, N. (1935). «Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?». Physical Review 47: pp. 777-780 (en inglés).
  3. A. Aspect et al.: "Experimental Tests of Realistic Local Theories via Bell's Theorem", (en inglés) Phys. Rev. Lett. 47, p. 460 (1981)
  4. "¿Sigue ahí la Luna cuando no la miramos? o el problema de lo "real" en mecánica cuántica". La Ciencia de la Mula Francis (en castelán). 2008-11-10. Consultado o 2022-07-28. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]