Mi a kvantumösszefonódás egyszerű szavakkal? Teleportáció – lehetséges? Kísérletileg bebizonyosodott a teleportálás lehetősége? Mi Einstein rémálma? Ebben a cikkben ezekre a kérdésekre kap választ.

A teleportációt gyakran látjuk sci-fi filmekben és könyvekben. Gondolkodtál már azon, hogy végül miért válik valósággá az, amit az írók kitaláltak? Hogyan tudják megjósolni a jövőt? Szerintem nem véletlen. A tudományos-fantasztikus írók gyakran kiterjedt ismeretekkel rendelkeznek a fizikáról és más tudományokról, amelyek intuíciójukkal és rendkívüli képzelőerejükkel kombinálva segítik őket a múlt retrospektív elemzésében és a jövőbeli események szimulálásában.

A cikkből megtudhatja:

• Mi az a kvantumösszefonódás?

koncepció "kvantumösszefonódás" egy elméleti feltevésből fakadt, amely a kvantummechanika egyenleteiből következik. Ez azt jelenti: ha 2 kvantumrészecske (lehet elektronok, fotonok) egymásra utaltnak (összegabalyodónak) bizonyul, akkor a kapcsolat megmarad, még akkor is, ha az Univerzum különböző részeire szétterülnek.

A kvantumösszefonódás felfedezése bizonyos mértékig megmagyarázza a teleportáció elméleti lehetőségét.

Röviden akkor vissza a kvantumrészecskét (elektron, foton) saját szögimpulzusának nevezzük. A spin vektorként, magát a kvantumrészecskét pedig mikroszkopikus mágnesként ábrázolhatjuk.

Fontos megérteni, hogy ha senki sem figyel kvantumot, például elektront, akkor a spin minden értékével egyidejűleg rendelkezik. A kvantummechanikának ezt az alapfogalmát "szuperpozíciónak" nevezik.

Képzeld el, hogy az elektronod egyszerre forog az óramutató járásával megegyezően és azzal ellentétes irányba. Azaz egyszerre mindkét spinállapotban van (felpörgés vektor/lefelé pörgés vektor). Képviselt? RENDBEN. De amint megjelenik egy megfigyelő és megméri állapotát, az elektron maga határozza meg, hogy melyik spin vektort vegye fel – fel vagy le.

Szeretnéd megtanulni, hogyan kell mérni egy elektron spinjét? Mágneses térbe van helyezve: a tér irányával ellentétes spinnel és a tér irányában spinnel rendelkező elektronok különböző irányokba térnek el. A fotonok spinjeit polarizáló szűrőre irányítva mérjük. Ha egy foton spinje (vagy polarizációja) "-1", akkor nem megy át a szűrőn, ha pedig "+1", akkor átmegy.

Összegzés. Amint megmérte egy elektron állapotát, és megállapította, hogy spinje "+1", akkor a vele kötött vagy "összegabalyodott" elektron felveszi a spin "-1" értékét. És azonnal, még akkor is, ha a Marson van. Bár a 2. elektron állapotának mérése előtt mindkét spin értéke egyszerre volt („+1” és „-1”).

Ez a matematikailag bizonyított paradoxon nem tetszett Einsteinnek. Mert ez ellentmond annak a felfedezésének, hogy nincs nagyobb sebesség, mint a fénysebesség. De az összegabalyodott részecskék fogalma bebizonyosodott: ha az összegabalyodott részecskék egyike a Földön van, a 2. pedig a Marson, akkor az állapotmérés időpontjában az 1. részecske azonnal (a fénysebességnél gyorsabban) továbbítja az információt a 2. részecske, mi az értéke a spin neki, hogy elfogadja. Mégpedig az ellenkezője.

Einstein vitája Bohrral. Kinek van igaza?

Einstein "kvantumösszefonódásnak" nevezte SPUCKHAFTE FERWIRKLUNG (német) ill. ijesztő, kísérteties, természetfeletti cselekvés távolról.

Einstein nem értett egyet Bohrnak a részecskék kvantumösszefonódásának értelmezésével. Azért, mert ellentmondott elméletének, miszerint az információ nem terjedhet gyorsabban a fénysebességnél. 1935-ben publikált egy cikket, amelyben leírja gondolatkísérlet. Ezt a kísérletet "Einstein-Podolsky-Rosen paradoxonnak" nevezték.

Einstein egyetértett abban, hogy létezhetnek kötött részecskék, de egy másik magyarázattal állt elő a köztük lévő azonnali információátvitelre. Azt mondta, "összegabalyodott részecskék" inkább egy pár kesztyű. Képzeld el, hogy van egy pár kesztyűd. A bal oldaliat az egyik bőröndbe teszed, a jobbat a másodikba. Az 1. bőröndöt egy barátodnak küldted, a 2. bőröndöt a Holdra. Amikor egy barátja átveszi a bőröndöt, tudni fogja, hogy a bőröndben vagy bal vagy jobb kesztyű van. Amikor kinyitja a bőröndöt, és látja, hogy egy bal oldali kesztyű van benne, azonnal tudni fogja, hogy az a jobb oldali a Holdon. És ez nem jelenti azt, hogy egy barát befolyásolta azt a tényt, hogy a bal kesztyű a bőröndben volt, és nem jelenti azt, hogy a bal kesztyű azonnal továbbította az információt a jobbnak. Ez csak azt jelenti, hogy a kesztyűk tulajdonságai eredetileg azonosak voltak a szétválasztásuk pillanatától kezdve. Azok. az összegabalyodott kvantumrészecskék kezdetben információkat tartalmaznak állapotukról.

Tehát kinek volt igaza Bohrnak, aki azt hitte, hogy a megkötött részecskék azonnal továbbítják egymásnak az információkat, még akkor is, ha nagy távolságra vannak egymástól? Vagy Einstein, aki azt hitte, hogy nincs természetfeletti kapcsolat, és minden már jóval a mérés pillanata előtt előre meghatározott.

Ez a vita 30 évre átkerült a filozófia birodalmába. Azóta megoldódott a vita?

Bell-tétel. Megoldódott a vita?

John Clauser, amikor még a Columbia Egyetem végzős hallgatója volt, 1967-ben megtalálta John Bell ír fizikus elfeledett munkáját. Szenzáció volt: kiderül Bell megtörte a holtpontot Bohr és Einstein között. Javasolta mindkét hipotézis kísérleti tesztelését. Ennek érdekében egy olyan gép megépítését javasolta, amely sok pár összegabalyodott részecskét hozna létre és hasonlítana össze. John Clauser elkezdett fejleszteni egy ilyen gépet. Gépe több ezer pár összegabalyodott részecskét tudott létrehozni, és különböző paraméterek szerint összehasonlítani őket. A kísérleti eredmények Bohrnak igazat adtak.

És hamarosan Alain Aspe francia fizikus kísérleteket végzett, amelyek közül az egyik az Einstein és Bohr közötti vita lényegére vonatkozott. Ebben a kísérletben az egyik részecske mérése csak akkor tudott közvetlenül hatni a másikra, ha az 1-től a 2-ig tartó jel fénysebességet meghaladó sebességgel halad át. De maga Einstein bebizonyította, hogy ez lehetetlen. Egyetlen magyarázat maradt hátra – egy megmagyarázhatatlan, természetfeletti kapcsolat a részecskék között.

A kísérletek eredményei bebizonyították, hogy a kvantummechanika elméleti feltevés helyes. A kvantumösszefonódás valóság ( Quantum Entanglement Wikipédia). A kvantumrészecskék a hatalmas távolságok ellenére is megköthetők. Az egyik részecske állapotának mérése befolyásolja a tőle távol eső második részecske állapotát, mintha nem is létezne köztük a távolság. A természetfeletti távoli kommunikáció a valóságban történik.

A kérdés továbbra is fennáll, lehetséges-e a teleportálás?

Kísérletileg megerősítik a teleportációt?

Japán tudósok 2011-ben először teleportáltak fotonokat a világon! Azonnal áthelyezett egy fénysugarat A pontból B pontba.

Ha azt szeretné, hogy minden, amit a kvantumösszefonódásról olvasott, 5 perc alatt megoldódjon, nézze meg ezt a videót, egy csodálatos videót.

Hamarosan találkozunk!

Minden érdekes, inspiráló projektet kívánok!

P.S. Ha a cikk hasznos és érthető volt számodra, ne felejtsd el megosztani.

P.S. Írja meg gondolatait, kérdéseit a megjegyzésekben. Milyen további kérdések érdekelnek a kvantumfizikával kapcsolatban?

P.S. Iratkozzon fel a blogra - egy feliratkozási űrlap a cikk alatt.

"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: sokakhoz 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 benne, hogy a másik dobozban fehér. Ez minden:)

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

Azonnal állítsuk be a meghatározó kontextust. Amikor szakemberek (és nem vitapartnerek, akik távol állnak ettől a sajátosságtól, még ha valamilyen módon tudósok is) a kvantumobjektumok összefonódásáról beszélnek, akkor nem azt jelentik, hogy az egyetlen egészet alkot valamilyen kapcsolattal, hanem azt, hogy egy objektum lesz. kvantumkarakterisztikája pontosan megegyezik a másikéval (de nem mindegyik, hanem azok, amelyek Pauli törvénye szerint lehetővé teszik az azonosságot egy párban, tehát egy összefonódott pár spinje nem azonos, hanem egymást kiegészíti). Azok. ez nem kapcsolat és nincs interakciós folyamat, még ha leírható is közös funkció. Ez az egyik objektumról a másikra „teleportálható” állapot jellemzője (egyébként itt is gyakori a „teleport” szó félreértelmezése). Ha nem dönt erről azonnal, 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: egy bizonyos igazolási feltétel teljesül-e 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. Például lásd 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), hogy az egyenlőtlenség nem sérül egyik végén sem, és általános statisztikákkal mindkét végről - megsértve - 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 találnának 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 ráerősítve, 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 megjelenik némi bizonytalanság. "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 a természetben egyáltalán bármi terjedhet (a fény sebessége vákuumban). Ismerjük a relativitáselmélet konklúzióját: ebben az esetben ennek a perturbációnak az ideje nullává válik: 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 általában egyedileg határozzák meg őket úgy, hogy csak egy pontos gépet kell készíteni az érmék dobásához, és azok ugyanúgy esnek, akkor a véletlenszerűség " eltűnt". Ha viszont egy elektronfelhőbe bökő automatát készítünk, akkor az eredményt az fogja meghatározni, hogy minden bökkenő mindig eltalál valamit, csak ezen a helyen az elektronesszencia eltérő sűrűségével. Nincs más tényező, kivéve a mért paraméter elektronban való megtalálásának valószínűségének statikus eloszlását, és ez egy teljesen másfajta determinizmus, mint a klasszikusoknál. De ez is determinizmus, i.e. 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 kölcsönhatásba lép, pl. 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, amelyben van még egy relativisztikus hatás: merőleges a "terjedés" fő síkjára (ez világos, hogy miért, idézőjelben :) elektromos mező keletkezik egy statikus polarizációs tartomány is, amely egy másik elektron ugyanazt a tartományát képes befolyásolni: a mágneses momentumot. Az elektronban lévő 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, amely egy elektromos deformációs hullámot önmagára helyez egy állóhullám kialakulásával. 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 (képződés kovalens kötés), akkor ezek, mint két mágnes, azonnal a 69-es pozícióba kerülnek, páros konfigurációt alkotva egy kötési energiával, amelyet meg kell szakítani ahhoz, hogy ezeket az elektronokat ismét szétválasszák. Egy ilyen pár teljes spinje 0.

A spin az a paraméter, amely fontos szerepet játszik az összefonódott 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 a megjelenéshez mágneses momentum. 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 :)

Tehát konkrét mérési paraméterek csak a mérés során valósulnak meg, és azt megelőzően a mikrokozmosz polarizációs terjedési dinamikájának makrokozmosz számára látható relativisztikus hatásainak statikáját képező 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, amelyeknek a kvantumtulajdonságok leírása annyira azonos függőséggel bír, 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 a Bell-féle egyenlőtlenségek teljesülésének statisztikájában nyilvánul meg.

Mi a különbség két hidrogénatom össze nem gabalyodó elektronjainak hullámfüggvénye (absztrakt leírásunk) között (annak ellenére, hogy paraméterei általánosan elfogadott kvantumszámok lesznek)? Semmi, kivéve, 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 irányba indulnak el, akkor hullámfüggvényük tartalmaz egy paramétert, amely a valószínűségi sűrűség térbeli eltolódását írja le 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 időbeli 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 befolyásukkal részt vesznek az így létrejövő kvantumstatisztikában (ilyen jelenségeket idézve elő, 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 az álláspontot, 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, amelyek a fizikában nem megszokottak, más szóval, amikor felvállalja a bátorságot, hogy megpróbálja túllépni a fizika határait.. ...A kvantummechanika összefonódott állapotokhoz kapcsolódó sajátosságai először az EPR paradoxon kapcsán fogalmazódtak meg, de jelenleg nem tekintik paradoxonnak. Azok számára, akik hivatásszerűen a kvantummechanikai formalizmussal dolgoznak (azaz a legtöbb fizikus számára), nincs semmi paradoxon sem az EPR-párokban, sem a nagyon összetett, összefonódott állapotokban. egy nagy szám kifejezéseket és számos tényezőt az egyes kifejezésekben. Az ilyen állapotokkal végzett kísérletek eredményei elvileg könnyen kiszámíthatók (bár az összetett összefonódott állapotok kiszámításánál természetesen előfordulhatnak technikai nehézségek)."

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. Kvantumszakemberként Mensky 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 összegabalyodott részecskét indítunk el, a másodikon - a kapott adatok értelmezésére vonatkozó információkat egy bit formájában.

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 kívánt 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 hallgatják el.

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 információs csatorna 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 az összes szükséges adattal rendelkezik) meghatározza az adás 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 ponton. Miután megkaptuk az itteni állapotról információkat, így vagy úgy korrigálni lehet a kvantummechanikai paramétert, hogy az azonos legyen az ittenivel, de itt már nem lesz, és a klónozás tilalmáról beszélünk. kötött állapot.

Úgy tűnik, hogy ezeknek a jelenségeknek nincsenek analógjai a makrokozmoszban, nincsenek golyók, almák stb. tól től klasszikus mechanika nem szolgálhat a kvantumobjektumok ilyen természetének megnyilvánulásának értelmezésére (sőt, ennek nincs alapvető akadálya, ami alább, a végső linkben lesz látható). 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 töltenek be 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 megsértik. Számos értelmezés létezik ennek megértésére segédabsztrakciók segítségével. Ugyanarról beszélnek különböző nyelvek olyan absztrakciók. 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 található két bolygón van két érme, 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 megegyezni abban, hogy a sas egy egység, a farok pedig egy nulla, és így bináris kódot továbbíthatunk. Végül is a nullák és egyesek sorrendje véletlenszerű lesz a vezeték mindkét végén, és nem hordoz semmilyen jelentést.

Kiderült, hogy a paradoxonnak van egy olyan magyarázata, 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-féle egyenlőtlenségek gondos kísérleti tesztjei kimutatták, hogy világunkban nem helyi balesetek is előfordulnak.

Fontos hangsúlyozni ennek a már említett logikának egy következményét: az összefonódott állapotokon végzett mérések csak akkor nem sértik a relativitás- és oksági elméletet, ha valóban véletlenszerűek. A mérés körülményei és a zavarás között ne legyen összefüggés, a legcsekélyebb szabályszerűség se legyen, mert különben fennállna az információ azonnali továbbításának lehetősége. Így a kvantummechanika (a koppenhágai értelmezésben) és az összefonódott állapotok léte bizonyítja az indeterminizmus létezését a természetben."

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

A statisztikai értelmezés szempontjából a kvantummechanika valódi 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 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, míg azoknál a lapoknál, amelyeken érmék „farokkal” felfelé hevernek, ugyanez a valószínűség 1 – vagyis lehetőségünk van közvetetten megállapítani. a papíron lévő nyomat természete, nem magát a lapot, hanem csak az érmét nézzük. Az ilyen „közvetett méréshez” kapcsolódó együttes azonban teljesen más, mint az eredeti: már nem 1000 papírlapot tartalmaz, hanem csak körülbelül 500-at!

A bizonytalansági reláció cáfolata tehát az EPR „paradoxonában” csak akkor lenne érvényes, ha az eredeti együttesre egyszerre lehetne nem üres részegyüttest kiválasztani impulzus alapján és térbeli koordináták alapján is. 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-re változik, ha felkapcsoljuk a lámpát, és megbizonyosodunk arról, hogy az érme „farokban” van felfelé, egyáltalán nem jelzi. tekintetünk párásodási képessége, 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: egy 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 pályáját. De a „hullámcsomag-redukció” nem szubjektív megfigyelés, hanem a kísérleti helyzet tudatos újradefiniálása, a tapasztalati feltételek szűkítése.

Összefoglalva a tényeket

1. A paraméter elvesztésének abszolút véletlenszerűsége ellenére, ha összegabalyodott részecskepárok tömegében mérünk, minden ilyen pár konzisztenciát mutat: ha egy párban az egyik részecskének spinje 1, akkor a párban lévő másik részecskének az ellenkező forgás. Ez elvileg érthető: mivel páros állapotban nem lehet két olyan részecske, aminek ugyanabban az energiaállapotban egyforma a spinje, 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 két részecske teljesen azonos állapotának lehetetlenségét egy helyen a téridőben, ami a szerkezeti modellben elektronhéj Az atom szerkezetét Pauli-elvnek, a konzisztens állapotok kvantummechanikai figyelembevételében pedig az összegabalyodott tárgyak klónozásának lehetetlenségének elvét nevezik.

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 elektron 4 "pályája" lehet nyolcas térfogatú (p-elektronok) 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" jön létre az energia és a 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 közös koordinált dinamikája van – 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 népiesen-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 annak nyomon követését (az elvet, példát), hogy ez hogyan lehetséges: 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 "Bell-tétel a lokalitás feltételezése nélkül" e cikk kontextusában nem úgy tesz, mintha a kvantummechanika mechanizmusát ismertetné. összefonódás. A probléma az első link utolsó mondatában látható: "Nincs ok arra, hogy Bell egyenlőtlenségeinek megsértésére a lokális realizmus bármely modelljének vitathatatlan cáfolataként hivatkozzunk." 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 modellem.
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 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 pedig különösen az anyag nem továbbítódik végtelenül gyorsan.
Mindez tehát a relativisztikus hatások tréfája, semmi több. Használhatók kvantumkriptográfiában vagy bármi másban, és nem használhatók valódi hosszú távú cselekvésre.

Vizuálisan megvizsgáljuk 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 spinnél, azt el lehet képzelni, ha észben tartjuk, hogy az elektron spinje egy mágnes, és a mágneses tér orientációja is méri (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 az eredetileg összekapcsolt mágnesek küldésével, amelyek küldéskor megőrizték kölcsönös orientációjukat, mi mágneses mező méréskor ugyanúgy befolyásoljuk őket (egyik vagy másik irányba elfordulva), ahogy az a kvantumparadoxonoknál történik.
Nyilvánvaló, hogy mágneses térrel (beleértve egy másik elektron spinjét is) találkozva a spin szükségszerűen annak megfelelően orientálódik (egy másik elektron spinje esetén kölcsönösen ellentétes). Ezért azt mondják, hogy "a spin orientációja csak a mérés során merül fel", 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 közbenső állapotokat, hanem csak túlnyomórészt - a mérőtér mentén és a térrel szemben. Módszerpéldák: , . Érdemes odafigyelni ezen módszerek kidolgozásának időpontjára, amely későbbi, mint a fent leírt kísérletek.
A fenti modell természetesen leegyszerűsítve van (a kvantumjelenségekben a spin nem pontosan az igazi mágnesek, bár ezek biztosítják az összes megfigyelhetőt mágneses jelenségek), és nem vesz figyelembe sok árnyalatot. Ezért nem egy valós jelenség leírása, hanem csak egy lehetséges elvet mutat be. És azt is megmutatja, milyen rossz egyszerűen a leíró formalizmusban (képletekben) bízni anélkül, hogy megértené a történések lényegét.
Ugyanakkor helyes Bell tétele az Aspek cikkéből származó megfogalmazásban: "lehetetlen olyan elméletet találni további paraméterrel, amely kielégíti Általános leírása amely a kvantummechanika összes előrejelzését reprodukálja." és Penrose megfogalmazásában egyáltalán nem: „kiderül, hogy a kvantumelmélet előrejelzéseit lehetetlen így (nem kvantum)." modellek, kivéve a kvantummechanikai kísérlet, a Bell-féle egyenlőtlenségek megsértése nem lehetséges.

Ez egy kissé eltúlzott, mondhatni vulgáris példa az értelmezésre, pusztán annak bemutatására, hogyan lehet megtéveszteni az ilyen eredményeket. De tisztázzuk, mit akart Bell bizonyítani, és mi történik valójában. Bell készített egy kísérletet, amely megmutatta, hogy az összefonódásban nincs előre létező "a algoritmus", egy előre meghatározott összefüggés (ahogy akkoriban az ellenzők ragaszkodtak, mondván, hogy vannak rejtett paraméterek, amelyek meghatározzák az ilyen korrelációt). És akkor a kísérleteiben a valószínűségeknek nagyobbaknak kell lenniük, mint egy igazán véletlenszerű folyamat valószínűségének (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 folyamatok azonos (komplementer) valószínűségi függvényekkel rendelkeznek (ami általában közvetlenül következik a kvantummechanikai fogalmak), amely egy olyan paraméter rögzítés közbeni realizálása, amely a létezésének maximális lehetséges dinamikája miatt (a Lorentz által formalizált relativisztikus hatás) a "referenciakeretében" lévő tér és idő hiánya miatt nem került meghatározásra. 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 az azonos számú dobozban, akkor az ugyanazzal a fénnyel villog: piros vagy kék.
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 valahogyan 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 az igazsággal. véletlenszerű valószínűség. Példát hozott, hogy miért:
Pontosabban 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 kinyithatunk ehhez a dobozhoz. Például kiválaszthatom a dobozom felső ajtaját, míg Ön kiválaszthatja a doboz oldalsó ajtaját; vagy választhatom a bejárati ajtót, te pedig a felső ajtót; stb."
"Oh biztos." 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 ezzel foglalkozunk véletlen függőségek sok kísérlethez, de ezeknek a baleseteknek minden kísérletben ugyanaz a formája.
Az elektronok esetében, amikor kezdetben egy párba kötötték őket, ami biztosítja a teljesen függő spineket (kölcsönösen ellentétes) és szórt, ez a kölcsönös függés természetesen teljes mértékben megmarad. nagy kép a kiesés valós valószínűsége és abban, hogy nem lehet előre megmondani, hogyan alakult ki egy párban lévő elektron spinje, mielőtt meghatároznánk az egyiket, de "már" (ha mondhatom valamivel kapcsolatban) amelynek nincs saját idő- és térmetrikája) van egy bizonyos relatív pozíciója .

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 szállítva információt tudnak továbbítani. A fotonok, amelyek egy rádióadó állomástól a vevőhöz jutnak, információkat hordoznak. Az internet kábelein keresztül a számítógéphez eljutó elektronok információt hordoznak. Minden olyan helyzetben, amikor valaminek – még az azonosítatlannak is – a fénysebességnél gyorsabban kell haladnia, 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 próbát.

Ami pedig R. Penrose megközelítését ill stb. tolmácsok, majd Penrouz.djvu 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 - valami 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 ez a probléma nincs megfelelően megoldva, aligha lehet komolyan reménykedni más, sokkal összetettebb problémák megoldásában – amelyek a világot mozgató erők természetéhez kapcsolódnak, 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 igazságához még ma sem fér kétség, annak ellenére, hogy a tudomány az idők óta nagyot lépett előre. 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.
... A matematikai létezés tehát nemcsak a fizikai létezésétől különbözik, hanem attól a létezéstől is, amellyel tudatos észlelésünk képes felruházni a tárgyat. Mindazonáltal egyértelműen összefügg az utolsó két létformával - vagyis a fizikai és a szellemi léttel. elég jó a kapcsolat 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 irányításnak, bár ez a „kontroll” mégis megenged egy bizonyos véletlenszerűséget a viselkedésben, szigorú valószínűségi elvek által irányítva.
Sokan kezdik nagyon kényelmetlenül érezni magukat az ilyen feltételezések miatt; Be kell vallanom, hogy ezek a gondolatok némi szorongást okoznak bennem és magamban is.
... 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 legcsekélyebb fogalmaik 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 tartományokba, ha 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 jelenlétével kapcsolatos kétértelműséget a korlátban, hasonló a hullám viselkedéséhez, amelyben a hullám Amikor egy részecske ütközik a képernyővel, mindkét rést egyszerre érzékeli. Sőt (és ez különösen fontos közvetlen céljaink szempontjából) a képernyőn lévő peremek közötti távolság megfelel a részecskehullámunk A hullámhosszának, amely a p részecske impulzusára vonatkozik az előbbi XXXX képlet alapján.
Mindez nagyon is lehetséges, mondja egy józanul gondolkodó 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? Csoda, hogy a kísérleti ténynek ezt a látszólagos abszurditását (a hullámok részecskékké válnak, a részecskék pedig hullámokká) behozható a rendszerbe egy gyönyörű matematikai formalizmus segítségével, amelyben a lendületet valóban azonosítják differenciálás a koordináta tekintetében" 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 okoskodásra 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. Mindkét esetben 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 újraemissziója az elektron által. 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 mégis 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.
Egyelőre fogadjuk el, legalábbis matematikai modell a kvantumvilágról ez egy érdekes leírás, amely szerint egy kvantumállapot egy ideig hullámfüggvény formájában fejlődik ki, általában az egész térre "elkenve" (de korlátozottabb területen képes fókuszálni), és majd a mérés során ez az állapot valami lokalizált és jól meghatározott állapotba kerül.
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 egy világos folytonosság a matematikai formalizmusok létezésének valóságáról.

Ezért veszem nagyon szkeptikusan mind Penrose-t, mind más, hasonló, promisztikusan gondolkodó fizikusokat, hiába a hangos tekintélyük...

S. Weinberg egy végső elméletről álmodik 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 egy kvantumállapot mérésekor annak összeomlása következik be. 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 a kvantumvonal másik végén lévő részecskék találhatók.

Néhány következtetés a cikkből és a már meglévő vitából.
Jelenleg számos értelmezés létezik. különböző szinteken kidolgozása, igyekszik nemcsak az összefonódás és egyéb "nem lokális hatások" jelenségét leírni, hanem e jelenségek természetére (mechanizmusaira) vonatkozó feltételezéseket, i.e. hipotéziseket. Sőt, az a vélemény uralkodik, hogy ebben a tárgykörben nem lehet elképzelni valamit, de csak bizonyos formalizációkra lehet támaszkodni.
Azonban ugyanezek a formalizálások megközelítőleg ugyanolyan meggyőzően mutathatnak meg 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 bizonyítani, 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 valódi megtestesülését (vagy a meridiánok létezését az én földiek formalizmusában), készen tartom:)

A kvantum-összefonódás egy kvantummechanikai jelenség, amelyet a gyakorlatban viszonylag nemrégiben – az 1970-es években – kezdtek el tanulmányozni. A következőkből áll. Képzeljük el, hogy valamilyen esemény eredményeként két foton született egyszerre. Kvantum-összefonódott fotonpárt kaphatunk például úgy, hogy egy bizonyos jellemzőkkel rendelkező lézert nemlineáris kristályra világítunk. Az egy párban keletkezett fotonok különböző frekvenciákkal (és hullámhosszakkal) rendelkezhetnek, de frekvenciáik összege megegyezik az eredeti gerjesztés frekvenciájával. Ortogonális polarizációjuk is van az alapban kristályrács ami megkönnyíti térbeli elkülönítésüket. Egy részecskepár születésekor be kell tartani a megmaradási törvényeket, ami azt jelenti, hogy két részecske összjellemzői (polarizáció, frekvencia) előre ismert, szigorúan meghatározott értékkel bírnak. Ebből az következik, hogy az egyik foton jellemzőinek ismeretében egy másik foton tulajdonságait mindenképpen megtudhatjuk. A kvantummechanika elvei szerint a részecske a mérés pillanatáig több lehetséges állapot szuperpozíciójában van, és a mérés során a szuperpozíció megszűnik, és a részecske egy állapotba kerül. Ha sok részecskét elemezünk, akkor minden állapotban a részecskék bizonyos százaléka lesz, amely megfelel ennek az állapotnak a valószínűségének a szuperpozícióban.

De mi történik az összegabalyodott részecskék állapotainak szuperpozíciójával az egyik állapotának mérése pillanatában? A kvantumösszefonódás paradoxona és ellentétes volta abban rejlik, hogy a második foton karakterisztikáját pontosan abban a pillanatban határozzuk meg, amikor az első karakterisztikáját mértük. Nem, ez nem elméleti konstrukció, ez a környező világ kemény igazsága, kísérletileg megerősítve. Igen, ez egy kölcsönhatás jelenlétét jelenti, amely végtelenül nagy sebességgel árul el, még a fénysebességet is meghaladóan. Még nem teljesen világos, hogyan lehet ezt az emberiség javára használni. Vannak ötletek kvantumszámítási, kriptográfiai és kommunikációs alkalmazásokra.

A bécsi tudósoknak sikerült kifejleszteniük egy teljesen új és rendkívül intuitív képalkotási technikát, amely a fény kvantumtermészetén alapul. Az ő rendszerükben a képet olyan fény alkotja, amely soha nem került kölcsönhatásba a tárggyal. A technológia a kvantumösszefonódás elvén alapul. Erről egy cikk jelent meg a Nature folyóiratban. A tanulmányban a Kvantumoptikai és Kvantuminformációs Intézet (IQOQI), a Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) és a Bécsi Egyetem munkatársai vettek részt.

A bécsi tudósok kísérletében az egyik összegabalyodott fotonpár hullámhossza a spektrum infravörös részén volt, és ő volt az, aki áthaladt a mintán. A bátyja hullámhossza a vörös fénynek felelt meg, és a kamera érzékelni tudta. A lézer által generált fénysugarat két felére osztották, és a feleket két nemlineáris kristályra irányították. A tárgyat két kristály közé helyezték. Egy macska faragott sziluettje volt – a spekulatív kísérlet, Erwin Schrödinger karakterének tiszteletére, aki már a folklórba vándorolt. Az első kristályból származó fotonok infravörös sugara irányult rá. Aztán ezek a fotonok áthaladtak a második kristályon, ahol a macska képén áthaladó fotonok úgy keveredtek frissen született infrafotonokkal, hogy teljesen lehetetlen volt megérteni, hogy a két kristály közül melyikben születtek. Ráadásul a kamera egyáltalán nem érzékelt infravörös fotonokat. Mindkét vörös fotonsugarat egyesítették és egy vevőkészülékre küldték. Kiderült, hogy a kvantumösszefonódás hatásának köszönhetően minden olyan információt eltároltak az objektumról, amely egy kép létrehozásához szükséges.

Hasonló eredményekre vezetett egy kísérlet is, amelyen a kép nem egy átlátszatlan, kivágott kontúrú lemez volt, hanem egy háromdimenziós szilikon kép, amely nem nyelte el a fényt, de lassította az infravörös foton áthaladását, és fáziskülönbséget hozott létre. a kép különböző részein áthaladó fotonok. Kiderült, hogy az ilyen plaszticitás a vörös fotonok fázisára is hatással volt, amelyek az infravörös fotonokkal kvantumösszefonódás állapotában vannak, de soha nem mentek át a képen.

Ha még nem értetek csodák kvantumfizika, akkor e cikk után minden bizonnyal megfordul a gondolkodásod. Ma elmondom, mi az a kvantumösszefonódás, de egyszerű szavakkal, hogy bárki megértse, mi az.

Az összefonódás mint mágikus kapcsolat

A mikrokozmoszban fellépő szokatlan hatások felfedezése után a tudósok érdekes elméleti feltevésre jutottak. Pontosan a kvantumelmélet alapjaiból következett.

A múltkor arról beszéltem, hogy az elektron nagyon furcsán viselkedik.

De a kvantum összefonódása, elemi részecskékáltalában minden józan ésszel ellentétes, minden megértésen túl.

Ha kölcsönhatásba léptek egymással, akkor az elválás után mágikus kapcsolat marad közöttük, még akkor is, ha bármilyen, tetszőlegesen nagy távolság választja el őket.

Varázslatos abban az értelemben, hogy az információ azonnal továbbításra kerül köztük.

A kvantummechanikából ismeretes, hogy egy részecske mérés előtt szuperpozícióban van, vagyis egyszerre több paramétere van, térben elmosódott, és nincs pontos spinértéke. Ha a korábban kölcsönhatásban lévő részecskepárok egyikén mérést végeznek, vagyis egy hullámfüggvény összeomlik, akkor a második azonnal, azonnal reagál erre a mérésre. Nem számít, milyen messze vannak egymástól. Fantázia, ugye.

Amint az Einstein relativitáselméletéből ismeretes, semmi sem haladhatja meg a fénysebességet. Ahhoz, hogy az információ eljuthasson az egyik részecskéből a másikba, legalább a fény áthaladásának idejét el kell töltenie. De az egyik részecske azonnal reagál a második mérésére. A fénysebességű információ később jutott volna el hozzá. Mindez nem fér bele a józan észbe.

Ha szétválasztunk egy olyan elemi részecskét, amelynek közös spinparamétere nulla, akkor az egyiknek negatív, a másiknak pozitívnak kell lennie. De a mérés előtt a spin értéke szuperpozícióban van. Amint megmértük az első részecske spinjét, láttuk, hogy annak pozitív értéke van, tehát a második azonnal negatív spint kap. Ha éppen ellenkezőleg, az első részecske negatív spinértéket kap, akkor a második azonnal pozitív értéket kap.

Vagy egy ilyen hasonlat.

Két labdánk van. Az egyik fekete, a másik fehér. Átlátszatlan szemüveggel borítottuk őket, nem látjuk, melyik melyik. Beavatkozunk, mint a gyűszűs játékba.

Ha kinyitja az egyik poharat, és látja, hogy fehér golyó van, akkor a második pohár fekete. De elsőre nem tudjuk, melyik melyik.

Így van ez az elemi részecskékkel is. De mielőtt megnéznéd őket, szuperpozícióban vannak. Mérés előtt a golyók színtelenek. De miután megsemmisítette az egyik golyó szuperpozícióját, és látja, hogy fehér, a második azonnal feketévé válik. És ez azonnal megtörténik, függetlenül attól, hogy van legalább egy golyó a földön, és a második egy másik galaxisban. Ahhoz, hogy a fény az egyik golyóból a másikba érjen esetünkben, mondjuk több száz év kell, és a második golyó azonnal megtanulja, hogy a másodikon mérés történt, ismétlem, azonnal. Zavar van köztük.

Nyilvánvaló, hogy Einstein és sok más fizikus nem fogadta el az események ilyen kimenetelét, vagyis a kvantumösszefonódást. A kvantumfizika következtetéseit helytelennek, hiányosnak tartotta, és feltételezte, hogy néhány rejtett változó hiányzik.

Éppen ellenkezőleg, a fent leírt Einstein-paradoxont ​​azért találták ki, hogy megmutassa, a kvantummechanika következtetései nem helyesek, mert az összefonódás ellentétes a józan észlel.

Ezt a paradoxont ​​Einstein-Podolsky-Rosen paradoxonnak nevezték, rövidítve EPR paradoxonnak.

De később A. Aspect és más tudósok összefonódási kísérletei kimutatták, hogy Einstein tévedett. A kvantumösszefonódás létezik.

És ezek már nem az egyenletekből fakadó elméleti feltételezések voltak, hanem valós tények sok kísérlet a kvantumösszefonódással kapcsolatban. A tudósok ezt élőben látták, és Einstein úgy halt meg, hogy nem tudta az igazságot.

A részecskék valóban azonnal kölcsönhatásba lépnek, a fénysebesség korlátozása nem akadályozza őket. A világ sokkal érdekesebbnek és összetettebbnek bizonyult.

A kvantumösszefonódásnál, ismétlem, azonnali információátadás történik, mágikus kapcsolat alakul ki.

De hogy lehet ez?

A mai kvantumfizika elegánsan válaszol erre a kérdésre. A részecskék között azonnali kapcsolat van, de nem azért, mert az információ nagyon gyorsan továbbítódik, hanem azért, mert mélyebb szinten egyszerűen nem különülnek el, hanem még együtt vannak. Az úgynevezett kvantumösszefonódásban vannak.

Vagyis a zavart állapot a rendszer olyan állapota, ahol egyes paraméterek, értékek szerint nem osztható külön, teljesen független részekre.

Például az elektronok kölcsönhatás után nagy távolságra elválaszthatók egymástól a térben, de spinjeik továbbra is együtt vannak. Ezért a kísérletek során a spinek azonnal megegyeznek egymással.

Érted, hova vezet ez?

A modern kvantumfizika mai ismeretei a dekoherencia elméleten alapulnak egy dologban.

Létezik egy mélyebb, megnyilvánulatlan valóság. Amit pedig ismerős klasszikus világként figyelünk meg, az csak egy kis része, egy alapvetőbb kvantumvalóság különleges esete.

Nem tartalmaz teret, időt, a részecskék semmilyen paraméterét, hanem csak információt tartalmaz róluk, megnyilvánulásuk lehetséges lehetőségéről.

Ez a tény az, ami elegánsan és egyszerűen megmagyarázza, miért következik be az előző cikkben tárgyalt hullámfüggvény összeomlása, a kvantumösszefonódás és a mikrokozmosz egyéb csodái.

Ma, amikor a kvantumösszefonódásról beszélnek, a másik világra emlékeznek.

Vagyis alapvetőbb szinten egy elemi részecske megnyilvánulatlan. A tér több pontján egyszerre található, több pörgetési értéke van.

Aztán bizonyos paraméterek szerint klasszikus világunkban is megnyilvánulhat a mérés során. A fentebb tárgyalt kísérletben két részecske már meghatározott értékkel rendelkezik a tér koordinátáira, de spinjeik még a kvantumvalóságban vannak, meg nem manifesztálva. Nincs tér és idő, így a részecskék spinjei egymáshoz vannak zárva, a köztük lévő hatalmas távolság ellenére.

És amikor egy részecske spinjét nézzük, azaz mérést végzünk, akkor mintegy kihúzzuk a spint a kvantumvalóságból a hétköznapi világunkba. És úgy tűnik számunkra, hogy a részecskék azonnal információt cserélnek. Csak egy paraméterben még együtt voltak, pedig távol álltak egymástól. Elkülönülésük valójában illúzió.

Mindez furcsának, szokatlannak tűnik, de ezt a tényt már számos kísérlet igazolta. A kvantumszámítógépek mágikus összefonódáson alapulnak.

A valóság sokkal összetettebbnek és érdekesebbnek bizonyult.

A kvantumösszefonódás elve nem illeszkedik megszokott világnézetünkhöz.

D.Bohm fizikus-tudós így magyarázza a kvantumösszefonódást.

Tegyük fel, hogy halakat nézünk az akváriumban. De bizonyos megszorítások miatt nem úgy nézhetjük meg az akváriumot, ahogy van, hanem csak a vetületeit, amelyeket elöl és oldalt két kamera vett fel. Vagyis nézzük a halat, két televíziót nézünk. A hal nekünk másnak tűnik, hiszen az egyik kamerával elöl, a másikkal profilban forgatjuk. De csodával határos módon mozgásuk egyértelműen következetes. Amint az első képernyőn látható hal megfordul, a második is azonnal megfordul. Meglepődünk, nem vesszük észre, hogy ez ugyanaz a hal.

Tehát be kvantumkísérlet két részecskével. A korlátaik miatt számunkra úgy tűnik, hogy két korábban kölcsönhatásban lévő részecske spinje független egymástól, mert most a részecskék távol vannak egymástól. De valójában még mindig együtt vannak, de egy kvantumvalóságban, egy nem helyi forrásban. Egyszerűen nem úgy tekintünk a valóságra, ahogy az valójában, hanem torzítva, a klasszikus fizika keretei között.

Egyszerűen fogalmazva kvantumteleportáció

Amikor a tudósok megismerték a kvantumösszefonódást és az információ azonnali átvitelét, sokan elgondolkodtak: lehetséges-e a teleportáció?

Kiderült, hogy tényleg lehetséges.

A teleportációval kapcsolatban már sok kísérletet végeztek.

A módszer lényege könnyen megérthető, ha megértjük az összefonódás általános elvét.

Van egy részecske, például egy A elektron és két pár összefonódott B és C elektron. Az A elektron és a B, C pár a tér különböző pontjain található, bármilyen távol is. Most pedig alakítsuk át az A és B részecskéket kvantumösszefonódássá, azaz kombináljuk őket. Most C pontosan ugyanaz lesz, mint A, mert általános állapotuk nem változik. Vagyis az A részecske mintegy a C részecske felé teleportálódik.

Ma már bonyolultabb kísérleteket végeztek a teleportációval kapcsolatban.

Természetesen eddig minden kísérletet csak elemi részecskékkel végeztek. De el kell ismerni, hihetetlen. Hiszen mindannyian ugyanazokból a részecskékből állunk, a tudósok szerint a makroobjektumok teleportálása elméletileg nem különbözik egymástól. Csak a készletet kell megoldani technikai problémákés ez csak idő kérdése. Talán fejlődése során az emberiség eléri azt a képességet, hogy teleportáljon nagy tárgyakat, sőt magát az embert is.

kvantumvalóság

A kvantumösszefonódás integritás, folytonosság, egység mélyebb szinten.

Ha egyes paraméterek szerint a részecskék kvantumösszefonódásban vannak, akkor ezen paraméterek szerint egyszerűen nem oszthatók külön részekre. Egymástól függenek. Az ilyen tulajdonságok az ismerős világ szempontjából egyszerűen fantasztikusak, transzcendensek, mondhatni túlvilágiak és transzcendensek. De ez tény, ami elől nincs menekvés. Ideje elismerni.

De hova vezet mindez?

Kiderült, hogy az emberiség számos spirituális tanítása régóta beszél erről a dolgokról.

A világ, amit látunk, anyagi tárgyakból áll, nem a valóság alapja, hanem csak egy kis része, és nem a legfontosabb. Létezik egy transzcendens valóság, amely beállít, meghatároz mindent, ami a világunkkal, tehát velünk is történik.

Ott rejlik az igazi válasz az élet értelmével, az ember valódi fejlődésével, a boldogság megtalálásával és az egészséggel kapcsolatos örök kérdésekre.

És ezek nem üres szavak.

Mindez újragondoláshoz vezet életértékek, megértve, hogy az anyagi javakért folytatott értelmetlen versenyen kívül van valami fontosabb és magasabb rendű. És ez a valóság nem valahol odakint van, mindenhol körülvesz bennünket, áthat bennünket, ahogy mondani szokás, „a keze ügyében van”.

De beszéljünk róla a következő cikkekben.

Most nézzen meg egy videót a kvantumösszefonódásról.

Simán haladunk a kvantumösszefonódástól az elmélet felé. Erről bővebben a következő cikkben.

Sok népszerű lap jelent meg, amelyek a kvantumösszefonódásról beszélnek. A kvantumösszefonódással kapcsolatos kísérletek nagyon látványosak, de nem díjazták őket. Miért nem érdeklik a tudósokat az ilyen érdekes kísérletek a laikusok számára? A népszerű cikkek az összegabalyodott részecskék párjainak csodálatos tulajdonságairól beszélnek - az egyikre gyakorolt ​​hatás azonnali változáshoz vezet a második állapotában. És mi van a „kvantum teleportáció” kifejezés mögött, amelyről már kezdték mondani, hogy szuperluminális sebességgel megy végbe. Nézzük mindezt a normál kvantummechanika szemszögéből.

Mi jön ki a kvantummechanikából

A kvantumrészecskék kétféle állapotban lehetnek, Landau és Lifshitz klasszikus tankönyve szerint - tiszta és kevert. Ha egy részecske nem lép kölcsönhatásba más kvantumrészecskékkel, azt egy hullámfüggvény írja le, amely csak a koordinátáitól vagy a momentumától függ - az ilyen állapotot tisztának nevezzük. Ebben az esetben a hullámfüggvény engedelmeskedik a Schrödinger-egyenletnek. Egy másik változat is lehetséges - a részecske kölcsönhatásba lép más kvantumrészecskékkel. Ebben az esetben a hullámfüggvény már a kölcsönható részecskék teljes rendszerére vonatkozik, és minden dinamikus változójuktól függ. Ha csak egy részecskére vagyunk kíváncsiak, akkor annak állapota, ahogyan Landau 90 évvel ezelőtt kimutatta, leírható egy mátrix- vagy sűrűségoperátorral. A sűrűségmátrix a Schrödinger-egyenlethez hasonló egyenletnek engedelmeskedik

Hol van a sűrűségmátrix, H a Hamilton operátor, a zárójelek pedig a kommutátort jelölik.

Landau kivette. Egy adott részecskéhez kapcsolódó bármely fizikai mennyiség kifejezhető a sűrűségmátrixban. Ezt az állapotot vegyesnek nevezik. Ha van egy kölcsönható részecskék rendszere, akkor mindegyik részecske kevert állapotban van. Ha a részecskék nagy távolságokra szétszóródtak, és a kölcsönhatás megszűnt, állapotuk továbbra is vegyes marad. Ha több részecske mindegyike tiszta állapotban van, akkor egy ilyen rendszer hullámfüggvénye az egyes részecskék hullámfüggvényeinek szorzata (ha a részecskék különbözőek. Azonos részecskék, bozonok vagy fermionok esetében meg kell tenni szimmetrikus vagy antiszimmetrikus kombináció, lásd, de erről majd később A részecskék, fermionok és bozonok azonossága már relativisztikus kvantumelmélet.

Egy részecskepár összefonódott állapota az az állapot, amelyben állandó korreláció áll fenn a különböző részecskékkel kapcsolatos fizikai mennyiségek között. Egy egyszerű és legelterjedtebb példa egy összeg tárolása fizikai mennyiség, mint például a pár teljes spinje vagy szögimpulzusa. Egy részecskepár ebben az esetben tiszta állapotban van, de mindegyik részecske kevert állapotban van. Úgy tűnhet, hogy az egyik részecske állapotának változása azonnal hatással lesz egy másik részecske állapotára. Még akkor is, ha messzire szétszóródtak, és nem lépnek kapcsolatba egymással, ezt fejezik ki a népszerű cikkek. Ezt a jelenséget már kvantumteleportációnak is nevezték, sőt egyes írástudatlan újságírók azt állítják, hogy a változás azonnal megtörténik, vagyis a fénysebességnél gyorsabban terjed.

Tekintsük ezt a kvantummechanika szemszögéből: Először is minden olyan művelet vagy mérés, amely csak egy részecske spinjét vagy szögimpulzusát változtatja meg, azonnal megsérti a teljes karakterisztika megmaradásának törvényét. A megfelelő operátor nem tud ingázni teljes spinnel vagy teljes szögimpulzussal. Így egy részecskepár állapotának kezdeti összefonódása megsérül. A második részecske spinje vagy momentuma már nem kapcsolódhat egyértelműen az első részecske spinje vagy momentuma. Ezt a problémát a másik oldalról is meg lehet vizsgálni. A részecskék közötti kölcsönhatás megszűnése után az egyes részecskék sűrűségi mátrixának alakulását saját egyenlet írja le, amely nem tartalmazza a másik részecske dinamikus változóit. Ezért az egyik részecskére gyakorolt ​​hatás nem fogja megváltoztatni a másik részecske sűrűségi mátrixát.

Létezik még Eberhard tétele is, amely szerint két részecske kölcsönös hatását méréssel nem lehet kimutatni. Legyen kvantumrendszer, amelyet a sűrűségmátrix ír le. És legyen ez a rendszer két A és B alrendszerből. Eberhard tétele kimondja, hogy a csak az A alrendszerhez társított megfigyelések egyetlen mérése sem befolyásolja a csak a B alrendszerhez társított megfigyelések mérésének eredményét. A tétel bizonyítása azonban a hullámot használja. redukciós hipotézis.függvény, amelyet sem elméletileg, sem kísérletileg nem igazoltak. Mindezek a megfontolások azonban a nem relativisztikus kvantummechanika keretein belül születnek, és különböző, nem azonos részecskékre vonatkoznak.

Ezek az érvek nem működnek a relativisztikus elméletben egy pár azonos részecske esetén. Hadd emlékeztesselek még egyszer arra, hogy a részecskék azonossága vagy megkülönböztethetetlensége a relativisztikus kvantummechanikából származik, ahol a részecskék száma nem konzervált. A lassú részecskék esetében azonban használhatjuk a nem relativisztikus kvantummechanika egyszerűbb apparátusát, pusztán úgy, hogy figyelembe vesszük a részecskék megkülönböztethetetlenségét. Ekkor a pár hullámfüggvényének szimmetrikusnak (bozonoknál) vagy antiszimmetrikusnak (fermionoknál) kell lennie a részecskepermutációhoz képest. Ez a követelmény a relativisztikus elméletben a részecskesebességtől függetlenül felmerül. Ez a követelmény az, ami egy pár azonos részecske hosszú távú korrelációjához vezet. Elvileg egy elektronnal rendelkező proton is lehet összefonódott állapotban. Ha azonban több tíz angströmnyivel eltérnek, akkor a kölcsönhatás a elektromágneses mezőkés más részecskék tönkreteszik ezt az állapotot. A cserekölcsönhatás (ahogy ezt a jelenséget nevezik) makroszkopikus távolságokban hat, amint azt a kísérletek mutatják. Egy pár részecske, még méterenként is szétszórva, megkülönböztethetetlen marad. Ha mérést végez, akkor nem tudja, hogy a mért érték pontosan melyik részecskéhez tartozik. Egyszerre pár részecskét mérsz. Ezért minden látványos kísérletet ugyanazokkal a részecskékkel - elektronokkal és fotonokkal - végeztek. Szigorúan véve ez nem egészen az a szövevényes állapot, amelyet a nemrelativisztikus kvantummechanika keretei között tartanak számon, hanem valami hasonló.

Tekintsük a legegyszerűbb esetet - egy pár azonos, nem kölcsönható részecskét. Ha a sebességek kicsik, akkor nem relativisztikus kvantummechanikát alkalmazhatunk, figyelembe véve a hullámfüggvény szimmetriáját a részecskék permutációjához képest. Legyen az első részecske hullámfüggvénye , a második részecske - , ahol és az első és második részecske dinamikus változói, legegyszerűbb esetben csak koordináták. Ezután a pár hullámfüggvénye

A + és – jelek bozonokra és fermionokra utalnak. Tegyük fel, hogy a részecskék messze vannak egymástól. Ezután az 1. és 2. távoli régiókban lokalizálódnak, vagyis ezeken a régiókon kívül kicsik. Próbáljuk meg kiszámítani az első részecske valamely változójának, például koordinátáinak átlagértékét. Az egyszerűség kedvéért elképzelhetjük, hogy a hullámfüggvényekbe csak koordináták lépnek be. Kiderült, hogy az 1. részecske koordinátáinak átlagértéke az 1. és 2. tartomány KÖZÖTT van, és egybeesik a 2. részecske átlagértékével. Ez tulajdonképpen természetes – a részecskék megkülönböztethetetlenek, nem tudhatjuk, hogy melyik részecskének a koordinátáit mérjük. . Általában az 1. és 2. részecskék összes átlagértéke megegyezik. Ez azt jelenti, hogy az 1. részecske lokalizációs területének mozgatásával (például a részecske a kristályrács egy hibáján belül van, és mi mozgatjuk a teljes kristályt) a 2. részecskére hatunk, bár a részecskék nem lépnek kölcsönhatásba a szokásos értelemben - például elektromágneses mezőn keresztül. Ez a relativisztikus összefonódás egyszerű példája.

Ezen összefüggések miatt nem történik azonnali információátadás a két részecske között. A relativisztikus kvantumelmélet apparátusát eredetileg úgy építették fel, hogy a téridőben a fénykúp ellentétes oldalán elhelyezkedő események ne befolyásolják egymást. Egyszerűen fogalmazva, semmilyen jel, ütés vagy zavar nem terjedhet tovább gyorsabb a fénynél. Mindkét részecske valójában egy mező állapota, például az elektron-pozitron. Ha a mezőre egy ponton (1. részecske) hatunk, olyan perturbációt hozunk létre, amely hullámokként terjed a vízen. A nem relativisztikus kvantummechanikában a fénysebességet végtelenül nagynak tekintik, ami a pillanatnyi változás illúzióját kelti.

A részecskékről alkotott klasszikus elképzelések miatt paradoxnak tűnik az a helyzet, amikor a nagy távolságra elválasztott részecskék párokba kötve maradnak. Emlékeznünk kell arra, hogy a valóságban nem részecskék vannak, hanem mezők. Amit részecskéknek gondolunk, azok egyszerűen e mezők állapotai. A részecskék klasszikus elképzelése teljesen alkalmatlan a mikrokozmoszban. Azonnal kérdések merülnek fel az elemi részecskék méretével, alakjával, anyagával és szerkezetével kapcsolatban. Valójában a klasszikus gondolkodás számára paradox helyzetek is felmerülnek egy részecskével. Például a Stern-Gerlach kísérletben egy hidrogénatom a sebességre merőlegesen irányított inhomogén mágneses téren repül át. Az atommag spinje a magmagneton kicsinysége miatt elhanyagolható, legyen az elektron spin kezdetben a sebesség mentén irányítva.

Egy atom hullámfüggvényének alakulását nem nehéz kiszámítani. A kezdeti lokalizált hullámcsomag két egyforma részre szakad, szimmetrikusan, az eredeti irányhoz képest szögben repülve. Vagyis egy atom, egy nehéz részecske, amelyet általában klasszikusnak tekintenek, klasszikus pályával, két hullámcsomagra hasadt, amelyek meglehetősen makroszkopikus távolságokra képesek szétszóródni. Ugyanakkor megjegyzem, a számításból az következik, hogy még az ideális Stern-Gerlach kísérlet sem képes a részecske spinjét mérni.

Ha a detektor például kémiailag megköt egy hidrogénatomot, akkor a "felet" - két szétszórt hullámcsomagot - egybe gyűjtik. Az, hogy egy elkenődött részecske ilyen lokalizációja hogyan történik, egy külön létező elmélet, amit nem értek. Az érdeklődők széleskörű irodalmat találhatnak a témában.

Következtetés

Felmerül a kérdés, hogy mit jelent számos kísérlet a részecskék közötti összefüggések kimutatására nagy távolságban? A kvantummechanika megerősítése mellett, amiben egy normális fizikus sem kételkedett sokáig, ez egy látványos bemutató, amely lenyűgözi a közvéleményt és az amatőr tisztviselőket, akik pénzeszközöket osztanak ki a tudomány számára (például a kvantumkommunikációs vonalak fejlesztését a Gazprombank támogatja) . A fizika számára ezek a költséges demonstrációk semmit sem tesznek, bár lehetővé teszik kísérleti technikák kifejlesztését.

Irodalom
1. Landau, L. D., Lifshits, E. M. Kvantummechanika (nem relativisztikus elmélet). - 3. kiadás, átdolgozva és bővítve. - M.: Nauka, 1974. - 752 p. - ("Elméleti fizika", III. kötet).
2. Eberhard, P.H., „Bell-tétel és a nem lokalitás különböző fogalmai”, Nuovo Cimento 46B, 392-419 (1978)