<html>
Hi Phil,<br><br>
I have renamed the three participants in V2020 quantum mechanics debate
X, Y, and Z, and I've sent the text to three physicists for their
review.&nbsp; This is the first blind peer review, as far as I know, of
contents of the Vision.<br><br>
Until I hear from the referees, I'm appending the following
article.&nbsp; My thanks to Wayne Fox for finding this.<br><br>
The article makes an important distinction between quantum theory and
quantum mechanics.&nbsp; Phil, you are right that Einstein contributed to
the development of the first, but the main point I wanted to make was
that he fought to the bitter end the development of quantum mechanics
based on probability and Heisenberg's uncertainty principle.<br><br>
Philosophically, Phil, I am committed to &quot;realism&quot; as much as
you are.&nbsp; This is the common sense view that the world exists
independent from our perception of it.&nbsp; But as this article points
out, our common sense continues to be insulted and undermined by
discovery after discovery at the sub-atomic level. <br><br>
My apologies to those who only want to discuss local city and county
issues.&nbsp; The wide variety of topics and unmoderated format is what
makes me a Vision Addict.<br><br>
Happy New Year,<br><br>
Nick Gier<br><br>
The New York Times <br>
December 27, 2005<br><br>
Quantum Trickery: Testing Einstein's Strangest Theory<br><br>
By DENNIS OVERBYE<br><br>
Einstein said there would be days like this.<br><br>
This fall scientists announced that they had put a half dozen
beryllium<br>
atoms into a &quot;cat state.&quot;<br><br>
No, they were not sprawled along a sunny windowsill. To a physicist,
a<br>
&quot;cat state&quot; is the condition of being two diametrically
opposed<br>
conditions at once, like black and white, up and down, or dead and
alive.<br><br>
These atoms were each spinning clockwise and counterclockwise at 
the<br>
same time. Moreover, like miniature Rockettes they were all doing<br>
whatever it was they were doing together, in perfect synchrony.
Should<br>
one of them realize, like the cartoon character who runs off a cliff
and<br>
doesn't fall until he looks down, that it is in a metaphysically<br>
untenable situation and decide to spin only one way, the rest would<br>
instantly fall in line, whether they were across a test tube or
across<br>
the galaxy.<br><br>
The idea that measuring the properties of one particle could<br>
instantaneously change the properties of another one (or a whole
bunch)<br>
far away is strange to say the least - almost as strange as the
notion<br>
of particles spinning in two directions at once. The team that
pulled<br>
off the beryllium feat, led by Dietrich Leibfried at the National<br>
Institute of Standards and Technology, in Boulder, Colo., hailed it
as<br>
another step toward computers that would use quantum magic to
perform<br>
calculations.<br><br>
But it also served as another demonstration of how weird the world<br>
really is according to the rules, known as quantum mechanics.<br><br>
The joke is on Albert Einstein, who, back in 1935, dreamed up this
trick<br>
of synchronized atoms - &quot;spooky action at a distance,&quot; as he
called it -<br>
as an example of the absurdity of quantum mechanics.<br><br>
&quot;No reasonable definition of reality could be expected to permit
this,&quot;<br>
he, Boris Podolsky and Nathan Rosen wrote in a paper in 1935.<br><br>
Today that paper, written when Einstein was a relatively ancient 56<br>
years old, is the most cited of Einstein's papers. But far from<br>
demolishing quantum theory, that paper wound up as the cornerstone
for<br>
the new field of quantum information.<br><br>
Nary a week goes by that does not bring news of another feat of
quantum<br>
trickery once only dreamed of in thought experiments: particles (or
at<br>
least all their properties) being teleported across the room in a<br>
microscopic version of Star Trek beaming; electrical &quot;cat&quot;
currents that<br>
circle a loop in opposite directions at the same time; more and 
more<br>
particles farther and farther apart bound together in Einstein's
spooky<br>
embrace now known as &quot;entanglement.&quot; At the University of
California,<br>
Santa Barbara, researchers are planning an experiment in which a
small<br>
mirror will be in two places at once.<br><br>
Niels Bohr, the Danish philosopher king of quantum theory, dismissed
any<br>
attempts to lift the quantum veil as meaningless, saying that
science<br>
was about the results of experiments, not ultimate reality. But now
that<br>
quantum weirdness is not confined to thought experiments, 
physicists<br>
have begun arguing again about what this weirdness means, whether
the<br>
theory needs changing, and whether in fact there is any 
problem.<br><br>
This fall two Nobel laureates, Anthony Leggett of the University of<br>
Illinois and Norman Ramsay of Harvard argued in front of several
hundred<br>
scientists at a conference in Berkeley about whether, in effect,<br>
physicists were justified in trying to change quantum theory, the
most<br>
successful theory in the history of science. Dr. Leggett said yes;
Dr.<br>
Ramsay said no.<br><br>
It has been, as Max Tegmark, a cosmologist at the Massachusetts<br>
Institute of Technology, noted, &quot;a 75-year war.&quot; It is typical
in<br>
reporting on this subject to bounce from one expert to another, each
one<br>
shaking his or her head about how the other one just doesn't get 
it.<br>
&quot;It's a kind of funny situation,&quot; N. David Mermin of Cornell,
who has<br>
called Einstein's spooky action &quot;the closest thing we have to
magic,&quot;<br>
said, referring to the recent results. &quot;These are extremely
difficult<br>
experiments that confirm elementary features of quantum mechanics.&quot;
It<br>
would be more spectacular news, he said, if they had come out
wrong.<br><br>
Anton Zeilinger of the University of Vienna said that he thought,
&quot;The<br>
world is not as real as we think.<br><br>
&quot;My personal opinion is that the world is even weirder than what
quantum<br>
physics tells us,&quot; he added.<br><br>
The discussion is bringing renewed attention to Einstein's role as 
a<br>
founder and critic of quantum theory, an &quot;underground history,&quot;
that has<br>
largely been overlooked amid the celebrations of relativity in the
past<br>
Einstein year, according to David Z. Albert, a professor of
philosophy<br>
and physics at Columbia. Regarding the 1935 paper, Dr. Albert said,
&quot;We<br>
know something about Einstein's genius we didn't know
before.&quot;<br><br>
*The Silly Theory*<br><br>
 From the day 100 years ago that he breathed life into quantum theory
by<br>
deducing that light behaved like a particle as well as like a wave,<br>
Einstein never stopped warning that it was dangerous to the age-old<br>
dream of an orderly universe.<br><br>
If light was a particle, how did it know which way to go when it 
was<br>
issued from an atom?<br><br>
&quot;The more success the quantum theory has, the sillier it
seems,&quot;<br>
Einstein once wrote to friend.<br><br>
The full extent of its silliness came in the 1920's when quantum
theory<br>
became quantum mechanics.<br><br>
In this new view of the world, as encapsulated in a famous equation
by<br>
the Austrian Erwin Schrödinger, objects are represented by waves
that<br>
extend throughout space, containing all the possible outcomes of an<br>
observation - here, there, up or down, dead or alive. The amplitude
of<br>
this wave is a measure of the probability that the object will
actually<br>
be found to be in one state or another, a suggestion that led
Einstein<br>
to grumble famously that God doesn't throw dice.<br><br>
Worst of all from Einstein's point of view was the uncertainty<br>
principle, enunciated by Werner Heisenberg in 1927.<br><br>
Certain types of knowledge, of a particle's position and velocity,
for<br>
example, are incompatible: the more precisely you measure one
property,<br>
the blurrier and more uncertain the other becomes.<br><br>
In the 1935 paper, Einstein and his colleagues, usually referred to
as<br>
E.P.R., argued that the uncertainty principle could not be the 
final<br>
word about nature. There must be a deeper theory that looked behind
the<br>
quantum veil.<br><br>
Imagine that a pair of electrons are shot out from the disintegration
of<br>
some other particle, like fragments from an explosion. By law
certain<br>
properties of these two fragments should be correlated. If one goes<br>
left, the other goes right; if one spins clockwise, the other spins<br>
counterclockwise.<br><br>
That means, Einstein said, that by measuring the velocity of, say,
the<br>
left hand electron, we would know the velocity of the right hand<br>
electron without ever touching it.<br><br>
Conversely, by measuring the position of the left electron, we 
would<br>
know the position of the right hand one.<br><br>
Since neither of these operations would have involved touching or<br>
disturbing the right hand electron in any way, Einstein, Podolsky
and<br>
Rosen argued that the right hand electron must have had those
properties<br>
of both velocity and position all along. That left only two<br>
possibilities, they concluded. Either quantum mechanics was<br>
&quot;incomplete,&quot; or measuring the left hand particle somehow
disturbed the<br>
right hand one.<br><br>
But the latter alternative violated common sense. Such an influence,
or<br>
disturbance, would have to travel faster than the speed of light.
&quot;My<br>
physical instincts bristle at that suggestion,&quot; Einstein later
wrote.<br><br>
Bohr responded with a six-page essay in Physical Review that
contained<br>
but one simple equation, Heisenberg's uncertainty relation. In
essence,<br>
he said, it all depends on what you mean by 
&quot;reality.&quot;<br><br>
*Enjoy the Magic*<br><br>
Most physicists agreed with Bohr, and they went off to use quantum<br>
mechanics to build atomic bombs and reinvent the world.<br><br>
The consensus was that Einstein was a stubborn old man who &quot;didn't
get&quot;<br>
quantum physics. All this began to change in 1964 when John S. Bell,
a<br>
particle physicist at the European Center for Nuclear Research near<br>
Geneva, who had his own doubts about quantum theory, took up the
1935<br>
E.P.R. argument. Somewhat to his dismay, Bell, who died in 1990,
wound<br>
up proving that no deeper theory could reproduce the predictions of<br>
quantum mechanics. Bell went on to outline a simple set of
experiments<br>
that could settle the argument and decide who was right, Einstein or
Bohr.<br><br>
When the experiments were finally performed in 1982, by Alain Aspect
and<br>
his colleagues at the University of Orsay in France, they agreed
with<br>
quantum mechanics and not reality as Einstein had always presumed 
it<br>
should be. Apparently a particle in one place could be affected by
what<br>
you do somewhere else.<br><br>
&quot;That's really weird,&quot; Dr. Albert said, calling it &quot;a
profoundly deep<br>
violation of an intuition that we've been walking with since caveman
days.&quot;<br><br>
Physicists and philosophers are still fighting about what this
means.<br>
Many of those who care to think about these issues (and many prefer
not<br>
to), concluded that Einstein's presumption of locality - the idea
that<br>
physically separated objects are really separate - is wrong.<br><br>
Dr. Albert said, &quot;The experiments show locality is false, end of
story.&quot;<br>
But for others, it is the notion of realism, that things exist<br>
independent of being perceived, that must be scuttled. In fact,<br>
physicists don't even seem to agree on the definitions of things
like<br>
&quot;locality&quot; and &quot;realism.&quot;<br><br>
&quot;I would say we have to be careful saying what's real,&quot; Dr.
Mermin said.<br>
&quot;Properties cannot be said to be there until they are revealed by
an<br>
actual experiment.&quot;<br><br>
What everybody does seem to agree on is that the use of this effect
is<br>
limited. You can't use it to send a message, for example.<br><br>
Leonard Susskind, a Stanford theoretical physicist, who called 
these<br>
entanglement experiments &quot;beautiful and surprising,&quot; said the
term<br>
&quot;spooky action at a distance,&quot; was misleading because it
implied the<br>
instantaneous sending of signals. &quot;No competent physicist thinks
that<br>
entanglement allows this kind of nonlocality.&quot;<br><br>
Indeed the effects of spooky action, or &quot;entanglement,&quot; as
Schrödinger<br>
called it, only show up in retrospect when the two participants in 
a<br>
Bell-type experiment compare notes. Beforehand, neither has seen 
any<br>
violation of business as usual; each sees the results of his<br>
measurements of, say, whether a spinning particle is pointing up or<br>
down, as random.<br><br>
In short, as Brian Greene, the Columbia theorist wrote in &quot;The
Fabric of<br>
the Cosmos,&quot; Einstein's special relativity, which sets the speed
of<br>
light as the cosmic speed limit, &quot;survives by the skin of its
teeth.&quot;<br><br>
In an essay in 1985, Dr. Mermin said that &quot;if there is spooky action
at<br>
a distance, then, like other spooks, it is absolutely useless except
for<br>
its effect, benign or otherwise, on our state of mind.&quot;<br><br>
He added, &quot;The E.P.R. experiment is as close to magic as any
physical<br>
phenomenon I know of, and magic should be enjoyed.&quot; In a 
recent<br>
interview, he said he still stood by the latter part of that
statement.<br>
But while spooky action remained useless for sending a direct
message,<br>
it had turned out to have potential uses, he admitted, in
cryptography<br>
and quantum computing.<br><br>
*Nine Ways of Killing a Cat*<br><br>
Another debate, closely related to the issues of entanglement and<br>
reality, concerns what happens at the magic moment when a particle
is<br>
measured or observed.<br><br>
Before a measurement is made, so the traditional story goes, the<br>
electron exists in a superposition of all possible answers, which
can<br>
combine, adding and interfering with one another.<br><br>
Then, upon measurement, the wave function &quot;collapses&quot; to one
particular<br>
value. Schrödinger himself thought this was so absurd that he dreamed
up<br>
a counterexample. What is true for electrons, he said, should be true
as<br>
well for cats.<br><br>
In his famous thought experiment, a cat is locked in a box where 
the<br>
decay of a radioactive particle will cause the release of poison
that<br>
will kill it. If the particle has a 50-50 chance of decaying, then<br>
according to quantum mechanics the cat is both alive and dead before
we<br>
look in the box, something the cat itself, not to mention cat
lovers,<br>
might take issue with.<br><br>
But cats are always dead or alive, as Dr. Leggett of Illinois said
in<br>
his Berkeley talk. &quot;The problem with quantum mechanics,&quot; he
said in an<br>
interview, &quot;is how it explains definite outcomes to
experiments.&quot;<br><br>
If quantum mechanics is only about information and a way of
predicting<br>
the results of measurements, these questions don't matter, most
quantum<br>
physicists say.<br><br>
&quot;But,&quot; Dr. Leggett said, &quot;if you take the view that the
formalism is<br>
reflecting something out there in real world, it matters immensely.&quot;
As<br>
a result, theorists have come up with a menu of alternative<br>
interpretations and explanations. According to one popular notion,
known<br>
as decoherence, quantum waves are very fragile and collapse from
bumping<br>
into the environment. Another theory, by the late David Bohm,
restores<br>
determinism by postulating a &quot;pilot wave&quot; that acts behind the
scenes to<br>
guide particles.<br><br>
In yet another theory, called &quot;many worlds,&quot; the universe
continually<br>
branches so that every possibility is realized: the Red Sox win and
lose<br>
and it rains; Schrödinger's cat lives, dies, has kittens and
scratches<br>
her master when he tries to put her into the box.<br><br>
Recently, as Dr. Leggett pointed out, some physicists have tinkered
with<br>
Schrödinger's equation, the source of much of the misery,
itself.<br><br>
A modification proposed by the Italian physicists Giancarlo Ghirardi
and<br>
Tullio Weber, both of the University of Trieste, and Alberto Rimini
of<br>
the University of Pavia, makes the wave function unstable so that 
it<br>
will collapse in a time depending on how big a system it
represents.<br><br>
In his standoff with Dr. Ramsay of Harvard last fall, Dr. Leggett<br>
suggested that his colleagues should consider the merits of the
latter<br>
theory. &quot;Why should we think of an electron as being in two states
at<br>
once but not a cat, when the theory is ostensibly the same in both<br>
cases?&quot; Dr. Leggett asked.<br><br>
Dr. Ramsay said that Dr. Leggett had missed the point. How the wave<br>
function mutates is not what you calculate. &quot;What you calculate is
the<br>
prediction of a measurement,&quot; he said.<br><br>
&quot;If it's a cat, I can guarantee you will get that it's alive or
dead,&quot;<br>
Dr. Ramsay said.<br><br>
David Gross, a recent Nobel winner and director of the Kavli
Institute<br>
for Theoretical Physics in Santa Barbara, leapt into the
free-for-all,<br>
saying that 80 years had not been enough time for the new concepts
to<br>
sink in. &quot;We're just too young. We should wait until 2200 when
quantum<br>
mechanics is taught in kindergarten.&quot;<br><br>
*The Joy of Randomness*<br><br>
One of the most extreme points of view belongs to Dr. Zeilinger of<br>
Vienna, a bearded, avuncular physicist whose laboratory regularly
hosts<br>
every sort of quantum weirdness.<br><br>
In an essay recently in Nature, Dr. Zeilinger sought to find meaning
in<br>
the very randomness that plagued Einstein.<br><br>
&quot;The discovery that individual events are irreducibly random is
probably<br>
one of the most significant findings of the 20th century,&quot; Dr.
Zeilinger<br>
wrote.<br><br>
Dr. Zeilinger suggested that reality and information are, in a deep<br>
sense, indistinguishable, a concept that Dr. Wheeler, the Princeton<br>
physicist, called &quot;it from bit.&quot;<br><br>
In information, the basic unit is the bit, but one bit, he says, is
not<br>
enough to specify both the spin and the trajectory of a particle. So
one<br>
quality remains unknown, irreducibly random.<br><br>
As a result of the finiteness of information, he explained, the
universe<br>
is fundamentally unpredictable.<br><br>
&quot;I suggest that this randomness of the individual event is the
strongest<br>
indication we have of a reality 'out there' existing independently
of<br>
us,&quot; Dr. Zeilinger wrote in Nature.<br><br>
He added, &quot;Maybe Einstein would have liked this idea after
all.&quot;<br>
</html>