A fák aranyló lombja fényesen ragyogott. Az esti nap sugarai megérintették az elvékonyodott tetejét. A fény áttörte az ágakat, és az egyetemi „kapterka” falán bizarr alakok látványát rendezte.

Sir Hamilton töprengő tekintete lassan mozgott, és Chiaroscuro játékát figyelte. Az ír matematikus fejében a gondolatok, ötletek és következtetések igazi olvasztótégelye volt. Tisztában volt vele, hogy sok jelenség magyarázata a newtoni mechanika segítségével olyan, mint az árnyékok játéka a falon, amelyek megtévesztően egymásba fonják az alakokat, és sok kérdést megválaszolatlanul hagynak. „Lehet, hogy ez egy hullám… vagy talán egy részecskék folyama” – tűnődött a tudós –, vagy a fény mindkét jelenség megnyilvánulása. Mint az árnyékból és a fényből szőtt figurák.

A kvantumfizika kezdete

Érdekes nézni a nagyszerű embereket, és megpróbálni megérteni, hogyan születnek nagyszerű ötletek, amelyek megváltoztatják az egész emberiség fejlődésének menetét. Hamilton egyike azoknak, akik a kvantumfizika eredeténél álltak. Ötven évvel később, a huszadik század elején sok tudós foglalkozott az elemi részecskék tanulmányozásával. A megszerzett tudás következetlen és össze nem állított volt. Az első ingatag lépések azonban megtörténtek.

A mikrovilág megértése a 20. század elején

1901-ben mutatták be az atom első modelljét, és mutatták be meghibásodását a közönséges elektrodinamika szemszögéből. Ugyanebben az időszakban Max Planck és Niels Bohr számos munkát publikált az atom természetéről. Annak ellenére, hogy teljesen megértették az atom szerkezetét, nem léteztek.

Néhány évvel később, 1905-ben a kevéssé ismert német tudós, Albert Einstein jelentést tett közzé a fénykvantum két állapotú - hullám és korpuszkuláris (részecskék) - létezésének lehetőségéről. Munkájában olyan érvek hangzottak el, amelyek megmagyarázzák a modell kudarcának okát. Einstein látásmódját azonban korlátozta az atommodell régi felfogása.

Niels Bohr és munkatársai 1925-ben végzett számos munkája után egy új irány született - egyfajta kvantummechanika. Harminc évvel később megjelent egy közös kifejezés - a "kvantummechanika".

Mit tudunk a kvantumokról és azok furcsaságairól?

Mára a kvantumfizika elég messzire ment. Sok különböző jelenséget fedeztek fel. De mit is tudunk valójában? A választ egy modern tudós adja meg. "Az ember vagy hinni lehet a kvantumfizikában, vagy nem érti" - ez a meghatározás. Gondolja át maga. Elegendő egy olyan jelenséget említeni, mint a részecskék kvantum-összefonódása. Ez a jelenség a tudományos világot a teljes tanácstalanság helyzetébe sodorta. Még megdöbbentőbb volt, hogy a kialakult paradoxon összeegyeztethetetlen Einsteinnel.

A fotonok kvantumösszefonódásának hatását először 1927-ben vitatták meg az ötödik Solvay-kongresszuson. Heves vita alakult ki Niels Bohr és Einstein között. A kvantumösszefonódás paradoxona teljesen megváltoztatta az anyagi világ lényegének megértését.

Ismeretes, hogy minden test elemi részecskékből áll. Ennek megfelelően a kvantummechanika összes jelensége tükröződik a hétköznapi világban. Niels Bohr azt mondta, hogy ha nem nézzük a Holdat, akkor nem létezik. Einstein ezt ésszerűtlennek tartotta, és úgy vélte, hogy az objektum a megfigyelőtől függetlenül létezik.

A kvantummechanika problémáinak tanulmányozásakor meg kell érteni, hogy mechanizmusai és törvényei összefüggenek egymással, és nem engedelmeskednek a klasszikus fizikának. Próbáljuk megérteni a legvitatottabb területet - a részecskék kvantum-összefonódását.

A kvantumösszefonódás elmélete

Először is érdemes megérteni, hogy a kvantumfizika olyan, mint egy feneketlen kút, amelyben bármit megtalál, amit csak akar. A kvantumösszefonódás jelenségét a múlt század elején Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck és sok más fizikus tanulmányozta. A huszadik század során világszerte tudósok ezrei tanulmányozták és kísérleteztek aktívan.

A világ a fizika szigorú törvényeinek van kitéve

Miért van ekkora érdeklődés a kvantummechanika paradoxonai iránt? Minden nagyon egyszerű: a fizikai világ bizonyos törvényeinek engedelmeskedve élünk. A predesztináció „megkerülésének” képessége mágikus ajtót nyit, amely mögött minden lehetségessé válik. Például a "Schrödinger macskája" koncepciója az anyag irányításához vezet. Lehetővé válik az információ teleportálása is, ami kvantumösszefonódást okoz. Az információ továbbítása távolságtól függetlenül azonnali lesz.
Ezt a kérdést még vizsgálják, de pozitív tendencia van.

Analógia és megértés

Mi az egyedi a kvantumösszefonódásban, hogyan lehet megérteni, és mi történik vele? Próbáljuk meg kitalálni. Ehhez némi gondolatkísérletre lesz szükség. Képzeld el, hogy két doboz van a kezedben. Mindegyikben van egy csíkos golyó. Most adunk egy dobozt az űrhajósnak, és a Marsra repül. Amint kinyitja a dobozt, és látja, hogy a golyón lévő csík vízszintes, a másik dobozban a labdának automatikusan függőleges csíkja lesz. Ez egyszerű szavakkal kifejezett kvantumösszefonódás lesz: az egyik tárgy előre meghatározza a másik helyzetét.

Meg kell azonban érteni, hogy ez csak felületes magyarázat. A kvantumösszefonódás eléréséhez az szükséges, hogy a részecskék azonos eredetűek legyenek, mint az ikrek.

Nagyon fontos megérteni, hogy a kísérlet megszakad, ha valaki előtted volt lehetősége legalább egy tárgyat megnézni.

Hol használható a kvantumösszefonódás?

A kvantum-összefonódás elve felhasználható az információk nagy távolságra történő azonnali továbbítására. Egy ilyen következtetés ellentmond Einstein relativitáselméletének. Azt mondja, hogy a maximális mozgási sebesség csak a fényben rejlik - másodpercenként háromszázezer kilométer. Az ilyen információátadás lehetővé teszi a fizikai teleportáció létezését.

A világon minden információ, beleértve az anyagot is. A kvantumfizikusok erre a következtetésre jutottak. 2008-ban egy elméleti adatbázis alapján szabad szemmel is lehetett látni a kvantumösszefonódást.

Ez ismét azt jelzi, hogy a nagy felfedezések – térben és időben való mozgás – küszöbén állunk. Az Univerzumban az idő diszkrét, ezért a hatalmas távolságokon átívelő pillanatnyi mozgás lehetővé teszi, hogy különböző idősűrűségbe kerüljünk (Einstein, Bohr hipotézisei alapján). Talán a jövőben ez is valósággá válik, mint ma a mobiltelefon.

Éterdinamika és kvantumösszefonódás

Egyes vezető tudósok szerint a kvantumösszefonódás azzal magyarázható, hogy a teret valamilyen éter – fekete anyag – tölti meg. Bármely elemi részecske, mint tudjuk, hullám és testrész (részecske) formájában létezik. Egyes tudósok úgy vélik, hogy minden részecske a sötét energia "vászonján" van. Ezt nem könnyű megérteni. Próbáljuk meg kitalálni más módon - az asszociációs módszerrel.

Képzeld magad a tengerparton. Enyhe szellő és enyhe szellő. Látod a hullámokat? És valahol a távolban, a napsugarak visszaverődésében egy vitorlás látszik.
A hajó lesz az elemi részecskénk, a tenger pedig éter (sötét energia).
A tenger látható hullámok és vízcseppek formájában mozoghat. Ugyanígy minden elemi részecske lehet csak egy tenger (annak szerves része) vagy egy különálló részecske - egy csepp.

Ez egy leegyszerűsített példa, minden valamivel bonyolultabb. A megfigyelő jelenléte nélküli részecskék hullám formájúak, és nincs meghatározott helyük.

A fehér vitorlás kitüntetett tárgy, különbözik a tengervíz felszínétől és szerkezetétől. Ugyanígy vannak "csúcsok" az energiaóceánban is, amelyeket a világ anyagi részét alakító, általunk ismert erők megnyilvánulásaként fogunk fel.

A mikrovilág a saját törvényei szerint él

A kvantumösszefonódás elve akkor érthető meg, ha figyelembe vesszük, hogy az elemi részecskék hullámok formájában vannak. Konkrét hely és jellemzők nélkül mindkét részecske az energia óceánjában van. Abban a pillanatban, amikor a megfigyelő megjelenik, a hullám tapintható tárggyá „változik”. A második részecske az egyensúlyi rendszert megfigyelve ellentétes tulajdonságokat szerez.

A leírt cikk nem a kvantumvilág terjedelmes tudományos leírására irányul. A hétköznapi ember megértésének képessége a bemutatott anyag megértésének elérhetőségén alapul.

Az elemi részecskék fizikája a kvantumállapotok összefonódását vizsgálja az elemi részecske spinje (forgása) alapján.

Tudományos nyelven (leegyszerűsítve) - a kvantumösszefonódást különböző spinek határozzák meg. A tárgyak megfigyelésének folyamata során a tudósok azt látták, hogy csak két forgás létezhet - mentén és keresztben. Furcsa módon más pozíciókban a részecskék nem „pózolnak” a megfigyelő számára.

Új hipotézis – egy új világnézet

A mikrokozmosz – az elemi részecskék terének – tanulmányozása számos hipotézist és feltevést adott. A kvantumösszefonódás hatása arra késztette a tudósokat, hogy elgondolkodjanak valamiféle kvantum-mikrorács létezésén. Véleményük szerint minden csomóponton - a metszésponton - van egy kvantum. Minden energia egy integrált rács, és a részecskék megnyilvánulása és mozgása csak a rács csomópontjain keresztül lehetséges.

Egy ilyen rács "ablakának" mérete meglehetősen kicsi, és a mérés modern berendezéssel lehetetlen. Ennek a hipotézisnek a megerősítése vagy cáfolata érdekében azonban a tudósok úgy döntöttek, hogy tanulmányozzák a fotonok mozgását egy térbeli kvantumrácsban. A lényeg az, hogy a foton akár egyenesen, akár cikcakkosan mozoghat - a rács átlója mentén. A második esetben nagyobb távolság leküzdése után több energiát fog költeni. Ennek megfelelően különbözni fog az egyenes vonalban mozgó fotontól.

Talán idővel megtanuljuk, hogy egy térbeli kvantumrácsban élünk. Vagy kiderülhet, hogy rossz. Azonban a kvantumösszefonódás elve jelzi a rács létezésének lehetőségét.

Egyszerűen fogalmazva, egy hipotetikus térbeli „kockában” az egyik oldal definíciója a másik oldalának egyértelműen ellentétes jelentését hordozza magában. Ez a tér - idő szerkezetének megőrzésének elve.

Epilógus

A kvantumfizika varázslatos és titokzatos világának megértéséhez érdemes alaposan szemügyre venni a tudomány elmúlt ötszáz évének fejlődését. Régen a Föld lapos volt, nem gömb alakú. Az ok nyilvánvaló: ha kereknek vesszük a formáját, akkor a víz és az emberek nem fognak tudni ellenállni.

Amint látjuk, a probléma az összes cselekvő erő teljes elképzelésének hiányában állt fenn. Lehetséges, hogy a modern tudománynak nincs elképzelése az összes ható erőről ahhoz, hogy megértse a kvantumfizikát. A látáshézagok ellentmondások és paradoxonok rendszerét idézik elő. Talán a kvantummechanika varázslatos világa tartalmazza a válaszokat a feltett kérdésekre.

Maldacena kimutatta, hogy az egyik címkén lévő részecskék és a másik részecskék összefonódásával a konzervdobozok féreglyuk kapcsolata kvantummechanikailag tökéletesen leírható. A holografikus elv összefüggésében az összefonódás egyenértékű a téridő darabjainak fizikai összekapcsolásával.

Az összefonódás és a téridő közötti kapcsolattól inspirálva Van Raamsdonk azon töprengett, milyen nagy szerepet játszhat az összefonódás a téridő alakításában. Egy kvantumleves dobozon mutatta be a legtisztább címkét: fehér, ami egy üres anti-de-Sitter tér korongjának felel meg. De tudta, hogy a kvantummechanika alapjai szerint az üres tér soha nem lesz teljesen üres. Tele van részecskepárokkal, amelyek lebegnek és eltűnnek. És ezek a múló részecskék összegabalyodnak.

Tehát Van Raamsdonk egy képzeletbeli felezőt rajzolt egy holografikus címkére, majd matematikailag megszakította a kvantumösszefonódást a címke egyik felén lévő részecskék és a másik részecskék között. Úgy találta, hogy az anti-de Sitter tér megfelelő korongja elkezdett kettéosztani. Mintha az összegabalyodott részecskék a tér és az idő hálóját a helyén tartó kampók lennének; nélkülük a téridő szétesik. Ahogy Van Raamsdonk csökkentette az összegabalyodás mértékét, a felosztott részekhez kapcsolódó térrész elvékonyodott, mint egy rágógumiból kinyúló gumiszál. "Elgondolkodtatott, hogy a tér jelenléte az összefonódás jelenlétével kezdődik."

Merész kijelentés volt, és időbe telt, amíg Van Raamsdonk 2010-ben a General Relativity and Gravitation című folyóiratban megjelent munkája komoly figyelmet kapott. Az érdeklődés tüze már 2012-ben fellángolt, amikor a Santa Barbarai Kaliforniai Egyetem négy fizikusa dolgozatot írt, amelyben megkérdőjelezte a hagyományos bölcsességet az eseményhorizontról, a fekete lyuk visszaút nélküli pontjáról.

A tűzfal által elrejtett igazság

Az 1970-es években Stephen Hawking elméleti fizikus kimutatta, hogy összegabalyodott részecskepárok – ugyanazok a fajok, amelyeket Van Raamsdonk később kvantumhatárán elemzett – . Az egyik a fekete lyukba esik, míg a másik az úgynevezett Hawking-sugárzással együtt kiszabadul. Ez a folyamat fokozatosan aláássa a fekete lyuk tömegét, ami végül a halálához vezet. De ha a fekete lyukak eltűnnek, akkor minden beleesett rekordnak is el kell tűnnie vele. A kvantumelmélet azt mondja, hogy az információt nem lehet megsemmisíteni.

Az 1990-es évekre több elméleti fizikus, köztük a stanfordi Leonard Susskind is megoldást talált erre a problémára. Igen, mondták, az anyag és az energia egy fekete lyukba esik. De egy külső szemlélő szemszögéből ez az anyag soha nem lépi át az eseményhorizontot; úgy tűnik, a szélén billeg. Ennek eredményeként az eseményhorizont holografikus határvonalmá válik, amely minden információt tartalmaz a fekete lyukon belüli térről. Végül, amikor a fekete lyuk elpárolog, ez az információ Hawking-sugárzás formájában szivárog ki. Elvileg a megfigyelő összegyűjtheti ezt a sugárzást, és visszanyerheti az összes információt a fekete lyuk belsejéről.

2012-es tanulmányukban Ahmed Almheiri, Donald Marolph, James Sully és Joseph Polchinsky fizikusok kijelentették, hogy valami nincs rendben ezzel a képpel. Egy megfigyelőnek, aki megpróbálja összerakni a rejtvényt arról, hogy mi van egy fekete lyuk belsejében, a puzzle minden darabjának – a Hawking-sugárzás részecskéinek – össze kell gabalyodnia egymással. Ezenkívül minden Hawking-részecskét össze kell kötni az eredeti partnerével, amely a fekete lyukba esett.

Sajnos a zűrzavar önmagában nem elég. A kvantumelmélet kimondja, hogy ahhoz, hogy a fekete lyukon kívüli részecskék között összefonódás létezzen, ki kell zárni ezen részecskék összefonódását a fekete lyukon belüli részecskékkel. Emellett a fizikusok felfedezték, hogy az egyik összefonódás feltörése áthatolhatatlan energiafalat, úgynevezett tűzfalat hozna létre az eseményhorizonton.

Sok fizikus kételkedett abban, hogy a fekete lyukak valóban elpárologtatnak mindent, ami bejutni próbál. De már a tűzfal létezésének lehetősége is nyugtalanító gondolatokhoz vezet. Korábban a fizikusok már gondolkodtak azon, hogyan néz ki a tér egy fekete lyuk belsejében. Most már nem biztosak abban, hogy a fekete lyukaknak van-e egyáltalán ilyen „belseje”. Úgy tűnik, mindenki megbékélt – jegyzi meg Preskill.

De Susskind nem mondott le. Éveket töltött azzal, hogy bebizonyítsa, hogy az információ nem tűnik el egy fekete lyuk belsejében; ma már ő is meg van győződve arról, hogy a tűzfal elképzelése téves, de ezt még nem tudta bizonyítani. Egy nap rejtélyes levelet kapott Maldacenától: „Nem volt benne sok” – mondja Susskind. - Csak ER = EPR. Maldacena, aki jelenleg a Princeton-i Institute for Advanced Study munkatársa, elgondolkodott azon, hogy 2001-es levese működhet, és azon töprengett, vajon a féreglyukak meg tudnák-e oldani a tűzfal-probléma okozta összegabalyodást. Susskind gyorsan átvette az ötletet.

A német Fortschritte der Physik folyóiratban 2013-ban megjelent cikkben Maldacena és Susskind kijelentette, hogy a féreglyuk – technikailag Einstein-Rosen híd vagy ER – a kvantumösszefonódás tér-időbeli megfelelője. (Az EPR alatt értsd Einstein-Podolsky-Rosen kísérletét, aminek a mitológiai kvantumösszefonódást kellett volna eloszlatnia). Ez azt jelenti, hogy a Hawking-sugárzás minden részecskéje, függetlenül attól, hogy milyen távol van az eredetétől, közvetlenül kapcsolódik a fekete lyuk belsejéhez egy rövid téridőn keresztül. „Ha egy féreglyukon áthaladunk, a távoli dolgok nincsenek olyan messze” – mondja Susskind.

Susskind és Maldacena azt javasolta, hogy összegyűjtsék az összes Hawking-részecskét, és addig tolják össze őket, amíg egy fekete lyukba nem omlanak. Ez a fekete lyuk összegabalyodna, és ezért egy féreglyukkal csatlakozna az eredeti fekete lyukhoz. Ez a trükk a Hawking-részecskék kusza zűrzavarát - paradox módon a fekete lyukkal és egymással összefonódva - két fekete lyukra változtatta, amelyeket egy féreglyuk köt össze. A zavart túlterhelés megoldódott, és a tűzfalprobléma megszűnt.

Nem minden tudós ugrott be az ER = EPR villamos kocsijába. Susskind és Maldacena elismerik, hogy még sokat kell dolgozniuk, hogy bebizonyítsák, a féreglyukak és az összegabalyodás egyenértékűek. De a tűzfal paradoxon következményeinek elmélkedése után sok fizikus egyetért abban, hogy a fekete lyukon belüli téridő a külső sugárzással való összefonódásnak köszönheti létezését. Ez fontos meglátás, jegyzi meg Preskill, mert ez egyben azt is jelenti, hogy az univerzumban a téridő teljes szövete, beleértve az általunk elfoglalt foltot is, kvantummacabre cselekvés eredménye.

űrszámítógép

Egy dolog azt mondani, hogy az univerzum a téridőt az összefonódás révén építi fel; egészen más dolog megmutatni, hogyan csinálja ezt az univerzum. Preskill és munkatársai megoldották ezt a nehéz feladatot, és úgy döntöttek, hogy a kozmoszt egy kolosszális kvantumszámítógépnek tekintik. A tudósok közel húsz éve építettek kvantumszámítógépeket, amelyek olyan összefonódott elemekben kódolt információkat használnak fel, mint a fotonok vagy apró áramkörök, hogy megoldják azokat a problémákat, amelyekre a hagyományos számítógépek nem képesek. A Preskill csapata az ezekből a kísérletekből megszerzett tudást használja fel annak előrejelzésére, hogy a levesdobozban lévő egyes részletek hogyan alakulnak át zavaró címkévé.

A kvantumszámítógépek úgy működnek, hogy adathordozóként olyan komponenseket működtetnek, amelyek állapotok szuperpozíciójában vannak – ezek lehetnek nullák és egyesek egyszerre. De a szuperpozíció állapota nagyon törékeny. A túlzott hő például elpusztíthat egy állapotot és az abban található összes kvantuminformációt. Ez az információvesztés, amelyet Preskill egy könyv eltépett lapjaihoz hasonlít, elkerülhetetlennek tűnik.

A fizikusok azonban egy protokoll létrehozásával válaszoltak a kvantumhiba-javításra. Ahelyett, hogy egyetlen részecskére támaszkodnának egy kvantumbit tárolására, a tudósok több összegabalyodott részecskére osztják fel az adatokat. A kvantumhibajavítás nyelvén írt könyv tele lenne halandzsával, mondja Preskill, de annak teljes tartalma még akkor is visszaállítható, ha az oldalak fele eltűnne.

A kvantumhiba-javítás az elmúlt években nagy figyelmet kapott, most azonban Preskill és munkatársai azt gyanítják, hogy a természet már régen kitalálta ezt a rendszert. Júniusban a Journal of High Energy Physics című folyóiratban Preskill és csapata megmutatta, hogy a sok részecske holografikus határon való összefonódása tökéletesen leírja, hogy egyetlen részecskét a gravitáció vonz az anti-de Sitter tér egy darabján belül. Maldacena szerint ez a felfedezés jobban megértheti, hogyan kódolja a hologram az általa körülvett téridő minden részletét.

A fizikusok felismerik, hogy spekulációik hosszú utat kell megtenniük ahhoz, hogy megfeleljenek a valóságnak. Míg az anti-de Sitter tér a fizikusok számára azt az előnyt kínálja, hogy jól meghatározott határokkal dolgoznak, az univerzumnak nincs ilyen egyértelmű címkéje a levesesdobozokon. A kozmosz tér-idő szövete az Ősrobbanás óta tágul, és egyre nagyobb ütemben tágul. Ha egy fénysugarat küldesz az űrbe, az nem fog megfordulni és visszajönni; repülni fog. „Nem világos, hogyan határozzuk meg univerzumunk holografikus elméletét” – írta Maldacena 2005-ben. "Egyszerűen nincs jó hely hologram elhelyezésére."

Azonban bármilyen furcsán is hangzik ezek a hologramok, levesesdobozok és féreglyukak, ígéretes utak lehetnek, amelyek a kísérteties kvantumtevékenységek fúziójához vezetnek a téridő geometriájával. A féreglyukakkal kapcsolatos munkájuk során Einstein és Rosen a lehetséges kvantumkövetkezményeket tárgyalta, de nem kapcsolódott össze korábbi, az összefonódásról szóló munkájukkal. Ma ez a kapcsolat segíthet egyesíteni az általános relativitáselmélet kvantummechanikáját a kvantumgravitáció elméletében. Egy ilyen elmélettel felvértezve a fizikusok tisztázhatnák a fiatal Univerzum állapotának rejtélyeit, amikor az anyag és az energia a tér egy végtelenül kicsi pontjába illeszkedik.

Az elmúlt másfél évszázadban jelentős ugrás történt az emberiség fejlődésében, különösen az alapvető fizika területén. Mielőtt a tudósoknak idejük lett volna belemerülniük az atom fizikájába, az atomerőműveket már elkezdték építeni; Einstein tudományos forradalma hamarosan a teljes globalizációhoz vezetett, több mint ezer műhold kering a Föld körül. Sok példa van, de még mindig sok a megoldatlan probléma és megmagyarázhatatlan jelenség. Az egyik ilyen jelenség a kvantumfolyamatok mikrokozmoszában rejtőzik, nevezetesen a kvantumösszefonódás. Mi ez, miért fontos, és milyen kutatásokat végeznek a probléma megoldására - ebben a cikkben elemezzük.

Először is határozzuk meg a „kvantumösszefonódás” fogalmát. A mikrokozmoszban lévő objektumról minden információt valamilyen absztrakt (matematikai) állapot ír le, amely magában foglalja például a részecske megtalálásának valószínűségét egy adott térfogatban, a részecske lendületét, töltését vagy spinjét stb. Egy ilyen "állapot" fizikai egyenletekkel írható le, amelyek elvontságuk és összetettségük ellenére még mindig képesek előre jelezni a kísérletek eredményeit.

A kvantumösszefonódás az a jelenség, amikor két vagy több részecske kvantumállapotai összekapcsolódnak. Vagyis az egyik részecske állapotának meghatározásával megjósolható egy másik részecske bizonyos jellemzői. Figyelemre méltó, hogy az egyik részecske valamely paraméterének változása egy másik részecske valamely paraméterének megváltozásához vezet, függetlenül a távolságtól.

Ellentmondás a "helyesség elvével"

Amint Einstein munkáiból ismeretes, a természetben létezik egy úgynevezett „helyesség elve”, amely szerint a testek közötti kölcsönhatás nem léphet fel azonnal, hanem egy közvetítőn keresztül továbbítódik. Ennek a kölcsönhatásnak az átviteli sebessége nem haladhatja meg a vákuumban lévő fény sebességét. Ugyanakkor, amint azt korábban említettük, a kvantumösszefonódás hatalmas távolságokra figyelhető meg "azonnali információtovábbítással", ami egyenesen sérti a lokalitás elvét.

Einstein, Niels Bohr és a kvantummechanika

1927-ben Brüsszelben került sor az Ötödik Solvay-kongresszusra – egy nemzetközi konferenciára a fizika és a kémia aktuális problémáiról. Az egyik megbeszélés a kvantummechanika úgynevezett koppenhágai értelmezéséről szólt.

Ezt az elméletet Niels Bohr és Werner Heisenberg dolgozta ki, és megerősíti a hullámfüggvény valószínűségi természetét. A fizika néhány akkori problémájának – például a hullám-részecske kettősséggel kapcsolatos – megoldása ellenére ez az elmélet is számos kérdést vetett fel. Mindenekelőtt egy olyan ismert impulzusú objektum ábrázolása, amelynek nincs meghatározott koordinátája, csak annak a valószínűsége, hogy egy adott pontban megtalálják, ellentmond a makrokozmoszban tapasztalt élettapasztalatainknak. Ezen túlmenően ez az elmélet bizonytalanságot jelentett a részecske elhelyezkedésében a mérésig.

Albert Einstein nem tudott elfogadni egy ilyen értelmezést, aminek eredményeképpen az "Isten nem kockáztat" híres mondata született, amire Niels Bohr azt válaszolta: "Albert, ne mondd meg Istennek, mit tegyen." Így kezdődött a hosszú vita Einstein és Bohr között.

Einstein válasza 1935-ben következett, amikor Borisz Podolszkijjal és Nathan Rosennel együtt publikált egy tanulmányt „Tekinthető-e teljesnek a fizikai valóság kvantummechanikai leírása?” címmel. Ez a cikk bemutatta az "Einstein-Podolsky-Rosen paradoxon" (EPR paradoxon) nevű gondolatkísérletet.

A kísérlet célja egy olyan alapvető kvantummechanikai állítás megcáfolása volt, mint a Heisenberg-féle bizonytalansági elv, amely szerint lehetetlen egy részecske két jellemzőjét egyidejűleg mérni, amelyek gyakran lendületet és helyzetet jelentenek.

Az EPR paradoxona a következő. Legyen két azonos típusú részecske egy harmadik részecske bomlása következtében. Ekkor impulzusaik összege egyenlő lesz az eredeti részecske lendületével, a lendület megmaradásának törvénye szerint. Továbbá, ismerve az eredeti részecske lendületét (amit a kísérletezők előre elkészítenek), és megmérve a második részecske lendületét, kiszámíthatjuk az első lendületét. Vagyis a mérés eredményeként az első részecske olyan jellemzőjét kaptuk, mint az impulzus. Most mérjük meg a második részecske koordinátáját, és ennek eredményeként egy részecskének két mért karakterisztikája lesz, ami egyenesen ellentmond a Heisenberg-féle bizonytalansági elvnek.

Azonban magában a kvantummechanikában is vannak eszközök ennek a paradoxonnak a feloldására. A kvantumvilág törvényei szerint minden mérés a mért test jellemzőinek megváltozásához vezet. Ekkor a második részecske koordinátájának mérése előtt valóban bekövetkezhet egy bizonyos momentum. De a koordináta mérésének pillanatában a részecske állapota megváltozik, és nem vitatható, hogy ezeket a jellemzőket egyidejűleg mértük.

Mindazonáltal a hullám-részecske kettősség következtében bizonyos távolságra lévén ezeknek a feltörekvő részecskéknek egyetlen hullámfüggvénnyel leírható állapotai vannak. Ebből következik, hogy az egyik részecske impulzusának mérése (és ezáltal változása) egy másik részecske lendületének méréséhez is vezet. Sőt, e részecskék közötti távolság növelése sem tilos, ami ismét ellentmond a lokalitás elvének.

Bell-tétel

Annak az embernek, aki történelme során a makrokozmosz léptékében létezett, nehéz megérteni a kvantummechanika törvényeit, amelyek gyakran ellentmondanak a makrokozmoszban végzett megfigyeléseknek. Így született meg a rejtett paraméterek elmélete, amely szerint a részecskék közötti, korábban említett hosszú távú kölcsönhatást a részecskék néhány kezdetben rejtett paraméterének jelenléte okozhatja. Egyszerűen fogalmazva, az egyik részecske mérése nem vezet a másik állapotának változásához, és mindkét állapot ezekkel a részecskékkel együtt keletkezett, az eredeti részecske bomlásának pillanatában. Egy ilyen intuitív magyarázat kielégítené az emberi elmét.

1964-ben John Stuart Bell megfogalmazta a később tételnek nevezett egyenlőtlenségeit, amelyek lehetővé teszik egy olyan kísérlet elvégzését, amely lehetővé teszi annak pontos meghatározását, hogy bizonyos rejtett paraméterek előfordulnak-e. Vagyis ha a részecskék elválasztásuk előtt rejtett paraméterekkel rendelkeznének, akkor egy egyenlőtlenség érvényesülne, és ha állapotaik összefüggenek és bizonytalanok az egyik részecske mérése előtt, akkor egy másik Bell-egyenlőtlenség érvényesülne.

1972-ben Friedman és Clauser is végzett hasonló kísérletet, és az eredmények a mérés előtti állapotok bizonytalanságára utaltak. Ezt a jelenséget azonban a tudományos közösség egyfajta kínos helyzetként fogta fel, ami előbb-utóbb megoldódik. 1981-ben azonban a második csapást a fizikai elmélet érte – Allen Aspe kísérlete. Ez a nagyon népszerű kísérlet volt az utolsó érv a kvantumösszefonódás és az úgynevezett „kísérteties távoli cselekvés” létezése mellett. És bár ennek a kérdésnek nem lehetett végleg véget vetni, az eredmények annyira meggyőzőek voltak, hogy a tudósoknak el kellett fogadniuk a kvantumvilág egy ilyen jellemzőjét.

A kvantum-összefonódás kutatása

Miért kerül újra szóba ez a jól ismert téma? A tény az, hogy az elmúlt néhány évben a kvantum-összefonódáson alapuló kvantumszámítógépek terén észrevehetően előreléptek a fejlesztések. Így 2018 márciusában a Google bejelentette a Bristlecone nevű 72 qubit-es kvantumprocesszor sikeres megalkotását, amely „kvantumfölényt” ér el. Vagyis képes olyan feladatok elvégzésére, amelyek a hagyományos számítógépek számára elérhetetlenek.

Szintén 2018 nyarán jelent meg egy tudományos cikk a Nature folyóiratban, amely az első hosszú távú memóriával rendelkező kvantumprocesszor megalkotásáról szól. Korábban, 2015-ben a Delfti Műszaki Egyetem kutatócsoportja a QUTech szervezet vezetőjével, Ronald Hansonnal együtt még meggyőzőbb bizonyítékokat mutatott be a kvantumösszefonódás létezésére.

A Delfti Műszaki Egyetem kísérletéről

A kísérlet, melynek eredményeit 2015-ben tették közzé, a következőképpen zajlott. A kísérlet során gyémántlemezeket használtak, amelyekben nitrogénnel töltött üregek rácsosak voltak. Ezt a technológiát a Santa Barbarai Kaliforniai Egyetem és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium kutatói fejlesztették ki 2010-ben. Két ilyen gyémántkristályt helyeztek el egymástól 1,3 km távolságra. Mindkét lemez mikrohullámú sugárzással és lézerrel történő besugárzása következtében ezeknek a "gyémántcsapdáknak" az elektronjai gerjesztett állapotba kerültek, és egy fotonpárt bocsátottak ki, amelyek kölcsönhatásba léptek egymással. Ennek a kölcsönhatásnak a következményeként kvantumösszefonódás keletkezett az ezeket a fotonokat kibocsátó elektronok között.

Ennek a jelenségnek a kimutatására a tudósok szinte egyidejűleg mérték meg az elektronok spinjeit különböző lemezekről, ami nem tette lehetővé közöttük a fénysebességű információcserét. Azonban, mint kiderült, a két elektron spinje szinkronizált volt, ami valamilyen módon jelzi az információ átvitelét, amely lehetővé teszi a fénysebesség túllépését. Természetesen az elektronok jellemzőinek meghatározásának folyamata sokkal bonyolultabb, és sok számítást és hullámfüggvényeik összehasonlítását igényelte. A kísérlet minden nehézsége ellenére 18 nap alatt 245 alkalommal került végrehajtásra, és úgy tervezték meg, hogy minden lehetséges hiba elkerülhető legyen, mind a mérőműszerekből, mind a környezetből.

A Massachusettsi Technológiai Intézetben az elkövetkező három évben elvégzett jelentős jövőbeni kísérlet végül lezárja ezt a témát. A kutatócsoport azt tervezi, hogy a pulzárokból származó elektromágneses sugárzást, valamint a távoli galaxisokból érkező fényt is összegyűjti. Egy ilyen kísérlet során elkerülhető minden kapcsolat a mérőműszerek és a jelforrások között, ezáltal kiküszöbölhető a rejtett paraméterek utolsó lehetősége is.

A QUTech fejlesztései messze túlmutattak az elméleti fizikán, és a kvantumszámítógép felé mozdultak el. Így 2012-ben több tudományos csoport kifejlesztett egy két qubites kvantumprocesszort az előbb említett kristályok alapján, 2018-ban pedig megjelent egy cikk, amelyben a kutatók leírták az általuk megalkotott kvantumprocesszort hosszú távú memóriával. A probléma egy ilyen processzor létrehozásával az volt, hogy a kvantumbitek („qubitek”) közötti kapcsolatok gyorsabban tűntek el, mint ahogy a tudósok észlelni tudták volna. Egy másik kísérlet a Delfti Műszaki Egyetemen azt mutatta, hogy az új processzorban nincs ilyen probléma.

A kutatócsoport a már említett gyémántlemezeket használta, ahol egy nitrogénatom „bújt” a szénatomok között. Az a hely, ahol a nitrogénatom található, sajátos tulajdonságokkal rendelkezik, mintha a kristályrács ezen cellájában lenne szénatom, de egyfajta „fagyott” állapotban. Ez a megközelítés észrevehetően meghosszabbítja a gyémánt kubitek élettartamát (300-500 ezredmásodperc). Ezenkívül új módszert fejlesztettek ki az elektronok "összegabalyodására" ezeken a hibás pontokon.

Ez a technológia nemcsak a kvantumszámítógépek területén jelent áttörést, hanem egy lépéssel közelebb visz a kvantuminternethez is. Több különálló kvantumszámítógép kölcsönhatása lehetővé teszi egy olyan hálózat megszervezését közöttük, amely összefonódott qubitek átvitelével működik. Előnye a sebesség: legyen k kvantumszámítógép, amelyek mindegyike n qubitből áll. Ekkor egy ilyen számítógép teljes állapotának továbbításához egy hagyományos hálózaton 2n bit adatra lenne szükség, míg egy kvantumhálózathoz csak n qubitre lenne szükség. Az összes számítógép közötti összefonódás egy teljes hálózat léptékében több nagyságrenddel megnöveli az információátvitel sebességét.

Eredmények

Annak ellenére, hogy a kvantumvilág sok elmét izgat szerte a világon, a kvantumösszefonódás ma általánosan elismert jelenség, amelyet nem csak kísérletileg figyelnek meg, hanem technológiai folyamatokban is alkalmaznak. A kvantumösszefonódás további alkalmazása egészen más fejlettségi szintre emelheti az emberiséget, szuperszámítógépekkel és elképzelhetetlenül gyors internettel.

"Az Univerzum elméletére" utal

kvantumösszefonódás

Annyi jó cikk található az interneten, ami segít adekvát elképzelések kialakításában az "összegabalyodott állapotokról", hogy hátra van a legmegfelelőbb válogatás, egy világnézeti oldal számára elfogadhatónak tűnő leírási szint felépítése.

A cikk témája: sok emberhez közel áll az a gondolat, hogy a kusza állapotok minden elbűvölő furcsasága így is megmagyarázható. Fekete-fehér golyókat keverünk, anélkül, hogy megnéznénk, dobozokba csomagoljuk és különböző irányokba küldjük. Az egyik oldalon kinyitjuk a dobozt, nézd: egy fekete golyó, ami után 100%-ig biztosak vagyunk abban, hogy a másik dobozban fehér. Ez minden:)

A cikk célja nem az "összegabalyodott állapotok" megértésének minden jellemzőjében való szigorú elmerülés, hanem egy általános gondolatrendszer összeállítása, a fő elvek megértésével. Mindennek így kell lennie :)

Azonnal állítsuk be a meghatározó kontextust. Amikor szakértők (és nem vitapartnerek, akik távol állnak ettől a sajátosságtól, még ha bizonyos tekintetben tudósok is) a kvantumobjektumok összefonódásáról beszélnek, akkor nem azt jelentik, hogy az egyetlen egészet alkot valamilyen kapcsolattal, hanem azt az egy tárgyat. pont olyan kvantumjellemzővé válik, mint a másik (de nem mindegyik, hanem azok, amelyek Pauli törvénye szerint megengedik az azonosságot egy párban, tehát egy összefonódott pár spinje nem azonos, hanem egymást kiegészítő). Azok. ez nem kapcsolat és nincs interakciós folyamat, még akkor sem, ha egy közös funkcióval leírható. Ez az egyik objektumról a másikra „teleportálható” állapot jellemzője (egyébként itt is gyakori a „teleport” szó félreértelmezése). Ha nem dönt azonnal erről, akkor nagyon messzire mehet a misztikába. Ezért mindenekelőtt mindenkinek, akit érdekel a kérdés, tisztában kell lennie azzal, hogy pontosan mit is ért a „zavartság”.

Hogy ez a cikk miért indult, az egyetlen kérdésre redukálódik. A kvantumobjektumok és a klasszikus objektumok viselkedése közötti különbség abban nyilvánul meg, hogy a verifikáció egyetlen eddig ismert módszere: teljesül-e egy bizonyos verifikációs feltétel vagy sem – Bell-féle egyenlőtlenség (részletesebben lent), amely "összegabalyodott" kvantumobjektumok esetén úgy viselkedik, mint ha van kapcsolat a különböző irányokba küldött objektumok között. De a kapcsolat, úgymond, nem valós, mert. sem információ, sem energia nem továbbítható.

Ráadásul ez a kapcsolat nem függ se távolság, se idő: ha két objektum "összetévedt", akkor mindegyik biztonságától függetlenül a második úgy viselkedik, mintha a kapcsolat továbbra is fennállna (bár ilyen kapcsolat megléte csak mindkét objektum mérésénél észlelhető, ilyen mérés időben szétválasztható: először mérje meg, majd semmisítse meg az egyik tárgyat, és később mérje meg a másodikat. Lásd például R. Penrose). Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben bármilyen "összekapcsolás" nehezen érthetővé válik, és felmerül a kérdés: lehet-e olyan a mért paraméterből való kiesés valószínűségének törvénye (amit a hullámfüggvény ír le), az egyenlőtlenség nem sérül egyik végén sem, és mindkét végről származó általános statisztikákkal - megsértették - és természetesen minden kapcsolat nélkül, kivéve az általános megjelenési aktus általi kapcsolatot.

Előre adok egy választ: igen, talán, feltéve, hogy ezek a valószínűségek nem "klasszikusak", hanem összetett változókkal operálnak az "állapotok szuperpozíciójának" leírására - mintha egyidejűleg minden lehetséges állapotot megtalálnának bizonyos valószínűséggel.

A kvantumobjektumok állapotának leírója (hullámfüggvény) éppen ez. Ha egy elektron helyzetének leírásáról beszélünk, akkor a megtalálásának valószínűsége határozza meg a "felhő" topológiáját - az elektronpálya alakját. Mi a különbség a klasszikus és a kvantum között?

Képzelj el egy gyorsan forgó kerékpár kereket. Valahol egy piros oldalsó reflektor korong van hozzáerősítve, de ezen a helyen csak sűrűbb homályos árnyékot láthatunk. Annak a valószínűsége, hogy egy botot a kerékbe helyezve a reflektor egy bizonyos helyzetben megáll a bottól, egyszerűen meghatározható: egy bot - egy pozíció. Sunem két bottal, de csak az, amelyik kicsit korábban megjelenik, állítja meg a kereket. Ha megpróbáljuk teljesen leragasztani a rudakat egyidejűleg, elérve, hogy a pálca kerékkel érintkező végei között ne legyen idő, akkor némi bizonytalanság jelenik meg. "Nem volt idő" a tárgy esszenciájával való interakciók között - a kvantumcsodák megértésének teljes lényege :)

Az elektron alakját meghatározó "forgási sebesség" (polarizáció - elektromos zavar terjedése) megegyezik azzal a határsebességgel, amellyel egyáltalán bármi terjedhet a természetben (a fény sebessége vákuumban). Ismerjük a relativitáselmélet következtetését: ebben az esetben ennek a perturbációnak az ideje nulla lesz: a természetben nincs semmi, ami ennek a perturbációnak bármely két terjedési pontja között megvalósulhatna, nincs rá idő. Ez azt jelenti, hogy a perturbáció időtöltés nélkül képes kölcsönhatásba lépni bármely más „bottal”, amely hatással van rá. egyidejűleg. És annak a valószínűségét, hogy a tér egy adott pontján milyen eredményt kapunk a kölcsönhatás során, azzal a valószínűséggel kell kiszámítani, amely figyelembe veszi ezt a relativisztikus hatást: Mivel az elektronnak nincs ideje, nem képes válassza ki a legkisebb különbséget a két "bot" között a velük való interakció során, és megteszi egyidejűleg"szempontjából": az elektron egyszerre két résen halad át, mindegyikben eltérő hullámsűrűséggel, majd két egymásra épülő hullámként interferál önmagával.

Itt van a különbség a valószínűségek klasszikus leírása és a kvantumok között: a kvantumkorrelációk "erősebbek", mint a klasszikusok. Ha az érmeledobás eredménye sok befolyásoló tényezőtől függ, de ezek általában egyedileg meghatározottak úgy, hogy csak egy pontos érmedobáló gépet kell készíteni, és azok ugyanúgy esnek, akkor a véletlenszerűség " eltűnt". Ha viszont olyan automatát készítünk, amely egy elektronfelhőbe bök, akkor az eredményt az fogja meghatározni, hogy minden bökkenő mindig eltalál valamit, csak ezen a helyen eltérő az elektronesszencia sűrűsége. Nincsenek más tényezők, kivéve a mért paraméter elektronban való megtalálásának valószínűségének statikus eloszlását, ez pedig egészen más jellegű determinizmus, mint a klasszikusoknál. De ez is determinizmus; mindig kiszámítható, reprodukálható, csak a hullámfüggvény által leírt szingularitás mellett. Ugyanakkor az ilyen kvantumdeterminizmus csak a kvantumhullám holisztikus leírására vonatkozik. De tekintettel arra, hogy nincs megfelelő idő egy kvantum számára, teljesen véletlenszerűen lép kölcsönhatásba, azaz. nincs kritériuma annak, hogy előre megjósoljuk a paraméterei összességének mérésének eredményét. Az e ebben a jelentésében (a klasszikus felfogásban) abszolút nem determinisztikus.

Az elektron valóban és valóban statikus képződmény (és nem pályán forgó pont) formájában létezik - elektromos perturbáció állóhulláma, amelynek van még egy relativisztikus hatása: merőleges a "terjedés" fő síkjára (egyértelmű miért idézőjelben:) az elektromos térben keletkezik egy statikus polarizációs tartomány is, amely képes egy másik elektron ugyanazt a tartományát befolyásolni: a mágneses momentumot. Az elektronban az elektromos polarizáció elektromos töltés hatását adja, a térben való visszaverődését más elektronok befolyásolásának lehetőségében - mágneses töltés formájában, amely önmagában nem létezik elektromos nélkül. És ha egy elektromosan semleges atomban az elektromos töltéseket az atommagok töltései kompenzálják, akkor a mágneseseket egy irányba lehet irányítani, és mágnest kapunk. Ennek mélyebb megértéséhez - a cikkben .

Azt az irányt, amelybe az elektron mágneses momentuma irányul, spinnek nevezzük. Azok. spin - annak a módszernek a megnyilvánulása, hogy egy elektromos deformációs hullámot önmagára helyeznek állóhullám képződésével. A spin számértéke megfelel a hullám önmagára való szuperpozíciójának karakterisztikájának.. Elektronnál: +1/2 vagy -1/2 (a jel a polarizáció oldalirányú eltolódásának irányát szimbolizálja – a „mágneses” vektor).

Ha van egy elektron az atom külső elektronrétegén, és hirtelen egy másik csatlakozik hozzá (kovalens kötés kialakulása), akkor ezek, mint két mágnes, azonnal a 69-es pozícióba állnak, és egy páros konfigurációt alkotnak egy kötési energiával, meg kell törni, hogy újra megosszák ezeket az elektronokat. Egy ilyen pár teljes spinje 0.

A spin az a paraméter, amely fontos szerepet játszik az összegabalyodott állapotok figyelembevételében. Egy szabadon terjedő elektromágneses kvantum esetében a "spin" feltételes paraméter lényege továbbra is ugyanaz: a mező mágneses összetevőjének orientációja. De ez már nem statikus, és nem vezet mágneses momentum megjelenéséhez. A rögzítéshez nem mágnesre, hanem polarizátornyílásra van szüksége.

A kvantumösszefonódásokkal kapcsolatos ötletek kifejtéséhez azt javaslom, olvassa el Alekszej Levin népszerű és rövid cikkét: Szenvedély a távolban . Kérjük, kövesse a linket és olvassa el, mielőtt folytatná :)

A konkrét mérési paraméterek tehát csak a mérés során valósulnak meg, azt megelőzően pedig a mikrokozmosz polarizációs terjedési dinamikájának makrokozmosz számára látható relativisztikus hatásainak statikáját alkotó valószínűségi eloszlás formájában léteztek. A kvantumvilágban zajló események lényegének megértése azt jelenti, hogy behatolunk olyan relativisztikus hatások megnyilvánulásaiba, amelyek valójában a kvantumtárgynak a létezés tulajdonságait adják. egyidejűleg különböző állapotokban egy adott mérés pillanatáig.

Az "összegabalyodott állapot" két olyan részecske teljesen determinisztikus állapota, amelyek a kvantumtulajdonságok leírásától annyira azonosan függenek, hogy mindkét végén konzisztens korrelációk jelennek meg, a kvantumstatika lényegének sajátosságai miatt, amelyeknek konzisztens viselkedésük van. Ellentétben a makrostatisztikával, a kvantumstatisztikában lehetőség nyílik ilyen összefüggések megőrzésére a térben és időben elkülönült, paraméterek szerint korábban koordinált objektumok esetében. Ez megnyilvánul a Bell-féle egyenlőtlenségek teljesülésének statisztikájában.

Mi a különbség két hidrogénatom össze nem gabalyodó elektronjainak hullámfüggvénye (absztrakt leírásunk) között (annak ellenére, hogy paraméterei általánosan elfogadott kvantumszámok lesznek)? Semmi, kivéve azt, hogy a párosítatlan elektron spinje véletlenszerű anélkül, hogy megsértené Bell egyenlőtlenségeit. Páros gömbpálya kialakulása esetén a hélium atomban, vagy két hidrogénatom kovalens kötésében, két atommal általánosított molekulapálya kialakulása esetén a két elektron paraméterei kölcsönösen konzisztensnek bizonyulnak. . Ha az összegabalyodott elektronok felhasadnak, és különböző irányokba kezdenek mozogni, akkor hullámfüggvényükben megjelenik egy paraméter, amely leírja a valószínűségi sűrűség térbeli elmozdulását az időtől - a pálya. És ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy a függvény szétterül a térben, egyszerűen azért, mert egy objektum megtalálásának valószínűsége bizonyos távolságban nullává válik, és semmi sem marad hátra, ami jelezné az elektron megtalálásának valószínűségét. Ez még nyilvánvalóbb abban az esetben, ha a pár időben távolságra van egymástól. Azok. az ellentétes irányba mozgó részecskéknek két lokális és független leírója van. Bár egy általános leíró még használható, ez a formalizáló joga :)

Ráadásul a részecskék környezete nem maradhat közömbös, és szintén módosul: a környezet részecskéinek hullámfüggvényének leírói változnak, és hatásukkal részt vesznek az így létrejövő kvantumstatisztikában (ilyen jelenségek, mint a dekoherencia). De általában senkinek nem jut eszébe, hogy ezt általános hullámfüggvényként írja le, bár ez is lehetséges.

Számos forrásban lehet részletesen megismerkedni ezekkel a jelenségekkel.

M.B. Mensky írja:

"Ennek a cikknek az egyik célja... alátámasztani azt a nézetet, hogy létezik a kvantummechanikának egy olyan megfogalmazása, amelyben nem merülnek fel paradoxonok, és amelyen belül a fizikusok által általában feltett összes kérdés megválaszolható. Paradoxonok csak akkor merülnek fel, ha a kutató nincs megelégedve az elmélet e "fizikai" szintjével, amikor olyan kérdéseket vet fel, amelyeket a fizikában nem fogadnak el, más szóval, amikor felvállalja a bátorságot, hogy megpróbálja túllépni a fizika határait.. ...A kvantummechanika összefonódott állapotokhoz köthető sajátosságai először az EPR paradoxon kapcsán fogalmazódtak meg, de jelenleg nem tekintik paradoxonnak. A kvantummechanikai formalizmussal hivatásszerűen dolgozó emberek számára (azaz a legtöbb fizikus számára) nincs semmi paradoxon sem az EPR-párokban, sem a nagyon bonyolult összefonódott állapotokban, ahol sok kifejezés és sok tényező van mindegyik tagban. Az ilyen állapotokkal végzett kísérletek eredményei elvileg könnyen kiszámíthatók (bár természetesen előfordulhatnak technikai nehézségek a bonyolult összefonódott állapotok kiszámításában)."

Bár meg kell mondanunk, a tudat szerepéről, a tudatos választásról a kvantummechanikában való okoskodás során kiderül, hogy Mensky az, aki vegyük a bátorságot és próbáljunk túllépni a fizikán". Ez a psziché jelenségeinek megközelítésére tett kísérletekre emlékeztet. Mensky kvantumprofiként jó, de a psziché mechanizmusaiban Penrose-hoz hasonlóan naiv.

Nagyon röviden és feltételesen (csak a lényeg megragadásához) az összegabalyodott állapotok kvantumkriptográfiában és teleportációban való felhasználásáról (mert ez az, ami megmozgatja a hálás nézők fantáziáját).

Tehát kriptográfia. El kell küldenie az 1001-es sorozatot

Két csatornát használunk. Az elsőn egy összefonódott részecskét indítunk el, a másodikon - egy bit formájában a kapott adatok értelmezésére vonatkozó információkat.

Tegyük fel, hogy a használt kvantummechanikai paraméter spinnek van egy alternatív lehetséges állapota feltételes állapotokban: 1 vagy 0. Ebben az esetben a kiesés valószínűsége minden egyes felszabaduló részecskepárral valóban véletlenszerű, és nem ad jelentést a.

Első transzfer. Méréskor itt kiderült, hogy a részecske állapota 1. Ez azt jelenti, hogy a másiké 0. Ahhoz, hogy hangerő a végén, hogy megkapjuk a szükséges mértékegységet, az 1. bitet továbbítjuk. Ott megmérik a részecske állapotát, és, hogy megtudják, mit jelent, hozzáadják az átvitt 1-hez. 1-et kapnak. Ugyanakkor fehérrel ellenőrzik, hogy nem szakadt-e meg az összegabalyodás, i.e. az infát nem fogják le.

Második transzfer. Megint kijött az 1-es állapot A másikon 0. Infót adunk át - 0. Összeadjuk, megkapjuk a szükséges 0-t.

Harmadik fokozat. Az állapot itt 0. Ott azt jelenti, hogy - 1. Ahhoz, hogy 0-t kapjunk, 0-t adunk át. Hozzáadjuk, 0-t kapunk (a legkisebb szignifikáns bitben).

Negyedik. Itt - 0, ott - 1, szükséges, hogy 1-ként legyen értelmezve. Információt adunk át - 0.

Itt ebben az elvben. Az infocsatorna lehallgatása a teljesen korrelálatlan szekvencia miatt (titkosítás az első részecske állapotkulcsával) haszontalan. Összegabalyodott csatorna elfogása - megszakítja a vételt és észleli. A Bell szerint mindkét végről érkező átviteli statisztika (a fogadó oldalon minden szükséges adat megvan a továbbított oldalon) határozza meg az átvitel helyességét és nem lehallgatását.

Erről szól a teleportáció. Egy részecskére nincs tetszőleges állapot felállítása, hanem csak annak előrejelzése, hogy milyen lesz ez az állapot, miután (és csak azután), hogy a részecske méréssel kikerül a kapcsolatból. Aztán azt mondják, hogy egy kvantumállapot átvitele történt a komplementer állapot megsemmisítésével a kiindulási pontban. Az itteni állapottal kapcsolatos információk birtokában így vagy úgy korrigálható a kvantummechanikai paraméter, hogy az azonos legyen az ittenivel, de itt már nem lesz, és a klónozás tilalmáról beszélünk. kötött állapot.

Úgy tűnik, hogy ezeknek a jelenségeknek nincs analógja a makrokozmoszban, nincsenek golyók, almák stb. a klasszikus mechanikából nem szolgálhat a kvantumobjektumok ilyen természetének megnyilvánulásának értelmezésére (sőt, ennek nincs alapvető akadálya, amit alább a végső linkben mutatunk be). Ez a fő nehézség azoknak, akik látható "magyarázatot" szeretnének kapni. Ez nem jelenti azt, hogy ilyesmi ne képzelhető el, ahogyan azt néha állítják. Ez azt jelenti, hogy alaposan meg kell dolgozni a relativisztikus reprezentációkat, amelyek meghatározó szerepet játszanak a kvantumvilágban, és összekapcsolják a kvantumok világát a makrovilággal.

De ez sem szükséges. Emlékezzünk vissza az ábrázolás fő feladatára: mi legyen a mért paraméter materializációjának törvénye (amit a hullámfüggvény ír le), hogy az egyenlőtlenség ne sérüljön mindkét végén, és mindkét végről közös statisztikával az megsértették. Számos értelmezés létezik ennek megértésére segédabsztrakciók segítségével. Ugyanarról a dologról beszélnek az ilyen absztrakciók különböző nyelvein. Ezek közül kettő a legjelentősebb az ábrázolások hordozói között megosztott helyesség szempontjából. Remélem az elhangzottak után kiderül mire gondol :)

Koppenhágai értelmezés az Einstein-Podolsky-Rosen paradoxonról szóló cikkből:

" (EPR-paradoxon) - látszólagos paradoxon... Valóban, képzeljük el, hogy a Galaxis két különböző részein lévő bolygón két érme van, amelyek mindig ugyanúgy esnek ki. Ha naplózza az összes flip eredményét, majd összehasonlítja őket, akkor megegyeznek. Maguk a cseppek véletlenszerűek, semmilyen módon nem befolyásolhatók. Lehetetlen például megállapodni abban, hogy a sas egység, a farok pedig nulla, és így bináris kódot továbbítani. Végül is a nullák és egyesek sorrendje véletlenszerű lesz a vezeték mindkét végén, és nem hordoz semmilyen jelentést.

Kiderült, hogy a paradoxonnak olyan magyarázata van, amely logikailag összeegyeztethető mind a relativitáselmélettel, mind a kvantummechanikával.

Azt gondolhatnánk, hogy ez a magyarázat túlságosan valószínűtlen. Annyira furcsa, hogy Albert Einstein soha nem hitt abban, hogy „isten kockajátékos”. De a Bell-egyenlőtlenségek gondos kísérleti tesztjei kimutatták, hogy világunkban nem helyi balesetek is előfordulnak.

Fontos hangsúlyozni ennek a már említett logikának egy következményét: az összefonódott állapotok feletti mérések csak akkor nem sértik a relativitáselméletet és az ok-okozati összefüggést, ha valóban véletlenszerűek. A mérés körülményei és a zavarás között ne legyen összefüggés, a legcsekélyebb szabályosság se legyen, mert különben lehetőség nyílna az azonnali információtovábbításra. Így a kvantummechanika (a koppenhágai értelmezésben) és az összefonódott állapotok léte bizonyítja az indeterminizmus létezését a természetben."

Statisztikai értelmezésben ez a "statisztikai együttesek" fogalmán keresztül mutatkozik meg (ugyanaz):

A statisztikai értelmezés szempontjából a kvantummechanika valós vizsgálati tárgyai nem egyedi mikroobjektumok, hanem olyan mikroobjektumok statisztikai együttesei, amelyek azonos makrokörülmények között vannak. Ennek megfelelően a "részecske ilyen és ilyen állapotban van" kifejezés valójában azt jelenti, hogy "a részecske egy ilyen és olyan statisztikai együtteshez tartozik" (amely sok hasonló részecskéből áll). Ezért az egyik vagy másik alcsoport kiválasztása a kezdeti együttesben jelentősen megváltoztatja a részecske állapotát, még akkor is, ha nem volt rá közvetlen hatással.

Egyszerű illusztrációként tekintse meg a következő példát. Vegyünk 1000 színes érmét, és dobjuk 1000 papírlapra. Annak a valószínűsége, hogy egy általunk véletlenszerűen kiválasztott lapra „sas” kerül rányomtatásra, 1/2. Mindeközben azoknál a lapoknál, amelyeken az érmék „farokba” kerültek, ugyanez a valószínűség 1 – vagyis lehetőségünk van közvetetten állapítsa meg a nyomat jellegét a papíron, nem magát a lapot, hanem csak az érmét nézi. Az ilyen „közvetett méréshez” tartozó együttes azonban teljesen más, mint az eredeti: már nem 1000 papírlapot tartalmaz, hanem csak körülbelül 500-at!

A bizonytalansági reláció cáfolata tehát az EPR „paradoxonban” csak akkor lenne érvényes, ha az eredeti együttesre egyszerre lehetne nem üres részegyüttest kiválasztani mind a lendület, mind a térbeli koordináták alapján. A bizonytalansági reláció azonban éppen egy ilyen választás lehetetlenségét erősíti meg! Vagyis az EPR „paradoxonja” valójában ördögi körnek bizonyul: feltételezi a megcáfolt tény hamisságát.

Változat egy részecske "szuperluminális jelével". A egy részecskére B azon is alapul, hogy figyelmen kívül hagyjuk azt a tényt, hogy a mért mennyiségek értékeinek valószínűségi eloszlásai nem egy adott részecskepárt, hanem egy hatalmas számú ilyen párat tartalmazó statisztikai együttest jellemeznek. Itt hasonló helyzetnek tekinthetjük azt a helyzetet, amikor egy színes érmét sötétben rádobnak egy lepedőre, majd a lapot kihúzzák és széfbe zárják. Annak a valószínűsége, hogy egy „sas” kerül egy lapra, eleve 1/2. Az pedig, hogy azonnal 1-be fordul, ha felkapcsoljuk a lámpát, és megbizonyosodunk arról, hogy az érme „farokban” van, nem mind azt jelzi, hogy pillantásunk ködképes, hogy képzeletbeli módon befolyásolja a széfbe zárt tárgyakat.

Több: AA Pechenkin Ensemble A kvantummechanika értelmezései az USA-ban és a Szovjetunióban.

És még egy értelmezés a http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm oldalról:

Van Fraassen modális értelmezése abból indul ki, hogy egy fizikai rendszer állapota csak ok-okozatilag változik, azaz. a Schrödinger-egyenletnek megfelelően azonban ez az állapot nem határozza meg egyértelműen a mérés során talált fizikai mennyiségek értékeit.

Popper itt hozza kedvenc példáját: a gyerekbiliárdot (tűkkel bélelt tábla, amelyen felülről egy fizikai rendszert szimbolizáló fémgolyó gördül le – maga a biliárd egy kísérleti eszközt szimbolizál). Amikor a labda a biliárd tetején van, egy hajlamunk van, egy hajlamunk van arra, hogy elérjünk egy pontot a tábla alján. Ha valahol a tábla közepén rögzítettük a labdát, megváltoztattuk a kísérlet specifikációját, és új hajlamot kaptunk. A kvantummechanikai indeterminizmus itt teljes egészében megmarad: Popper kimondja, hogy a biliárd nem mechanikus rendszer. Nem tudjuk követni a labda röppályáját. De a „hullámcsomag-redukció” nem szubjektív megfigyelés, hanem a kísérleti szituáció tudatos újradefiniálása, a tapasztalati feltételek szűkítése.

Összefoglalva a tényeket

1. A paraméter elvesztésének abszolút véletlenszerűsége ellenére, ha összegabalyodott részecskepárok tömegében mérünk, minden ilyen párban megnyilvánul a konzisztencia: ha egy párban az egyik részecskének spinje 1, akkor a másik részecskének spinje 1. pár ellentétes forgása van. Ez elvileg érthető is: mivel páros állapotban nem lehet két olyan részecske, aminek azonos energiaállapotban egyforma spinje lenne, akkor szétválásukkor, ha megmarad a konzisztencia, akkor is konzisztensek a spinek. Amint az egyik spinjét meghatározzuk, a másik spinje is ismertté válik, annak ellenére, hogy a spin véletlenszerűsége mindkét oldali mérésben abszolút.

Hadd tisztázzam röviden, hogy a téridőben egy helyen két részecske teljesen azonos állapota lehetetlen, amit az atom elektronhéjának szerkezeti modelljében Pauli-elvnek neveznek, a konzisztens állapotok kvantummechanikai figyelembevételében pedig az összegabalyodott tárgyak klónozásának lehetetlenségének elve.

Van valami (eddig ismeretlen), ami valóban megakadályozza, hogy egy kvantum vagy a megfelelő részecske egy lokális állapotba kerüljön a másikkal – kvantumparaméterekben teljesen azonos. Ez például a Casimir-effektusban valósul meg, amikor a lemezek közötti virtuális kvantum hullámhossza nem lehet hosszabb, mint a rés. Ez pedig különösen világosan realizálódik egy atom leírásánál, amikor egy adott atom elektronjai nem lehetnek mindenben azonos paraméterekkel, amit axiomatikusan a Pauli-elv formalizál.

Az első, legközelebbi rétegen mindössze 2 elektron található gömb formájában (s-elektronok). Ha kettő van belőlük, akkor különböző pörgéseik vannak, és párosulnak (összegabalyodnak), közös hullámot képezve a kötési energiával, amelyet ennek a párnak a megszakításához kell alkalmazni.

A második, távolabbi és energikusabb szinten két páros elektronból 4 "pálya" lehet nyolcas térfogatú (p-elektronok) alakú állóhullám formájában. Azok. a nagyobb i energia több helyet foglal el, és lehetővé teszi több összekapcsolt pár együttélését. Az első rétegtől a második energetikailag 1 lehetséges diszkrét energiaállapottal különbözik (több külső elektron, ami egy térben nagyobb felhőt ír le, szintén magasabb energiájú).

A harmadik réteg már térben lehetővé teszi, hogy 9 pályát négyes szárny formájában (d-elektronok), a negyedik - 16 pálya - 32 elektron, a nyomtatvány amelyek különböző kombinációkban is hasonlítanak a nyolcas kötetekre ( f-elektronok).

Az elektronfelhők formái:

a – s-elektronok; b – p-elektronok; c – d-elektronok.

A diszkréten eltérő állapotok - kvantumszámok - ilyen halmaza jellemzi az elektronok lehetséges lokális állapotait. És íme, mi sül ki belőle.

Amikor két különböző spinű elektronegyenergiaszint (bár ez alapvetően nem szükséges: http://www.membrana.ru/lenta/?9250) pár, akkor közös "molekulapálya" alakul ki energia és kötés miatt csökkentett energiaszinttel. Két hidrogénatom, amelyek mindegyike párosítatlan elektronnal rendelkezik, ezeknek az elektronoknak közös átfedését képezi - egy (egyszerű kovalens) kötést. Amíg létezik – valóban két elektronnak van közös koordinált dinamikája – közös hullámfüggvény. Meddig? A "hőmérséklet" vagy valami más, ami kompenzálni tudja a kötés energiáját, megszakítja azt. Az atomok szétrepülnek úgy, hogy az elektronok már nem rendelkeznek közös hullámmal, de még mindig egymást kiegészítő, kölcsönösen konzisztens összefonódási állapotban vannak. De már nincs kapcsolat :) Itt a pillanat, amikor már nem érdemes az általános hullámfüggvényről beszélni, bár a valószínűségi jellemzők a kvantummechanika szempontjából ugyanazok maradnak, mintha ez a függvény továbbra is az általános hullámot írná le. Ez csak a konzisztens összefüggés megjelenítési képességének megőrzését jelenti.

Leírják az összegabalyodott elektronok kölcsönhatásuk révén történő megszerzésének módszerét: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html vagy népies-sématikusan - be http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " Az elektronok "bizonytalansági relációjának" létrehozásához, vagyis "összetévesztéséhez" meg kell győződni arról, hogy minden tekintetben azonosak, majd ezeket az elektronokat a nyalábosztóra (nyalábosztóra) kell lőni. A mechanizmus „felosztja” az egyes elektronokat, és a „szuperpozíció” kvantumállapotába hozza őket, aminek eredményeként az elektron egyenlő valószínűséggel fog mozogni két út valamelyikén.".

2. Mindkét oldal mérési statisztikája esetén a párok véletlenszerűségének kölcsönös konzisztenciája bizonyos feltételek mellett a Bell-féle egyenlőtlenség megsértéséhez vezethet. De nem valami különleges, még ismeretlen kvantummechanikai esszencia használatával.

A következő kis cikk (R. Pnrose gondolatain alapul) lehetővé teszi, hogy nyomon kövesd (elv, példa), hogyan lehetséges ez: Bell egyenlőtlenségeinek relativitása vagy A meztelen király új elméje. Ezt mutatja A.V. Belinsky munkája is, amely az Uspekhi fizicheskikh nauk: Bell-tétel a lokalitás feltételezése nélkül jelent meg. A.V. Belinsky egy másik munkája az érdeklődők elmélkedésére: Bell-tétel a trichotóm megfigyelhetőségekre, valamint beszélgetés d.f.-m.s.-vel, prof., akad. Valerij Boriszovics Morozov (az FRTK-MIPT Fizikai Osztályának és a "klubok" fórumának általánosan elismert korifjeusa), ahol Morozov megfontolásra javasolja A. V. Belinszkij mindkét munkáját: Az aspektus tapasztalata: kérdés Morozovhoz. És a Bell-féle egyenlőtlenségek megsértésének lehetőségének témája mellett hosszú távú akciók bevezetése nélkül: Bell egyenlőtlenségi modellezése.

Felhívom a figyelmet arra a tényre, hogy a "Bell-féle egyenlőtlenségek relativitáselmélete vagy a meztelen király új elméje", valamint a jelen cikkben szereplő "Bell-tétel a lokalitás feltételezése nélkül" nem úgy tesz, mintha a kvantummechanika mechanizmusát ismertetné. összefonódás. A problémát az első hivatkozás utolsó mondata mutatja: "Nincs ok arra hivatkozni, hogy Bell egyenlőtlenségeinek megsértése a lokális realizmus bármely modelljének vitathatatlan cáfolata." azok. használatának határa az elején megfogalmazott tétel: "Lehetnek a klasszikus lokalitásnak olyan modelljei, amelyekben Bell egyenlőtlenségei sérülnek." Erről - további magyarázatok a vitában.

Hozom a saját modellemet.
A „helyi realizmus megsértése” csak relativisztikus hatás.
Senki (normál) nem vitatkozik azzal, hogy a határsebességgel (a fénysebesség vákuumban) mozgó rendszer számára nincs se tér, se idő (a Lorentz-transzformáció ebben az esetben nulla időt és teret ad), i.e. egy kvantum számára itt is és ott is van, bármennyire is távol van ott.
Nyilvánvaló, hogy az összefonódott kvantumoknak megvan a saját kiindulópontjuk. Az elektronok pedig ugyanazok a kvantumok állóhullám állapotában, azaz. itt-ott egyszerre léteznek az elektron teljes élettartama alatt. A kvantumok minden tulajdonsága előre meghatározottnak bizonyul számunkra, akik kívülről érzékelik, ezért. Végső soron itt-ott kvantumokból állunk. Számukra a kölcsönhatás terjedési sebessége (limiting speed) végtelenül nagy. De mindezek a végtelenek különbözőek, valamint különböző hosszúságú szakaszokban, bár mindegyiknek végtelen számú pontja van, de ezeknek a végtelenek az aránya adja meg a hosszúságok arányát. Így jelenik meg előttünk az idő és a tér.
Nálunk a helyi realizmus sérül a kísérletekben, de nem a kvantumoknál.
De ez az eltérés a valóságot semmilyen módon nem érinti, mert ilyen végtelen sebességet a gyakorlatban nem tudunk használni. A „kvantumteleportáció” során sem az információ, sem különösen az anyag nem továbbítódik végtelenül gyorsan.
Mindez tehát a relativisztikus hatások tréfája, semmi több. Használhatók kvantumkriptográfiában vagy bármi másban, és nem használhatók valódi nagy hatótávolságú akciókra.

Vizuálisan nézzük meg a Bell-féle egyenlőtlenségek lényegét.
1. Ha a mérők iránya mindkét végén azonos, akkor a spinmérés mindkét végén mindig ellentétes lesz.
2. Ha a mérők iránya ellentétes, akkor az eredmény ugyanaz lesz.
3. Ha a bal oldali idomszer tájolása egy bizonyos szögnél kisebb mértékben tér el a jobbétól, akkor az 1. pont megvalósul, és az egyezések a Bell által a független részecskékre előre jelzett valószínűségen belül lesznek.
4. Ha a szög meghaladja, akkor - 2. pont és az egyezések nagyobbak lesznek, mint a Bell által megjósolt valószínűség.

Azok. kisebb szögben túlnyomóan ellentétes spineket kapunk, nagyobb szögben pedig túlnyomórészt egybeeső értékeket.
Hogy miért történik ez a spinnel, azt el lehet képzelni, ha szem előtt tartjuk, hogy az elektron spinje egy mágnes, és a mágneses tér orientációjával is mérhető (vagy szabadkvantumban a spin a polarizáció iránya, és mérjük: annak a résnek az iránya, amelyen keresztül a polarizációs forgási síknak át kell esnie).
Nyilvánvaló, hogy a kezdetben összekapcsolt, kölcsönös orientációjukat megőrző mágnesek elküldésével a mérés során mágneses térrel befolyásoljuk őket (egy-egy irányba elfordulva), ahogy az a kvantumparadoxonoknál történik.
Nyilvánvaló, hogy amikor mágneses térrel találkozunk (beleértve egy másik elektron spinjét is), a spin szükségszerűen annak megfelelően orientálódik (egy másik elektron spinje esetén kölcsönösen ellentétes). Ezért azt mondják, hogy "a spin orientációja csak a mérés során adódik", ugyanakkor függ a kezdeti helyzetétől (melyik irányban kell forogni) és a mérő hatásának irányától.
Nyilvánvaló, hogy ehhez nincs szükség nagy hatótávolságú cselekvésekre, mint ahogy a részecskék kezdeti állapotában sem szükséges ilyen viselkedést előírni.
Okkal feltételezem, hogy az egyes elektronok spinjének mérésénél eddig nem vették figyelembe a spin köztes állapotait, hanem csak túlnyomórészt - a mérőtér mentén és a térrel szemben. Módszerpéldák: , . Érdemes odafigyelni ezen módszerek kidolgozásának időpontjára, amely későbbi, mint a fent leírt kísérleteknél.
A bemutatott modell természetesen leegyszerűsített (a kvantumjelenségekben a spin nem éppen az igazi mágnesek, bár ezek biztosítják az összes megfigyelt mágneses jelenséget), és nem vesz figyelembe sok árnyalatot. Ezért nem egy valós jelenség leírása, hanem csak egy lehetséges elvet mutat meg. És azt is megmutatja, milyen rossz egyszerűen bízni a leíró formalizmusban (képletekben), anélkül, hogy megértené a történések lényegét.
Ugyanakkor Bell tétele helyes az Aspek cikkéből származó megfogalmazásban: "lehetetlen olyan elméletet találni, amely kiegészíti az általános leírást kielégítő paramétert, amely a kvantummechanika összes előrejelzését reprodukálja". és egyáltalán nem Penrose megfogalmazásában, hanem: "Kiderül, hogy a kvantumelmélet előrejelzéseit lehetetlen így (nem kvantumként) reprodukálni". Nyilvánvaló, hogy a Penrose-féle elmélet bizonyításához be kell bizonyítani, hogy a Bell-féle egyenlőtlenségeket a kvantummechanikai kísérleten kívül semmilyen más modell nem sértheti meg.

Ez egy kissé eltúlzott, mondhatni vulgáris példa az értelmezésre, pusztán annak bemutatására, hogyan lehet valakit megtéveszteni ilyen eredményekben. De tisztázzuk, mit akart Bell bizonyítani, és mi történik valójában. Bell készített egy kísérletet, amely megmutatta, hogy az összefonódásban nincs előzetesen "a" algoritmus, egy előre meghatározott összefüggés (ahogy akkoriban az ellenzők ragaszkodtak, mondván, hogy vannak rejtett paraméterek, amelyek meghatározzák az ilyen összefüggést). És akkor a kísérleteiben a valószínűségeknek nagyobbaknak kell lenniük, mint egy igazán véletlenszerű folyamat valószínűsége (az alábbiakban részletesen le van írva, hogy miért).
DE valójában egyszerűen ugyanazok a valószínűségi függőségek. Mit jelent? Ez azt jelenti, hogy egy paraméter méréssel történő rögzítése között nincs előre meghatározott, előre meghatározott kapcsolat, hanem a rögzítés ilyen eredménye abból adódik, hogy a folyamatoknak azonos (komplementer) valószínűségi függvényük van (ami általában közvetlenül következik a kvantummechanikai fogalmak), amely egy olyan paraméter rögzítés közbeni realizálása, amely a létezésének maximális lehetséges dinamikája (a Lorentz által formalizált relativisztikus hatás) miatt nem került meghatározásra a "referenciakeretében" lévő tér és idő hiánya miatt. transzformációk, lásd Vákuum, kvantumok, anyag).

Brian Greene így írja le Bell tapasztalatának módszertani lényegét The Fabric of the Cosmos című könyvében. Tőle mind a két játékos sok dobozt kapott, mindegyik három ajtóval. Ha az első játékos ugyanazt az ajtót nyitja ki, mint a második egy azonos számú dobozban, akkor ugyanazzal a fénnyel villog: pirosan vagy kéken.
Az első játékos, Scully feltételezi, hogy ezt az ajtótól függően minden párba beágyazott vaku színprogramja biztosítja, a második játékos pedig Mulder úgy véli, hogy a villanások azonos valószínűséggel következnek, de valamilyen módon össze vannak kötve (nem helyi nagy hatótávolságú akcióval). ). A második játékos szerint a tapasztalat dönt mindent: ha a program az, akkor az azonos színek valószínűsége különböző ajtók véletlenszerű nyitásakor több mint 50%, ellentétben a valódi véletlen valószínűséggel. Példát hozott, hogy miért:
A pontosság kedvéért képzeljük el, hogy a külön dobozban lévő gömb programja kék (1. ajtó), kék (2. ajtó) és piros (3. ajtó) színeket produkál. Most, hogy mindketten választunk egyet a három ajtó közül, összesen kilenc lehetséges ajtókombináció közül választhatunk, amelyeket a dobozhoz nyithatunk. Például kiválaszthatom a dobozom felső ajtaját, míg Ön kiválaszthatja a doboz oldalsó ajtaját; vagy választhatom a bejárati ajtót, te pedig a felső ajtót; stb."
"Igen, persze." Scully felugrott. „Ha a felső ajtót 1-nek, az oldalajtót 2-nek és a bejárati ajtót 3-nak nevezzük, akkor a kilenc lehetséges ajtókombináció csak (1,1), (1,2), (1,3), (2,1) ), (2.2), (2.3), (3.1), (3.2) és (3.3)."
– Igen, így van – folytatja Mulder. - "Most a fontos pont: ebből a kilenc lehetőségből megjegyezzük, hogy az ajtók öt kombinációja - (1.1), (2.2), (3.3), (1.2) és (2.1) - ahhoz az eredményhez vezet, hogy látjuk a gömböket. az azonos színekkel villogó dobozainkban.
Az első három ajtókombináció az, amelyben ugyanazokat az ajtókat választjuk, és mint tudjuk, ez mindig oda vezet, hogy ugyanazokat a színeket látjuk. A másik két ajtókombináció (1,2) és (2,1) ugyanazokat a színeket eredményezi, mert a program előírja, hogy a gömbök azonos színben – kéken – villogjanak, ha az 1. vagy a 2. ajtó nyitva van. Tehát, mivel az 5 nagyobb, mint a 9 fele, ez azt jelenti, hogy a választható ajtókombinációk több mint felénél – több mint 50 százalékánál – a gömbök ugyanazzal a színnel fognak villogni.”
– De várj – tiltakozik Scully. "Ez csak egy példa egy speciális programra: kék, kék, piros. Magyarázatomban azt feltételeztem, hogy a különböző számú dobozoknak más-más programjuk lehet és általában is lesznek."
"Tényleg mindegy. A következtetés minden lehetséges programra érvényes.

És ez valóban így van, ha egy programmal van dolgunk. De ez egyáltalán nem így van, ha sok kísérletnél véletlenszerű függőségekkel van dolgunk, de ezeknek a véletlenszerűségeknek mindegyike azonos formában van minden kísérletben.
Az elektronok esetében, amikor először párosították őket, ami biztosítja a teljesen függő spineket (kölcsönösen ellentétes) és szórt, ez a kölcsönös függés természetesen megmarad a teljes összkép mellett a kiesések valós valószínűségéről és abban, hogy előre elmondható, hogy egy párban lévő két elektron spinje lehetetlen mindaddig, amíg az egyiket meg nem határozzuk, de "már" (ha mondhatom olyasvalamivel kapcsolatban, aminek nincs saját idő- és térmetrikája) bizonyos relatív helyzetük van.

Tovább Brian Green könyvében:
van mód annak megvizsgálására, hogy véletlenül nem kerültünk-e konfliktusba az SRT-vel. Az anyag és az energia közös tulajdonsága, hogy egyik helyről a másikra mozogva információt tudnak továbbítani. A fotonok, amelyek egy rádióadó állomástól a vevőhöz jutnak, információkat hordoznak. Az internet kábelein keresztül a számítógéphez eljutó elektronok információkat hordoznak. Minden olyan helyzetben, amikor valaminek – még az azonosítatlannak is – a fénysebességnél gyorsabban kell mozognia, egy biztos teszt az, hogy megkérdezzük, továbbít-e, vagy legalább képes-e továbbítani az információt. Ha a válasz nem, akkor a szokásos érvelés szerint semmi sem haladja meg a fénysebességet, és az SRT vitathatatlan marad. A gyakorlatban a fizikusok gyakran használják ezt a tesztet annak megállapítására, hogy valamilyen finom folyamat megsérti-e a speciális relativitáselmélet törvényeit. Semmi sem élte túl ezt a tesztet.

Ami pedig R. Penrose megközelítését ill stb. tolmácsok, majd Penrouz.djvu című művéből megpróbálom kiemelni azt az alapvető attitűdöt (világnézetet), amely közvetlenül a nem lokalitásról szóló misztikus nézetekhez vezet (hozzászólásaimmal - fekete szín):

Meg kellett találni azt a módot, amely lehetővé teszi az igazság és a matematikai feltevések elválasztását - valamiféle formális eljárást, amellyel biztosan meg lehet mondani, hogy egy adott matematikai állítás igaz-e vagy sem. (kifogást lásd Arisztotelész módszere és az Igazság, az igazság kritériumai). Amíg ezt a problémát nem sikerül megfelelően megoldani, aligha lehet komolyan reménykedni más, sokkal összetettebb problémák megoldásában, amelyek a világot mozgató erők természetére vonatkoznak, függetlenül attól, hogy ezek az erők milyen kapcsolatban állnak a matematikai igazsággal. Az a felismerés, hogy a cáfolhatatlan matematika a kulcsa az univerzum megértésének, talán az első a legfontosabb áttörések közül a tudományban általában. Még az ókori egyiptomiak és babilóniaiak is találgattak különféle matematikai igazságokra, de ez az első kő a matematikai megértés alapjaiban ...
... az embereknek először volt lehetőségük megbízható és nyilvánvalóan megcáfolhatatlan állításokat megfogalmazni - olyan állításokat, amelyek igazsága ma sem kétséges, annak ellenére, hogy a tudomány az idők óta előrelépett. Először tárult fel az emberek előtt a matematika igazán időtlen természete.
Mi a matematikai bizonyítás? A matematikában a bizonyítás egy kifogástalan érvelés, amely csak a tiszta logika technikáit használja. (Tiszta logika nem létezik. A logika a természetben található minták és kapcsolatok axiomatikus formalizálása) lehetővé teszi, hogy egy vagy másik matematikai állítás érvényességére vonatkozóan egyértelmű következtetést lehessen levonni bármely más matematikai állítás érvényessége alapján, akár hasonló módon előre megállapított, akár bizonyítást egyáltalán nem igénylő (speciális elemi állítások, amelyek az általános vélemény szerint magától értetődőek, axiómáknak nevezzük) . A bizonyított matematikai állítást általában tételnek nevezik. Itt nem értem őt: elvégre vannak egyszerűen kimondott, de nem bizonyított tételek.
... Az objektív matematikai fogalmakat időtlen objektumként kell ábrázolni; nem szabad azt gondolni, hogy létezésük abban a pillanatban kezdődik, amikor ilyen vagy olyan formában megjelennek az emberi képzeletben.
... Így a matematikai létezés nemcsak a fizikai létezésétől különbözik, hanem attól a létezéstől is, amellyel tudatos észlelésünk képes felruházni a tárgyat. Ennek ellenére egyértelműen összefügg a lét utolsó két formájával - vagyis a fizikai és a szellemi léttel. a kapcsolat teljesen fizikai fogalom, mit jelent itt Penrose?- és a megfelelő összefüggések éppoly alapvetőek, mint titokzatosak.
Rizs. 1.3. Három "világ" - plátói matematikai, fizikai és mentális - és három alapvető talány, amelyek összekötik őket...
... Tehát az ábrán látható szerint. 1.3 séma szerint az egész fizikai világot matematikai törvények szabályozzák. A könyv későbbi fejezeteiben látni fogjuk, hogy erős (bár hiányos) bizonyítékok támasztják alá ezt a nézetet. Ha hiszünk ennek a bizonyítéknak, akkor el kell ismernünk, hogy mindent, ami a fizikai univerzumban létezik, a legapróbb részletekig valóban pontos matematikai elvek – esetleg egyenletek – irányítják. Itt csak csendben sütkéreztem....
...Ha ez így van, akkor fizikai cselekedeteink teljesen és teljesen alá vannak rendelve egy ilyen univerzális matematikai vezérlésnek, bár ez a „kontroll” mégis megenged egy bizonyos véletlenszerűséget a viselkedésben, amelyet szigorú valószínűségi elvek szabályoznak.
Sokan kezdik nagyon kényelmetlenül érezni magukat az ilyen feltételezések miatt; nekem és magamnak is, bevallom, ezek a gondolatok némi szorongást okoznak.
... Talán bizonyos értelemben a három világ egyáltalán nem különálló entitás, hanem csak néhány alapvetőbb IGAZSÁG különböző aspektusait tükrözi (hangsúlyoztam), amely a világ egészét írja le - egy olyan igazságot, amelyről jelenleg nem tudunk a legkisebb fogalmaik is vannak. - tiszta Misztikus....
.................
Még az is kiderül, hogy a képernyőn vannak olyan területek, amelyek a forrás által kibocsátott részecskék számára hozzáférhetetlenek, annak ellenére, hogy a részecskék elég sikeresen bejuthattak ezekbe a régiókba, amikor csak az egyik rés volt nyitva! Bár a foltok egyenként, lokalizált helyeken jelennek meg a képernyőn, és bár a részecske minden egyes találkozása a szitával összefüggésbe hozható a részecske forrás általi kibocsátásával, a részecske viselkedése a forrás és a szűrő között. a képernyő, beleértve a két rés jelenlétéből adódó kétértelműséget a gátban, hasonló a hullám viselkedéséhez, amelyben a hullám Amikor egy részecske ütközik egy képernyővel, mindkét rést egyszerre érzékeli. Ezen túlmenően (és ez különösen fontos közvetlen céljaink szempontjából) a képernyőn lévő peremek közötti távolság megfelel a részecskehullámunk L hullámhosszának, amely a p részecske impulzushoz viszonyítva az előbbi XXXX képlet szerint.
Mindez nagyon is lehetséges, mondja egy józan gondolkodású szkeptikus, de ez még nem kényszerít bennünket arra, hogy az energia-lendület ilyen abszurdnak tűnő azonosítását valamilyen operátorral végezzük! Igen, pontosan ezt akarom mondani: az operátor csak formalizmus egy jelenség leírására annak bizonyos keretei között, és nem azonosság a jelenséggel.
Persze nem kényszerít, de el kell-e fordulnunk a csodától, ha megjelenik előttünk?! Mi ez a csoda? A csoda az, hogy a kísérleti ténynek ezt a látszólagos abszurditását (a hullámok részecskékké válnak, a részecskék pedig hullámokká) egy gyönyörű matematikai formalizmus segítségével behozható a rendszerbe, amelyben a lendületet valóban azonosítják a " differenciálás a koordinátában" és az energia az "idődifferenciálással.
... Mindez rendben van, de mi van az állapotvektorral? Mi akadályoz meg abban, hogy felismerje, hogy ez a valóságot képviseli? Miért vonakodnak a fizikusok gyakran egy ilyen filozófiai állásponttól? Nemcsak fizikusok, hanem olyanok is, akiknek holisztikus világnézettel minden rendben van, és nem hajlamosak arra, hogy alulhatározott érvelésre tereljék őket.
.... Ha akarod, elképzelheted, hogy egy foton hullámfüggvénye egy világosan meghatározott, kis méretű hullámcsomag formájában hagyja el a forrást, majd a sugárosztóval való találkozás után két részre oszlik, amelyek közül az egyik visszaverődik az osztóról, a másik pedig például merőlegesen halad át rajta. Mindkettőben az első sugárosztóban a hullámfüggvényt két részre osztottuk... 1. axióma: A kvantum nem osztható. Azt a személyt, aki a kvantum hullámhosszán kívül eső feleiről beszél, nem kevésbé szkepticizmussal fogadom, mint azt, aki a kvantumállapot minden egyes változásával új univerzumot hoz létre. 2. axióma: a foton nem változtatja meg a pályáját, és ha megváltozott, akkor ez a foton elektron általi újraemissziója. Mert a kvantum nem rugalmas részecske, és nincs semmi, amitől visszapattanna. Valamilyen oknál fogva az ilyen tapasztalatok minden leírásában kerülik ennek a két dolognak a megemlítését, bár ezeknek alapvetőbb jelentése van, mint a leírt hatásoknak. Nem értem, miért mondja ezt Penrose, biztos tudnia kell a kvantum oszthatatlanságáról, ráadásul a kétréses leírásban is említette. Ilyen csodás esetekben továbbra is meg kell próbálni az alapaxiómák keretein belül maradni, és ha azok ütköznek a tapasztalattal, akkor itt az alkalom, hogy alaposabban átgondoljuk a módszertant és az értelmezést.
Fogadjuk el egyelőre, legalábbis a kvantumvilág matematikai modelljeként ezt a különös leírást, miszerint egy kvantumállapot az idő múlásával hullámfüggvény formájában fejlődik ki, általában az egész térre "elkenve" (de azzal a képességgel, korlátozottabb területre fókuszálni), majd a mérés során ez az állapot valami lokálissá és egészen határozottá válik.
Azok. komolyan beszél arról, hogy néhány fényévre elkenhet valamit az azonnali kölcsönös változás lehetőségével. Ez pusztán absztrakt módon ábrázolható - mint egy formalizált leírás megőrzése mindkét oldalon, de nem valamiféle valódi entitás formájában, amelyet a kvantum természete képvisel. Itt van a matematikai formalizmusok létezésének valóságának gondolatának egyértelmű folytonossága.

Ezért tekintek mind Penrose-ra, mind a többi, hasonló, promisztikusan gondolkodó fizikusra nagy szkepticizmussal, dacára igen hangzatos tekintélyüknek...

S. Weinberg Dreams of a Final Theory című könyvében:
A kvantummechanika filozófiája annyira irreleváns a tényleges felhasználása szempontjából, hogy az ember gyanítani kezd, hogy a mérés jelentésével kapcsolatos összes mély kérdés valójában üres, amelyet nyelvünk tökéletlensége generál, amely egy olyan világban jött létre, amelyet gyakorlatilag a törvények törvényei szabályoznak. klasszikus fizika.

A Mi a lokalitás című cikkben, és miért nem a kvantumvilágban? , ahol a problémát a közelmúlt eseményei alapján Alexander Lvovsky, az RCC munkatársa, a Calgary Egyetem professzora foglalja össze:
A kvantumnonlokalitás csak a kvantummechanika koppenhágai értelmezése keretein belül létezik. Ennek megfelelően kvantumállapot mérésekor összeomlik. Ha a sokvilág-értelmezést vesszük alapul, amely szerint egy állapot mérése csak a szuperpozíciót terjeszti ki a megfigyelőre, akkor nincs nonlokalitás. Ez csak annak az illúziója, hogy a megfigyelő "nem tudja", hogy olyan összegabalyodott állapotba került, ahol egy részecske a kvantumvonal másik végén található.

Néhány következtetés a cikkből és a már meglévő vitából.
Jelenleg nagyon sok különböző kifinomultsági szintű értelmezés létezik, amelyek nem csak az összefonódás jelenségét és egyéb "nem lokális hatásokat" próbálják leírni, hanem e jelenségek természetére (mechanizmusaira) vonatkozó feltételezéseket, i. hipotéziseket. Sőt, az a vélemény uralkodik, hogy ebben a tárgykörben nem lehet elképzelni valamit, csak bizonyos formalizációkra lehet támaszkodni.
Ugyanazok a formalizálások azonban hozzávetőleg ugyanolyan meggyőzően képesek megmutatni bármit, amit az értelmező akar, egészen egy új univerzum felbukkanásának leírásáig minden alkalommal, a kvantumbizonytalanság pillanatában. És mivel ilyen pillanatok merülnek fel a megfigyelés során, akkor hozza a tudatot - a kvantumjelenségek közvetlen résztvevőjeként.
A részletes indoklásért – miért tűnik ez a megközelítés teljesen hibásnak – lásd a Heurisztika című cikket.
Tehát valahányszor egy másik menő matematikus valami olyasmit kezd bebizonyítani, mint két teljesen különböző jelenség természeti egysége a matematikai leírásuk hasonlósága alapján (hát például ez komolyan megtörténik Coulomb törvényével és Newton gravitációs törvényével), vagy "magyarázza" speciális "dimenziós" kvantumösszefonódás, anélkül, hogy elképzelném a valódi megtestesülését (vagy a meridiánok létezését az én földiek formalizmusában), készen tartom:)

A kvantumösszefonódás vagy "kísérteties távoli cselekvés", ahogy Albert Einstein nevezte, egy kvantummechanikai jelenség, amelyben két vagy több objektum kvantumállapotai kölcsönösen függővé válnak. Ez a függőség akkor is megmarad, ha az objektumokat sok kilométerre távolítják el egymástól. Például összekuszálhat egy fotonpárt, átviheti az egyiket egy másik galaxisba, majd megmérheti a második foton spinjét - és az ellentétes lesz az első foton spinével, és fordítva. A kvantumösszefonódást próbálják adaptálni a pillanatnyi adatátvitelhez gigantikus távolságokra, vagy akár teleportációra.

A Glasgow-i Skót Egyetem fizikusai egy kísérletről számoltak be, amelynek során a tudósoknak sikerült megszerezniük az első részecskékről készült fényképet. A fizika mércéjén mért jelenségek annyira különösek, hogy még a 20. század nagy tudósa is "kísérteties távoli cselekvésnek" nevezte. A skót tudósok eredményei nagyon fontosak az új technológiák fejlesztése szempontjából. Miért? Találjuk ki.

Többször írtunk már arról, hogy a világ különböző pontjain időnként tesztelik a kvantumkommunikációs eszközöket. Úgy tűnik, hogy mindez hamarosan nem megy tovább a kísérleteknél, de most – a Xinhua hírügynökség jelentése szerint – Kína befejezte az ország első kereskedelmi, ultrabiztonságos kvantumkommunikációs hálózatának létrehozását. Az üzembe helyezést a közeljövőben tervezik.