John Stewart Bell

Narodil se v Belfastu v Severním Irsku. Když mu bylo 11, rozhodl se, že bude vědcem a začal chodil na střední technickou školu v Belfastu, kterou dokončil, když mu bylo 16 let. Potom navštěvoval Queen's University Belfast, kde získal bakalářský titul z experimentální fyziky v roce 1948 a magisterský z matematické fyziky o rok později. V roce 1956 získal doktorát, tentokrát na University of Birmingham, specializoval se na jadernou fyziku a kvantovou teorii pole.

Po zisku doktorátu začal pracovat ve výzkumném centru pro atomovou energii blízko Harwellu u Oxfordu. Po několika letech se přesunul do švýcarské Ženevy, kde začal pracovat pro Evropskou organizaci pro jaderný výzkum. Jeho činností v Ženevě byla teoretická fyzika částic a design urychlovačů, ale začal se zde zajímat i o základy kvantové teorie.

Byl zastáncem teorie pilotní vlny, kterou zformulovali Louis de Broglie a David Bohm.[3]

V roce 1964 po roční dovolené, kterou strávil na Stanfordově univerzitě v Kalifornii, napsal článek o EPR paradoxu v němž odvodil slavné Bellovy nerovnosti.[4][5] Tyto výsledné nerovnosti, odvozené z určitých předpokladů, jsou kvantovou teorií porušeny.[6][7]

Existuje ovšem neshoda o výkladu významu Bellových nerovností. Sám Bell tvrdil, že nejen lokální teorie se skrytými parametry, ale všechny lokální teorie, tedy například i Bohmova-de Broglieho, musí být v rozporu s předpověďmi kvantové teorie.[8] Existuje ale i alternativní výklad, podle nějž jsou s předpověďmi kvantové teorie neslučitelné pouze lokální teorie se skrytými parametry.

Bellův zájem o skryté parametry byl motivován existencí ve formalismu kvantové mechaniky na pohyblivé hranici kvantovým systémem a klasickým přístrojem.

Bell byl názoru, že při formulaci Broglieho-Bohmovy teorie nenajdeme žádnou pevně danou hranici mezi klasickým a kvantovým světem, což zažehlo jeho zájem o tuto oblast fyziky. Kritizoval také standardní formalismus kvantové mechaniky z důvodu nedostatku fyzikální přesnosti.

Když chtěl Bell důkladně prozkoumat životaschopnost Broglieho-Bohmovy teorie, musel se vypořádat s výzvou důkazu nemožnosti existence skrytých proměnných, který předložil John von Neumann. Bell k tomuto tématu vydal publikaci nazvanou "K problematice skrytých proměnných v kvantové mechanice".[9] Tento text napsal ještě před textem s publikací svých nerovností, avšak vzhledem k publikačnímu zpoždění vyšel článek později.[10][11] Zde ukázal, že argumentace von Neumanna, tak jak je, neprokazuje nemožnost existence skrytých proměnných, jak bylo široce prezentováno, kvůli závislosti na fyzikálním pohledu, že není platná jmenovitě pro kvantovou mechaniku, že pravděpodobnost váženého průměru součtu pozorovatelných veličin se rovná součtu průměrných hodnot každé z oddělených veličin.[12] Bell následně prohlašoval, že von Neumannův důkaz není jen falešný, ale i hloupý.[13] Ve stejné práci Bell ukázal i to, že ani větší úsilí o takový důkaz neodstraní program skrytých proměnných. Předpokládanou chybu ve von Neumannově důkazu objevila už v roce 1935 německá matematička Grete Hermannová, ale její práce zůstala neznámá.[14]

Nicméně v roce 2010 publikoval Jeffrey Bub tvrzení, že Bell (a Hermannová) von Neumannův důkaz špatně interpretovali, jelikož se von Neumann nesnažil prokázat absolutní nemožnost skrytých parametrů, takže v jeho důkazu není chyba. Bub prokázal, že von Neumann pochopil limity svého důkazu, byť se zřejmě nepokoušel opravit téměř univerzálně nesprávný výklad své práce, který existoval více než 30 let. Důkaz se ve skutečnosti nevztahuje na kontextuální skryté parametry, jako je Brogileho-Bohmova teorie.

V roce 1972 proběhl první z celé řady experimentů, které prokázaly, že Bellovy nerovnosti jsou skutečně porušeny. Bell z těchto experimentů vyvozoval, že nelokalita je v kvantové mechanice hluboce zakořeněna a bude přetrvávat v jakékoli podobě teorie.[15] To podle Bella rovněž naznačuje, že kvantová mechanika není lokálně kauzální a nejde vložit do žádné lokálně kauzální teorie. Bell litoval, že výsledky experimentů nesouhlasily s konceptem lokálních skrytých parametrů.

Bell se nicméně zdál smířen s představou, že i budoucí experimenty budou zřejmě souhlasit s kvantovou mechanikou a budou ukazovat narušení Bellových nerovností.

Objevují se i názory, že by se ještě pořád mohlo ukázat, že nějaká teorie se skrytými parametry existuje a že musí být provedeny přesnější experimenty, které vyloučí mezery, které jsou v dřívějších experimentech. Nicméně většina fyziků je k těmto mezerám skeptická, připouští jejich existenci, ale domnívá se, že i další přesnější experimenty budou pozorovat narušení Bellových nerovností.

Bell se i dále zajímal o kvantovou mechaniku, zejména o kvantovou mechaniku bez pozorovatelů. Zůstal rovněž fascinován Broglieho-Bohmovou teorií a kritizoval některé subjektivní aspekty Kodaňské interpretace.[16]

Společně s několika přáteli přeložili několik knih z desetidílného kurzu teoretické fyziky od Lva Landaua a Jevgenije Lifšice, takže se toto dílo dostalo i k anglicky mluvícím čtenářům.

Zemřel v roce 1990 na krvácení do mozku.[17][18][19]

V Belfastu je ulice pojmenovaná Bellova nerovnost[20], v Meyrinu blízko Ženevy je Bellova ulice. V roce 2008 byla založena cena Johna Stewarta Bella.[21]

Roku 1954 se oženil s Mary Ross, která byla rovněž fyzičkou, s níž se setkal při práci na urychlovači v Malvernu.[22] Již od mládí byl Bell vegetariánem.[23]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Alfred Fowler na anglické Wikipedii.

• Obrázky, zvuky či videa k tématu John Stewart Bell na Wikimedia Commons