Don Howard fez seu doutorado com Abner Shimony na Universidade de Boston durante a década de 1970. Isso lhe proporcionou uma visão privilegiada do desenvolvimento do famoso " teorema da desigualdade " de John Bell , seus primeiros testes experimentais, projetados em parte por Shimony, e o crescimento espetacular do emaranhamento quântico como a "segunda revolução da física".

Pouco depois de Howard obter seu doutorado, seu colega da BU, John Stachel, tornou-se o primeiro editor do Projeto dos Documentos de Einstein e convidou Howard para ser editor assistente do importantíssimo volume 2 dos Documentos Reunidos de Albert Einstein (CPAE2), que reúne os escritos de 1900 a 1909.

Howard escreveu diversos artigos sobre o desenvolvimento inicial da mecânica quântica até o artigo de 1935 sobre o chamado Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen .

Em mais de um de seus artigos, Howard explorou a profunda questão da " não separabilidade ", distinguindo-a da não localidade . A maioria dos historiadores da física atribui esse problema ao próprio artigo sobre o EPR, ou, no mínimo, à Conferência Solvay de 1927, onde Einstein não apresentou um artigo, mas fez algumas observações muito perspicazes e desenhou um diagrama intrigante no quadro-negro .

Einstein vislumbrou a não-localidade em seu trabalho inicial sobre mecânica quântica, seu artigo sobre o efeito fotoelétrico de 1905. Mas foi a relação não-local entre um único fóton e sua onda de luz que o tornou famoso . Einstein observou pela primeira vez o comportamento não-local entre duas partículas que haviam se separado em 1933. Ele então popularizou esse conceito, juntamente com o da não-separabilidade , com seu artigo sobre o efeito EPR de 1935 .

Em 1984, Howard apresentou um artigo intitulado " Einstein sobre Localidade e Separabilidade " no Colóquio de Filosofia da Ciência de Boston . Shimony presidiu a sessão.

Howard observou o descaso com o trabalho de Einstein no final da década de 1920 e na década de 1930, e resume o que Einstein realmente defendia, algo quase nunca compreendido por seus colegas...

Muitos físicos e filósofos tenderam a descartar as dúvidas de Einstein como resultado das falhas de compreensão ingênuas, porém perdoáveis, de um homem idoso que ainda se apegava a uma metafísica determinista e ultrapassada...

Einstein chamou isso de seu " Trennungsprinzip " (princípio de Trennungs).

Em resumo, o que Einstein argumenta é que a incompletude da mecânica quântica decorre da conjunção de duas premissas. A primeira, que denomino "princípio da separabilidade", afirma que quaisquer dois sistemas espacialmente separados possuem seus próprios estados reais distintos. A segunda, o "princípio da localidade", afirma que todos os efeitos físicos se propagam com velocidades finitas e subluminais, de modo que nenhum efeito pode ser comunicado entre sistemas separados por um intervalo espacial.

(" Einstein sobre Localidade e Separabilidade ", p. 172)

Howard escreveu ainda...

Os experimentos de Bell demonstram não a existência de um tipo peculiar de "não-localidade quântica", mas sim a existência da não-separabilidade quântica. E a análise de Einstein implica que aí reside a semente de um conflito não com as restrições de localidade da relatividade especial, mas com pressupostos fundamentais da relatividade geral e de qualquer outra teoria de campos. Dada a sua importância no que se segue, os princípios da separabilidade e da localidade devem ser claramente distinguidos. Para reiterar: a separabilidade afirma que sistemas espacialmente separados possuem estados reais distintos; a localidade acrescenta que o estado de um sistema só pode ser alterado por efeitos locais, efeitos propagados com velocidades finitas e subluminais. Não há uma conexão necessária entre os dois princípios, embora sejam frequentemente apresentados como se fossem um só.

( ibid. , p. 173)

Em 1989, Howard escreveu um artigo para o encontro da Escola Internacional de História da Ciência em Erice, Itália. Essa talvez seja sua contribuição mais importante para os estudos sobre Einstein em geral e para o problema da não separabilidade em particular.

Foi corajosamente intitulado " NICHT SEIN KANN FOI NICHT SEIN DARF," OU A PRÉ-HISTÓRIA DE EPR, 1909-1935: AS PRIMEIRAS PREOCUPAÇÕES DE EINSTEIN SOBRE A MECÂNICA QUÂNTICA DE SISTEMAS COMPOSTOS .

Howard descreve os famosos debates de Einstein com Bohr e as conhecidas reservas de Einstein em relação à mecânica quântica e escreve:

Por que contar essa história novamente A resposta é que ainda há mais a ser dito. Argumentarei que as narrativas históricas tradicionais negligenciaram o que, desde o início, foi a principal razão das reservas de Einstein em relação à mecânica quântica: a não separabilidade da descrição quântica das interações, algo que, em última análise, era inaceitável para Einstein por não ser conciliável com a maneira como a teoria de campos descrevia as interações. Mostrar a importância dessa questão para Einstein é fundamental não apenas para corrigir o registro histórico, mas também porque torna a crítica de Einstein à mecânica quântica muito mais interessante — do ponto de vista da física envolvida — do que se a víssemos baseada meramente na teimosia e nostalgia de um velho apegado ao determinismo clássico.

( Nicht Sein Kann era Nicht Sein Darf ," p.61)

Howard acrescentou uma nota de rodapé: "Até onde eu sei, [Arthur] Fine (1986) é o único autor que até agora insinuou a importância dessa preocupação no pensamento de Einstein sobre mecânica quântica antes de 1935."

Howard resume o conflito com a teoria de campo...

O argumento é simples. Em uma teoria de campos, a ontologia fundamental, a realidade assumida pela teoria, consiste nos pontos da variedade espaço-temporal e nas estruturas de campo fundamentais, como os tensores métrico e de energia-momento, assumidos como bem definidos em cada ponto da variedade. Implicitamente, portanto, qualquer teoria de campos assume (i) que cada ponto da variedade, e por extensão qualquer região da variedade, possui seu próprio estado real, digamos, representado pelo tensor métrico, e (ii) que todas as interações devem ser descritas em termos de mudanças nesses estados reais separados, ou seja, que os estados conjuntos são exaustivamente determinados por combinações dos estados separados relevantes, exatamente como exige o princípio da separabilidade. Se isso estiver correto (e acredito que esteja), e se a explicação mecânica quântica das interações negar a separabilidade, então não pode haver reconciliação entre os dois. Além disso, Einstein tinha argumentos consideráveis (senão, em última análise, convincentes) — metodológicos, epistemológicos e metafísicos — para manter tanto a localidade quanto a separabilidade, o que ajuda a explicar seu compromisso obstinado com o programa da teoria de campos como uma alternativa à mecânica quântica.

( Nicht Sein Kann era Nicht Sein Darf ," p.65)

Quando Howard trabalhou no volume 2 do CPAE , sem dúvida estudou cuidadosamente o artigo de Einstein de 1905 sobre a hipótese quântica da luz. Ele claramente percebe a preocupação de Einstein com essas questões desde seu primeiro artigo sobre mecânica quântica. Em seu artigo para a coletânea em homenagem a Shimony, de 1997, Howard escreveu o seguinte.

A maneira inseparável como a mecânica quântica descreve sistemas interagindo... [é um]... aspecto da mecânica quântica incomodava Einstein desde seu primeiro artigo sobre a hipótese quântica em 1905, e desde 1925, quando seu trabalho sobre a estatística de Bose-Einstein o convenceu de que seria uma característica inevitável de qualquer formalismo quântico futuro.

(" "Espaço-tempo e separabilidade: problemas de identidade e individuação na física fundamental." ," p.114)

Howard chama a nossa atenção para a descrição que Einstein fez, em 1905, dos seus quanta de luz como partículas "mutuamente independentes".

Já neste primeiro artigo sobre a hipótese do quantum de luz, em 1905, Einstein percebeu que a história completa do quantum envolveria algum compromisso com as noções clássicas de independência das partículas. Ele observou explicitamente que a suposição de que os quanta de luz se comportam como partículas independentes portadoras de energia eletromagnética resultaria apenas na extremidade de Wien do espectro de corpo negro. Quanto ao tipo de suposição de independência que estávamos fazendo, ele foi bastante explícito. Estamos assumindo, disse ele, que o princípio de Boltzmann é válido para um conjunto de quanta de luz, o que significa, como ele afirmou explicitamente, que a probabilidade conjunta de dois quanta de luz ocuparem duas células específicas do espaço de fase se fatoriza como um produto das probabilidades de ocupação separadas.

(" "Espaço-tempo e separabilidade: problemas de identidade e individuação na física fundamental." ," p.116)

O artigo de Einstein de 1905 é amplamente lembrado por sua explicação do efeito fotoelétrico. Seu Prêmio Nobel foi concedido especificamente por este trabalho, não por seu trabalho sobre a relatividade. Mas o artigo contém muito mais palavras sobre quanta de luz e ainda mais sobre a entropia da radiação. Nos três anos anteriores ao "ano miraculoso" de Einstein, ele derivou as leis da mecânica estatística, em grande parte independentemente de Ludwig Boltzmann (cujo trabalho ele não conhecia completamente) e J. Willard Gibbs (cujo trabalho ele desconhecia totalmente). Einstein descobriu que a relação entre entropia e probabilidade depende da independência estatística de sistemas não interagentes.

Einstein escreveu...

Se for razoável falar da probabilidade do estado de um sistema, e além disso, se todo aumento de entropia puder ser entendido como uma transição para um estado de maior probabilidade, então a entropia _S₁ de um sistema é uma função de W₁ , _a probabilidade de seu estado instantâneo. Se tivermos dois sistemas não interagentes _S₁ e S₂ , podemos escrever _:

S ₁ = φ ₁ ( W ₁ )
S ₂ = φ ₂ ( W ₂ )

Se considerarmos esses dois sistemas como um único sistema de entropia S e probabilidade W , segue-se que

S = S ₁ + S ₁ = φ ( W )

e

W = W ₁ · W ₂ .

(" Um ponto de vista heurístico sobre a produção e transformação da luz ", tradução da AJP, p. 371)

Isso nos dá a entropia como a grandeza aditiva (extensiva) que Rudof Clausius desejava, que J. Clerk Maxwell descobriu ao assumir que as componentes x, y, z das velocidades moleculares são estatisticamente independentes (o que, obviamente, não são exatamente, para altas energias, já que a energia é finita), e que Boltzmann confirmou com seu "princípio", como Einstein o chamou, de que a entropia S = k logW , onde W é o número de distribuições possíveis de partículas nas células do espaço de fase disponíveis.

Howard demonstra grande perspicácia ao focar na "independência mútua" que fundamenta a profunda crença de Einstein no "princípio de Boltzmann". Howard nos mostra que a maior preocupação de Einstein ao longo de sua vida não foi a questão do indeterminismo e do princípio da incerteza, mas sim as interações entre partículas quânticas separadas.

Argumentamos que Einstein também previu, já em 1905, o chamado " colapso da função de onda ", vinte anos antes da existência da função de onda de Schrödinger. Se a onda de luz transporta uma substância , preocupava-se Einstein, como poderia ela coletar instantaneamente toda essa substância em um quantum de luz para ejetar uma partícula no efeito fotoelétrico Essa partícula teria que se mover mais rápido que a luz, violando seu novo princípio da relatividade?

Recentemente, Howard publicou trinta e seis edições da valiosíssima " Epistemological Letters ", um boletim informativo publicado de forma privada e distribuído para cerca de 180 dos físicos mais proeminentes do mundo entre 1973 e 1984. A publicação continha contribuições para os fundamentos da física inspiradas pelo trabalho de Bell, que por sua vez havia sido inspirado pela revitalização da "teoria da onda piloto" de Louis de Broglie por David Bohm . O boletim documenta o início da "Era do Emaranhamento".

"Einstein sobre Localidade e Separabilidade." Estudos em História e Filosofia da Ciência 16, 171-201 (1985)

“Nicht Sein Kann Was Nicht Sein Darf, ou a Pré-história do EPR, 1909-1935: As primeiras preocupações de Einstein sobre a mecânica quântica de sistemas compostos.” Em Sessenta e Dois Anos de Incerteza , ed. Arthur Miller. (1990)

Resenha de The Shaky Game de Arthur Fine, Synthese Vol. 86, No. 1, pp. 123-141 (1991)

"Espaço-tempo e separabilidade: problemas de identidade e individuação na física fundamental." em Potencialidade, emaranhamento e paixão à distância: estudos de mecânica quântica para Abner Shimony, Volume Dois , pp. 113-141. (1997)

Einstein: Os Anos de Formação, 1879-1909 . Springer Science & Business (2000)

"Quem inventou a 'Interpretação de Copenhague' Um estudo em mitologia", em Filosofia da Ciência , Vol. 71, nº 5, pp. 669-682 (2004)

"Albert Einstein como filósofo da ciência", palestra na reunião da AAAS, Washington, DC, 20 de fevereiro de 2005.

"Albert Einstein como filósofo da ciência" , Physics Today , 58(12), 34-40. (2005)

“Revisitando o Diálogo Einstein-Bohr.” Iyyun: Revista Trimestral de Filosofia de Jerusalém 56, 57-90. Edição especial dedicada à memória de Mara Beller. (2007)

Redução e emergência nas ciências físicas: algumas lições do debate entre a física de partículas e a matéria condensada (pp. 141-157). Oxford: Oxford University Press. (2007).

“Einstein e o desenvolvimento da filosofia da ciência no século XX”, em The Cambridge Companion to Einstein , Janssen & Lehner. 2014, 354-376. (2014)

"Virtude no Ciberconflito", em A Ética da Guerra da Informação , Springer (2014)

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