Група експериментатори, оглавявани от известния физик Робърт Бойд (който по-специално е първият, който осъществи "забавянето на светлината" при стайна температура), изобрети и приложи схема, която демонстрира приноса на т.нар. некласически" траектории към картината, получена, когато фотоните пречат на три пукнатини.

Интерференцията с два прореза е класически експеримент, който демонстрира вълновите свойства на светлината. За първи път е проведено в самия началото на XIXвек от Томас Юнг и се превръща в една от основните причини за отхвърлянето на доминиращата тогава корпускулярна теория за светлината.

В началото на 20-ти век обаче беше установено, че светлината все още се състои от частици, наречени фотони, но тези частици мистериозно притежават и вълнови свойства. Възникна концепцията за дуалност вълна-частица, която беше разширена и до частици материя. По-специално, наличието на вълнови свойства е открито в електроните, а по-късно и в атомите и молекулите.

В нов клон на физиката, възникнал в резултат на това - квантовата механика - появата на интерферометричен модел в експеримент с два процепа играе една от централните роли. Така Ричард Файнман в своите „Фейнман лекции по физика“ пише, че това явление „което е невъзможно, абсолютно, абсолютно невъзможно да се обясни по класически начин. Това явление крие самата същност на квантовата механика."

Експериментът с двоен процеп демонстрира една от централните концепции на квантовата физика - квантовата суперпозиция. Принципът на квантовата суперпозиция гласи, че ако определен квантов обект (например фотон или електрон) може да бъде в определено състояние 1 и в определено състояние 2, тогава той също може да бъде в състояние, което е в известен смисъл , частично както състояние 1, така и състояние 2 , това състояние се нарича суперпозиция на състояния 1 и 2. В случай на процепи, частица може да премине през един процеп или може би през друг, но ако и двата процепа са отворени, тогава частицата преминава и през двете и се оказва в състояние на суперпозиция на частица, преминала през процеп 1 "И" частици, преминаващи през процеп 2 ".

Освен това отчитането на некласическите траектории е важно за друго направление в съвременната фундаментална физика. Един от основните нерешени проблеми пред учените е обединяването на квантовата теория с теорията на гравитацията. По този път има фундаментални трудности, които, както мнозина вярват, могат да бъдат преодолени само чрез модифициране на една от тези теории или и двете едновременно. Ето защо сега се търси възможни несъответствия между реалността и прогнозите на тези теории. Едно от направленията е търсенето на отклонения от принципа на квантовата суперпозиция. Например през 2010 г. беше публикувано проучване, в което се опитаха да намерят подобни отклонения в експеримент с три процепа. Не бяха открити несъответствия, но тази статия провокира споменатата работа от 2012 г. Едно от заключенията й беше именно, че в експеримента от 2010 г. е използвано погрешно разбиране на принципа на квантовата суперпозиция и това донесе своя дял от неотчетени грешки при измерване. И въпреки че размерът на тази грешка е малък, ефектът, който учените търсят, също може да бъде малък, следователно при подобни търсения все пак трябва да се вземе предвид приносът на некласическите траектории.

Статията е написана за проект

печат

В изследването на поведението на квантовите частици учени от австрал национален университетпотвърди, че квантовите частици могат да се държат толкова странно, че изглежда нарушават принципа на причинно-следствената връзка.

Този принцип е един от основните закони, които малцина оспорват. Макар че много физически величинии явленията не се променят, ако обърнем времето (са Т-четно), има основен емпирично установен принцип: събитие А може да повлияе на събитие В само ако събитие В се случи по-късно. От гледна точка на класическата физика - малко по-късно, от гледна точка на SRT - по-късно във всяка референтна система, т.е., е в светлинен конус с връх в A.

Засега само фантастите се борят с „парадокса на убития дядо“ (припомням си история, в която се оказа, че дядото няма нищо общо с това, но трябваше да се справим с баба). Във физиката пътуването в миналото обикновено се свързва с пътуване, по-бързо от скоростта на светлината и досега всичко е било спокойно.

С изключение на една точка - квантовата физика. Като цяло има много странни неща. Ето например класически експеримент с два процепа. Ако поставим препятствие с процеп по пътя на източник на частици (например фотони), а зад него поставим екран, тогава ще видим лента на екрана. Логично е. Но ако направим два прореза в препятствието, тогава на екрана ще видим не две ивици, а интерференционна картина. Частиците, преминаващи през процепите, започват да се държат като вълни и да си пречат една на друга.

За да изключите възможността частиците да се сблъскат помежду си в движение и следователно да не рисуват две ясни ивици на нашия екран, можете да ги пуснете една по една. И все пак след известно време на екрана ще се начертае интерференционен модел. Частиците магически си пречат! Това е много по-малко логично. Оказва се, че частицата минава през два процепа наведнъж - иначе как може да пречи?

И тогава става още по-интересно. Ако се опитаме да разберем през коя пролука преминава частицата, тогава когато се опитаме да установим този факт, частиците моментално започват да се държат като частици и спират да си пречат. Тоест частиците практически „усещат“ присъствието на детектора в процепите. Освен това интерференцията се получава не само от фотони или електрони, но дори и от доста големи частици по квантови стандарти. За да се изключи възможността детекторът по някакъв начин да „развали“ входящите частици, бяха поставени доста сложни експерименти.

Например през 2004 г. беше проведен експеримент с лъч фулерени (C 70 молекули, съдържащи 70 въглеродни атома). Лъчът беше разпръснат от дифракционна решетка, състояща се от голям брой тесни процепи. В същото време експериментаторите могат да нагряват контролирано молекулите, летящи в лъча, с помощта на лазерен лъч, което прави възможно промяната на вътрешната им температура (средната вибрационна енергия на въглеродните атоми вътре в тези молекули).

Всяко нагрято тяло излъчва топлинни фотони, чийто спектър отразява средната енергия на преходите между възможните състояния на системата. От няколко такива фотона по принцип е възможно с точност до дължината на вълната на излъчвания квант да се определи траекторията на молекулата, която ги е излъчвала. Колкото по-висока е температурата и съответно колкото по-къса е дължината на вълната на кванта, толкова по-точно бихме могли да определим позицията на молекулата в пространството и при определена критична температура точността ще бъде достатъчна, за да определим при кой конкретен процеп е настъпило разсейването .

Съответно, ако някой обгради инсталацията с перфектни фотонни детектори, тогава по принцип би могъл да установи в кой от слотовете на дифракционната решетка е разпръснат фулеренът. С други думи, излъчването на светлинни кванти от молекула би дало на експериментатора информацията за разделяне на компонентите на суперпозицията, която ни беше дадена от транзитния детектор. Около съоръжението обаче нямаше детектори.

В експеримента е установено, че при липса на лазерно нагряване се наблюдава интерференционна картина, която е напълно аналогична на картината от два процепа в експеримента с електрони. Включването на лазерното нагряване води първо до отслабване на интерференционния контраст, а след това с увеличаване на мощността на нагряване до пълното изчезване на интерференционните ефекти. Установено е, че при температури Т< 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T >3000K, когато траекториите на фулерените са "фиксирани" от околната среда с необходимата точност - като класически тела.

Така средата успя да играе ролята на детектор, способен да разделя компонентите на суперпозицията. В него при взаимодействие с термични фотони под една или друга форма се записва информация за траекторията и състоянието на фулереновата молекула. И няма никакво значение през какво преминава обменът на информация: чрез специално доставен детектор, заобикаляща средаили човек.

За разрушаването на кохерентността на състоянията и изчезването на интерференционната картина е важна само фундаменталната наличност на информация, през кой от процепите е преминала частицата - и кой ще я получи и дали ще я получи или не, не е по-дълго важно. Важно е само, че такава информация по принцип е възможно да се получи.

Смятате ли, че това е най-странното проявление на квантовата механика? Без значение как е. Физикът Джон Уилър предложи мисловен експеримент в края на 70-те години на миналия век, който той нарече „експеримент със забавен избор“. Разсъжденията му бяха прости и логични.

Е, да предположим, че фотонът по някакъв неизвестен начин открива, че ще или няма да се опита да го открие, преди да се приближи до процепите. В крайна сметка той трябва по някакъв начин да реши - да се държи като вълна и да премине през двата процепа наведнъж (за да се впише допълнително в интерференционната картина на екрана) или да се преструва на частица и да премине само през един от двата прорези. Но той трябва да направи това, преди да премине през пукнатините, нали? След това е твърде късно - или летете там като малка топка, или се намесвайте напълно.

Така че нека, предложи Уилър, поставим екрана далеч от слотовете. А зад екрана ще поставим и два телескопа, всеки от които ще бъде фокусиран върху един от процепите и ще реагира само на преминаването на фотон през един от тях. И ние произволно ще премахнем екрана, след като фотонът премине през процепите, независимо как реши да ги премине.

Ако не премахнем екрана, тогава на теория винаги трябва да има интерференционна картина върху него. И ако го премахнем, тогава или фотонът ще удари един от телескопите като частица (преминал е през един процеп), или и двата телескопа ще видят по-слабо сияние (преминал е през двата процепа и всеки от тях е видял своя собствена секция на интерференционната картина) ...

През 2006 г. напредъкът във физиката позволи на учените действително да проведат подобен експеримент с фотон. Оказа се, че ако екранът не бъде премахнат, върху него винаги се вижда интерференционната картина, а ако се премахне, тогава винаги може да се проследи през кой процеп е минал фотонът. Разсъждавайки от гледна точка на логиката, с която сме свикнали, стигаме до разочароващо заключение. Нашето действие да решим дали да премахнем екрана или не повлия на поведението на фотона, въпреки факта, че действието е в бъдеще по отношение на "решението" на фотона за това как трябва да премине през процепите. Тоест или бъдещето влияе върху миналото, или има нещо фундаментално погрешно в интерпретацията на случващото се в експеримента с пропуски.

Австралийски учени повториха този експеримент, само че вместо фотон използваха хелиев атом. Важно разграничение на този експеримент е фактът, че атомът, за разлика от фотона, има маса на покой, както и различни вътрешни степени на свобода. Само вместо препятствие с прорези и екран, те използваха решетки, създадени с помощта на лазерни лъчи. Това им даде възможност незабавно да получават информация за поведението на частицата.

Както бихте очаквали (въпреки че с квантова физикаедва ли си струва да се очаква), атомът се държеше точно като фотон. Решението дали ще има или не "екран" по пътя на атома е взето въз основа на работата на квантов генератор на случайни числа. Генераторът, според релативистките стандарти, беше отделен от атома, тоест не можеше да има взаимодействие между тях.

Оказва се, че отделните атоми с маса и заряд се държат по същия начин като отделните фотони. И дори това да не е най-проблемното преживяване в квантовата област, то потвърждава факта, че квантовият свят изобщо не е това, което можем да си представим.

Интерференцията или експериментът с два процепа, според Файнман, "съдържа сърцето на квантовата механика" и е квинтесенцията на принципа на квантовата суперпозиция. Принципът на интерференцията, като основен принцип на оптиката на линейните вълни, е формулиран за първи път от Томас Юнг през 1801 г. Той е първият, който въвежда термина "намеса" през 1803 г. Ученият обяснява ясно открития от него принцип (експеримент, известен в наши дни като „експериментът с двоен процеп на Юнг“, http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm): те идват от един и същи източник и стигат до една и съща точка по различни пътища, но в посоки, близки една до друга. За да отклоните една или двете части на лъча, можете да използвате дифракция, отражение, пречупване или комбинация от тези ефекти, но най-простият начин е, ако лъчът е хомогенна светлина [от първия процеп] (един цвят или дължина на вълната) пада върху екран, в който са направени две много малки дупки или процепи, които могат да се считат за центрове на дивергенция, от които светлината се дифрагира във всички посоки." Съвременната експериментална инсталация се състои от източник на фотони, диафрагма от два процепа и екран, на който се наблюдава интерференционната картина.

За изследване на такъв феномен на смущения, както е на фигурата, естествено е да се използва експерименталната настройка, показана отстрани. При изучаване на явленията, за чието описание е необходимо да се знае подробния баланс на импулса, очевидно е необходимо да се признае, че някои части от цялото устройство могат да се движат свободно (независимо една от друга). Чертеж от книгата: Нилс Бор, "Избрани научни трудове и статии", 1925 - 1961б стр.415.

След преминаване на процепите на екрана по задната част на преградата, се появява интерференционен модел от редуващи се ярки и тъмни ивици:

Фиг. 1 Интерференционни ресни

Фотоните удрят екрана в отделни точки, но наличието на интерференционни ресни на екрана показва, че има точки, които фотоните не удрят. Нека p е една от тези точки. Независимо от това, фотон може да удари p, ако един от процепите е затворен. Тази разрушителна намеса, при която алтернативните възможности понякога могат да бъдат отменени, е едно от най-мистериозните свойства на квантовата механика. Интересно свойство на експеримента с два процепа е, че интерференционният модел може да бъде "сглобен" от една частица - т.е. чрез задаване на интензитета на източника толкова нисък, че всяка частица ще бъде "в полет" самостоятелно в настройката и може пречи само на себе си. В този случай се изкушаваме да се запитаме през кой от двата процепа всъщност лети частицата. Имайте предвид, че две различни частици не създават интерференционен модел. Каква е мистерията, противоречивостта, абсурдността на обяснението на явлението намеса? Те са поразително различни от парадокса на много други теории и явления, като специалната теория на относителността, квантовата телепортация, парадокса на заплетените квантови частици и др. На пръв поглед обясненията за намесата са прости и очевидни. Помислете за тези обяснения, които могат да бъдат разделени на два класа: обяснения от вълната и обяснения от корпускулярна (квантова) гледна точка. Преди да започнем анализа, отбелязваме, че под парадоксалността, противоречивостта, абсурдността на явлението интерференция имаме предвид несъвместимостта на описанието на това квантово-механично явление с формалната логика и здрав разум... Значението на тези понятия, в които ги прилагаме тук, е изложено в статията.

Интерференция от гледна точка на вълната

Най-често срещаното и безупречно е обяснението на резултатите от експеримента с двоен прорез от гледна точка на вълната:
„Ако разликата между изминатите от вълните разстояния е наполовина нечетно числодължини на вълната, тогава трептенията, причинени от една вълна, ще достигнат гребена в момента, когато трептенията на другата вълна достигнат вдлъбнатината и следователно една вълна ще намали смущението, създадено от другата, и дори може да го потуши напълно. Това е илюстрирано на фиг. 2, която показва диаграма на експеримент с два процепа, при който вълни от източник А могат да достигнат линия BC на екрана само след преминаване през един от двата процепа H1 или H2 в препятствие, разположено между източника и екрана. В точка X на правата BC разликата в дължините на пътя е равна на АН1Х - АН2Х; ако е равно на цял брой дължини на вълната, смущението в точка X ще бъде голямо; ако е равно на половината от нечетен брой дължини на вълната, смущението в точка X ще бъде малко. Фигурата показва зависимостта на интензитета на вълната от позицията на точка на линията BC, която е свързана с амплитудите на трептения в тези точки.

Фиг. 2. Интерференционен модел от гледна точка на вълната

Изглежда, че описанието на явлението интерференция от гледна точка на вълната по никакъв начин не противоречи нито на логиката, нито на здравия разум. Въпреки това фотонът всъщност се счита за квантов. частица ... Ако проявява вълнови свойства, тогава все пак трябва да остане себе си - фотон. В противен случай, само с едно вълново разглеждане на явлението, ние всъщност унищожаваме фотона като елемент от физическата реалност. С това съображение се оказва, че фотонът като такъв... не съществува! Фотонът не проявява просто вълнови свойства – тук това е вълна, в която няма нищо от частица. Иначе в момента на бифуркация на вълната трябва да признаем, че през всеки един от процепите минава половин частица – фотон, половин фотон. Но тогава би трябвало да са възможни експерименти, способни да "уловят" тези полуфотони. Въпреки това никой никога не е успял да регистрира същите тези полуфотони. И така, вълновата интерпретация на явлението интерференция изключва самата идея, че фотонът е частица. Следователно да се разглежда в този случай фотон като частица е абсурдно, нелогично, несъвместимо със здравия разум. Логично трябва да приемем, че от точка А фотонът се излъчва като частица. Когато се приближи до препятствие, той внезапно завоивъв вълната! Преминава през пукнатините като вълна, разделяйки се на два потока. В противен случай трябва да вярваме на това цялачастицата едновременно преминава през два процепа, тъй като се предполага разделяненямаме право да го разделяме на две частици (половина). След това отново две полувълни свържете сев цяла частица. При което не съществуваняма начин да се потисне една от полувълните. Изглежда, че е така двеполувълни, но никой не успя да унищожи една от тях. Всеки път всяка от тези полувълни се оказва цялафотон. Частта винаги, без никакво изключение, се оказва цяла. Тоест идеята за фотон като вълна трябва да позволява възможността за „улавяне“ на всяка от полувълните точно като половината от фотон. Но това не се случва. Половин фотон преминава през всеки от процепите, но се записва само целият фотон. Половината равна ли е на цялото? Интерпретацията на едновременното присъствие на фотонна частица на две места наведнъж изглежда не много по-логична и разумна. Нека припомним, че математическото описание на вълновия процес е напълно съвместимо с резултатите от всички без изключение експерименти за интерференция върху два процепа.

Интерференция от корпускулярна гледна точка

От корпускулярна гледна точка е удобно да се използват сложни функции, за да се обясни движението на "половините" на фотона. Тези функции произтичат от основната концепция на квантовата механика - векторът на състоянието на квантовата частица (тук - фотон), нейната вълнова функция, които имат друго име - амплитудата на вероятността. Вероятността фотон да удари определена точка на екрана (фотографска плоча) в случай на експеримент с два процепа е равна на квадрата на общата вълнова функция за две възможни траектории на фотона, образувайки суперпозиция от състояния. „Когато квадратираме абсолютната стойност на сбора w + z от две комплексни числа w и z, обикновено не получаваме само сумата от квадратите на абсолютните стойности на тези числа; има допълнителен „корекционен член“ : | w + z | 2 = | w | 2 + | z | 2 + 2 | w || z | cos θ, където θ е ъгълът, образуван от посоките към точките z и w от началото на равнината на Арганд ... Това е коригиращият член 2 | w || z | cos θ, който описва квантовата интерференция между квантовомеханичните алтернативи ". Математически всичко е логично и ясно: според правилата за изчисляване на сложни изрази получаваме точно такава вълнообразна интерференционна крива. Тук не се изискват никакви тълкувания или обяснения - само рутинни математически изчисления. Но ако се опитаме да си представим как в крайна сметка по какъв път се е движил фотонът (или електронът) преди да срещне екрана, даденото описание не ни позволява да видим: „Следователно твърдението, че електроните преминават или през процеп 1, или през процеп 2 е неправилен. Те преминават и през двата процепа едновременно. И много прост математически апарат, описващ такъв процес, дава абсолютно точно съгласие с експеримента." Всъщност математическите изрази с сложни функциипросто и ясно. Те обаче описват само външното проявление на процеса, само неговия резултат, без да казват нищо за случващото се във физически смисъл. Невъзможно е да се представи от гледна точка на здравия разум като една частица, дори ако тя няма наистина точкови размери, но въпреки това е все още ограничена от един непрекъснат обем, невъзможно е да премине едновременно през две несвързани дупки. Например, Съдбъри, анализирайки феномена, пише: „Самият модел на интерференция също индиректно показва корпускулярното поведение на изследваните частици, тъй като всъщност не е непрекъснат, а е съставен като изображение на телевизионен екран от много точки, създадени чрез проблясъци от отделни електрони. Но е абсолютно невъзможно да се обясни тази интерференционна картина на базата на предположението, че всеки от електроните е минал или през единия, или през другия процеп. Той стига до същия извод, че е невъзможно една частица да преминават едновременно през два процепа: през друг процеп, "отбелязвайки видимата му корпускулярна структура. Една частица не може да премине едновременно през два процепа, но не може да премине нито през единия, нито през другия. Несъмнено електронът е частица, за което свидетелстват точките от миганията на екрана. И тази частица несъмнено не можеше да премине само през един от процепите. В този случай електронът несъмнено не е разделен на две части, на две половини, всяка от които в този случай трябва да има половината от масата на електрона и половината от заряда. Никой никога не е наблюдавал такива полуелектрони. Това означава, че електронът не би могъл, след като се е разделил на две части, след като се е разделил на две, едновременно да пресече и двата процепа. Той, както ни обясняват, остава цял, едновременнопреминава през два различни слота. Той не е разделен на две части, но в същото време преминава през два слота. Това е абсурдността на квантово-механичното (корпускулно) описание на физическия процес на интерференция върху два процепа. Припомнете си, че математически този процес е описан безупречно. Но физическият процес е напълно нелогичен, противен на здравия разум. И, както обикновено, е виновен здравият разум, който не може да разбере как е: не се раздели на две, а падна на две места. От друга страна, невъзможно е да се предположи обратното: че фотон (или електрон), по някакъв неизвестен начин, все пак преминава през един от двата процепа. Защо тогава частицата удря определени точки и избягва други? Сякаш знае за забранените зони. Това е особено очевидно, когато частицата се намесва в себе си при нисък интензитет на потока. В този случай е необходимо все пак да се принуди да се вземе предвид едновременното преминаване на частицата през двата процепа. В противен случай човек би трябвало да разглежда частицата почти като разумно същество с дарба на далновидност. Експериментите с преходни детектори или детектори за изключване (фактът, че една частица не е фиксирана близо до един процеп означава, че е преминала през друг) не изяснява картината. Няма разумни обяснения как и защо една интегрална частица реагира на наличието на втори процеп, през който не е преминала. Ако частица не е регистрирана близо до един от процепите, значи е преминала през другия. Но в този случай може да попадне в „забранената“ точка на екрана, тоест до точката, където никога не би стигнала, ако вторият процеп беше отворен. Въпреки че, изглежда, нищо не трябва да пречи на тези незадържани частици да създадат „половин“ модел на интерференция. Това обаче не се случва: ако един от процепите е затворен, частиците сякаш получават „пропуск“ за влизане в „забранените“ зони на екрана. Ако и двата процепа са отворени, тогава частицата, уж преминаваща през единия процеп, е лишена от възможността да влезе в тези „забранени“ зони. Тя сякаш усеща как вторият процеп я „гледа“ и забранява движението в определени посоки. Признава се, че интерференцията възниква само при експерименти с вълна или частици, които се проявяват в този експеримент самовълнови свойства. По някакъв магически начин частицата излага своята вълнова или корпускулярна страна на експериментатора, всъщност ги променя в движение, по време на полет. Ако абсорберът се постави непосредствено след един от процепите, тогава частицата като вълна преминава през двата процепа до абсорбера и след това продължава своя полет като частица. В този случай абсорберът, както се оказва, не отнема дори малка част от енергията си от частицата. Въпреки че е очевидно, че поне част от частицата е трябвало да премине през блокирания процеп. Както можете да видите, нито едно от разгледаните обяснения на физическия процес не издържа на критика от логическа гледна точка и от гледна точка на здравия разум. Доминиращият в момента дуализъм вълна-частица дори не позволява частично да се посрещнат смущенията. Фотонът не проявява само корпускулярни или вълнови свойства. Той ги проявява едновременно, и тези прояви са взаимно изключвамвзаимно. "Потискането" на една от полувълните незабавно превръща фотона в частица, която "не знае как" да създаде интерференционна картина. Напротив, два отворени процепа превръщат фотона в две полувълни, които след това, когато се комбинират, се превръщат в цял фотон, демонстрирайки още веднъж мистериозната процедура на овеществяване на вълната.

Експерименти, подобни на експеримента с двоен процеп

В експеримент с два процепа е малко трудно експериментално да се контролират траекториите на "половините" на частиците, тъй като процепите са относително близо един до друг. В същото време има подобен, но по-визуален експеримент, който ви позволява да "разделите" фотон по две ясно различими траектории. В този случай абсурдността на идеята, че фотон минава едновременно през два канала, между които може да има разстояние от метри или повече, става още по-ясна. Такъв експеримент може да се проведе с помощта на интерферометър Mach-Zehnder. Ефектите, наблюдавани в този случай, са подобни на тези, наблюдавани в експеримента с двоен процеп. Ето как ги описва Белински: „Помислете за експеримент с интерферометър Мах-Цендер (фиг. 3). Нека приложим еднофотонно състояние към него и първо премахнем втория разделител на лъча, разположен пред фотодетекторите. Детекторите ще записвайте единични фотопреброявания в един или друг канал и никога и в двете едновременно, тъй като на входа има един фотон.

Фиг. 3. Схема на интерферометър Мах-Цендер.

Да върнем разделителя на лъчите. Вероятността за фотоотчитане на детектори се описва с функцията 1 + cos (Ф1 - Ф2), където Ф1 и Ф2 са фазови закъснения в рамената на интерферометъра. Знакът зависи от това кой детектор се използва за регистрация. Тази хармонична функция не може да бъде представена като сбор от две вероятности Р (Ф1) + Р (Ф2). Следователно, след първия разделител на лъча, фотонът присъства сякаш и в двете рамена на интерферометъра по едно и също време, въпреки че в първия акт на експеримента е бил само в едното рамо. Това необичайно поведение в пространството се нарича квантова нелокалност. Това не може да бъде обяснено от гледна точка на обичайните пространствени интуиции на здравия разум, които обикновено присъстват в макрокосмоса. „Ако и двата пътя са свободни за фотон на входа, то на изхода фотонът се държи като в два процепа експеримент: второто огледало може да премине само по един път - пречи на някои от неговите Ако вторият път е затворен, тогава фотонът идва сам и преминава второто огледало във всяка посока. Подобна версия на сходството на експеримента с два прореза е описано от Пенроуз (описанието е много красноречиво, така че ще го дадем почти напълно): трябва да са разположени близо един до друг, за да може фотонът да преминава през тях едновременно. За да разберете как една квантова частица може да бъде "на две места наведнъж", независимо колко далече едно от друго са тези места, помислете за експериментална настройка, която е малко по-различна от експеримента с два процепа. Както преди, имаме лампа, излъчваща монохроматична светлина, един фотон в даден момент; но вместо да пропускаме светлината през два процепа, нека я отразим от полусребрено огледало, наклонено към лъча под ъгъл от 45 градуса.

Фиг. 4. Двата пика на вълновата функция не могат да се считат за просто вероятностни тегла на локализацията на фотоните на едно или друго място. Двата избрани от фотона маршрута могат да бъдат накарани да си пречат един на друг.

След среща с огледалото, вълновата функция на фотона се разделя на две части, едната от които се отразява настрани, а втората продължава да се разпространява в същата посока, в която фотонът се е движил първоначално. Както в случая на фотон, произлизащ от два процепа, вълновата функция има два пика, но сега тези пикове са разделени на по-голямо разстояние - единият пик описва отразения фотон, другият описва фотона, който е преминал през огледалото. Освен това с течение на времето разстоянието между върховете става все повече и повече, като се увеличава безкрайно. Представете си, че тези две части на вълновата функция отиват в космоса и какво чакаме цяла година... Тогава двата пика на функцията на фотонната вълна ще бъдат на разстояние светлинна годинана части. По някакъв начин фотонът се озовава на две места едновременно, разделени от разстояние от една светлинна година! Има ли причина такава снимка да се приема сериозно? Не можем ли просто да разгледаме фотона като обект с 50% вероятност на едно място и с 50% вероятност на друго! Не, невъзможно е! Без значение колко дълго фотонът е бил в движение, винаги има възможност две части от фотонния лъч да се отразят в обратна посока и отговарят, което води до ефекти на смущения, които не биха могли да възникнат от вероятностните тегла на двете алтернативи. Да предположим, че всяка част от фотонния лъч среща по пътя си напълно посребрено огледало, наклонено под такъв ъгъл, че да събере двете части, и че друго полусребрено огледало е поставено в точката на среща на двете части, наклонено към същият ъгъл като първото огледало. Нека по правите линии, по които се разпространяват частите на фотонния лъч, има две фотоклетки (фиг. 4). Какво ще намерим? Ако беше вярно, че фотон следва с 50% вероятност по единия път и с 50% по другия, тогава щяхме да открием, че и двата детектора биха записали фотон всеки с 50% вероятност. В действителност обаче се случва нещо различно. Ако двата алтернативни маршрута са точно еднакви по дължина, тогава с вероятност от 100% фотонът ще влезе в детектор А, разположен на правата линия, по която първоначално се е движил фотонът, и с вероятност 0 във всеки друг детектор B. думи, фотонът ще влезе в детектора със сигурност A! Разбира се, такъв експеримент никога не е бил поставян за разстояния от порядъка на една светлинна година, но формулираният по-горе резултат не предизвиква сериозни съмнения (за физици, които се придържат към традиционната квантова механика!) Експерименти от този тип действително са правени за за разстояния от порядъка на няколко метра и така резултатите се оказаха в пълно съответствие с квантовомеханичните прогнози. Какво може да се каже сега за реалността на съществуването на фотон между първата и последната среща с полуотразяващо огледало? Налага се неизбежният извод, според който фотонът в известен смисъл всъщност трябва да премине и двата маршрута едновременно! Защото, ако по пътя на някой от двата маршрута се постави поглъщащ екран, тогава вероятностите фотон да удари детектор A или B биха били еднакви! Но ако и двата маршрута са отворени (и двата с еднаква дължина), тогава фотонът може да достигне само A. Блокирането на един от маршрутите позволява на фотона да достигне до детектор B! Ако и двата маршрута са отворени, тогава фотонът по някакъв начин „знае“, че не му е позволено да удари детектор B и следователно трябва да следва два маршрута наведнъж. Имайте предвид също, че твърдението „се намира на две определени места едновременно“ не характеризира напълно състоянието на фотона: трябва да разграничим състоянието ψ t + ψ b, например, от състоянието ψ t - ψ b (или , например от състоянието ψ t + iψ b, където ψ t и ψ b сега се отнасят за позициите на фотона по всеки от двата маршрута (съответно „минало“ и „отразено“! ). Именно този вид разлика определя дали един фотон ще достигне детектор А със сигурност след преминаване към второто полусребрено огледало, или ще достигне детектор В със сигурност (или ще достигне детектори А и В с някаква междинна вероятност). Тази мистериозна характеристика на квантовата реалност, която е, че трябва да приемем сериозно, че една частица може да бъде "на две места едновременно" по различни начини, произтича от факта, че трябва да сумираме квантовите състояния, използвайки комплексни тегла, за да получим други квантови ". И отново, както виждаме, математическият формализъм трябва да ни убеди, че частицата е на две места едновременно. Това е частицата, а не вълната. Не може да има претенции към математическите уравнения, описващи това явление Интерпретацията им от гледна точка на здравия разум обаче предизвиква сериозни затруднения и изисква използването на понятията "магия", "чудо".

Причини за нарушаване на интерференцията - познаване на пътя на частицата

Един от основните въпроси при разглеждането на феномена на интерференция на квантовата частица е въпросът за причината за нарушаването на интерференцията. По принцип е разбираемо как и кога се появява интерференционната картина. Но при тези известни условия, въпреки това, понякога моделът на смущения не се появява. Нещо пречи на появата му. Заречни формулира този въпрос по следния начин: "Какво е необходимо, за да се наблюдава суперпозиция на състояния, модел на интерференция? Отговорът на този въпрос е съвсем ясен: за да наблюдаваме суперпозиция, не трябва да фиксираме състоянието на обект. Когато ние погледнете електрона, откриваме, че той преминава или през една дупка Няма суперпозиция на тези две състояния! И когато не го гледаме, той едновременно преминава през два процепа и тяхното разпределение на екрана изобщо не е същото като когато ги гледаме!" Тоест, нарушението на интерференцията възниква поради наличието на знания за траекторията на частицата. Ако знаем траекторията на частицата, тогава интерференционната картина не възниква. Bacciagaluppi прави подобен извод: има ситуации, при които интерференционният термин не се спазва, т.е. в която е валидна класическата формула за изчисляване на вероятностите. Това се случва, когато извършваме откриване в процепите, независимо от нашето убеждение, че измерването е свързано с „истински“ колапс на вълновата функция (т.е. че само единна компонентите се измерва и оставя следа на екрана). Освен това не само получените знания за състоянието на системата нарушават смущенията, но дори потенциалспособността за придобиване на това знание е огромна причина за намеса. Не самото знание, а принципно възможностразберете в бъдеще състоянието на частицата унищожи смущенията. Това много ясно се демонстрира от експеримента на Ципенюк: „Лъч от атоми на рубидий се улавя в магнитооптичен капан, извършва се лазерното му охлаждане и след това атомният облак се освобождава и попада под действието на гравитационно поле... Когато атомите падат, те преминават последователно през две стоящи светлинни вълни, образувайки периодичен потенциал, върху който частиците се разпръскват. Всъщност има дифракция на атоми върху синусоида дифракционна решетка, по същия начин като дифракцията на светлината от ултразвукова вълна в течност. Падащият лъч A (скоростта му в областта на взаимодействие е само 2 m / s) се разделя първо на два лъча B и C, след това пада върху втората светлинна решетка, след което две двойки лъчи (D, E) и (F, Ж) се образуват. Тези две двойки припокриващи се лъчи в далечната зона образуват стандартна интерференционна картина, съответстваща на дифракцията на атоми в два процепа, разположени на разстояние d, равно на напречната дивергенция на лъчите след първата решетка. точно по коя траектория са се движили преди образуване на интерференционната картина: „В резултат на вторичното взаимодействие с микровълновото поле след светлинната решетка, това фазово изместване се трансформира в различни популации в лъчи B и C на атом с електронно състояние | 2> и | 3> : атоми в състояние | 2>, в C лъча - атоми в състояние | 3>. По такъв доста сложен начин се оказаха маркирани атомни лъчи, които след това претърпяват смущения. Можете да разберете за траекторията, по която се е движил атомът, по-късно, като определите електронното му състояние. Трябва да се подчертае още веднъж, че по време на тази процедура на етикетиране на практика не настъпва промяна в импулса на атома. Когато се включи микровълновата радиация, която маркира атомите в интерфериращите лъчи, интерференционната картина напълно изчезва. Трябва да се подчертае, че информацията не е разчетена, не е определено вътрешното електронно състояние. Информацията за траекторията на атомите се записва само, атомите запомнят как се движат. "Така виждаме, че дори създаването на потенциал за определяне на траекторията на интерфериращите частици разрушава интерференционната картина. Една частица не само не може едновременно да показва вълна и корпускулярни свойства, но тези свойства са несъвместими дори частично: или частицата се държи напълно като вълна, или напълно като локализирана частица.Обърнете внимание, че тази удивителна характеристика на интерференцията не противоречи нито на логиката, нито на здравия разум.

Квантово-центрична физика и Уилър

В центъра на квантово-механичната система на нашето време има квант и около него, както в геоцентричната система на Птолемей, се въртят квантовите звезди и квантовото слънце. Самото описание на може би най-простия квантово-механичен експеримент показва, че математиката на квантовата теория е безупречна, въпреки че описанието на действителната физика на процеса в нея напълно отсъства. Главен геройтеория - квант само на хартия, във формулите има свойствата на квант, частица. В експериментите той изобщо не се държи като частица. Той демонстрира способността да бъде разделен на две части. Непрекъснато е надарен с различни мистични свойства и дори се сравнява с приказни герои: „През това време фотонът е „голям димящ дракон“, който е остър само в опашката си (при разделителя на лъча 1) и в монтирането си, където е ухапва детектора“ (Уилър). Тези части, половинки на "големия огнедишащ дракон" на Уилър никога не са били открити от никого и свойствата, които тези половинки на квантите би трябвало да имат, противоречат на самата теория на квантите. От друга страна, квантите не се държат точно като вълни. Да, те, изглежда, "знаят как да се разпадат" на части. Но винаги, при всеки опит да ги регистрират, те моментално се сливат в една вълна, която изведнъж се оказва частица, колабираща в точка. Освен това опитите да се принуди частица да проявява само вълнови или само корпускулни свойства се провалят. Интересна вариация на експериментите с загадъчни интерференции са експериментите с отложен избор на Wheeler:

Фиг. 5. Основен отложен избор

1. Фотон (или всяка друга квантова частица) се изпраща към два процепа. 2. Фотонът преминава през процепите, без да бъде наблюдаван (открит), през единия процеп, или през другия процеп, или през двата процепа (логично, това са всички възможни алтернативи). За да получим интерференция, приемаме, че „нещо“ трябва да премине и през двата процепа; За да получим разпределението на частиците, приемаме, че фотонът трябва да премине през един или друг процеп. Какъвто и избор да направи фотонът, той "трябва" да го направи в момента, в който премине през процепите. 3. След като премине през процепите, фотонът се придвижва към задната стена. Имаме два различни начина за откриване на фотон на "задната стена". 4. Първо, имаме екран (или всяка друга система за откриване, която е в състояние да различи хоризонталната координата на падащия фотон, но не може да определи откъде е дошъл фотонът). Екранът може да бъде премахнат, както е показано с пунктираната стрелка. Може да се премахне бързо, много бързо, след товакак фотонът е преминал два процепа, но преди фотонът да достигне равнината на екрана. С други думи, екранът може да бъде премахнат, докато фотонът се движи в зона 3. Или можем да оставим екрана на място. Това е изборът на експериментатора, който отложено до момента, в който фотонът премине процепите (2), по какъвто и начин да го направи. 5. Ако екранът бъде премахнат, намираме два телескопа. Телескопите са много добре фокусирани върху наблюдението само на тесни области от пространството около само един процеп всеки. Левият телескоп наблюдава левия процеп; десният телескоп наблюдава десния процеп. (Механизмът/метафората на телескопа ни дава увереност, че ако погледнем през телескопа, ще видим светкавица само ако фотонът непременно е преминал - напълно или поне частично - през процепа, върху който е телескопът фокусирани, в противен случай ние По този начин, наблюдавайки фотон с телескоп, получаваме информация "по кой път" за пристигащия фотон.) Сега си представете, че фотонът е на път в област 3. Фотонът вече е минал през процепите. Все още имаме възможност да изберем, например, да оставим екрана на място; в този случай ние не знаем през коя е минал фотонът. Или можем да решим да скрием екрана. Ако премахнем екрана, очакваме да видим светкавица в един или друг телескоп (или и в двете, въпреки че това никога не се случва) за всеки изпратен фотон. Защо? Защото фотонът трябва да премине или през единия, или през другия, или през двата процепа. Това изчерпва всички възможности. Наблюдавайки телескопи, трябва да видим едно от следните: светкавица в левия телескоп и липса на светкавица в десния, което показва, че фотонът е преминал през левия процеп; или светкавица от десния телескоп и липса на светкавица от левия телескоп, което показва, че фотонът е преминал през десния процеп; или слаби отблясъци с половин интензитет от двата телескопа, което показва, че фотонът е преминал през двата процепа. Това са всички възможности. Квантовата механика ни казва какво получаваме на екрана: крива 4r, която е точно като интерференцията на две симетрични вълни, идващи от нашите процепи. Квантовата механика казва и това, което получаваме при наблюдение на фотони с телескопи: крива 5r, която точно съответства на точкови частици, преминали през един или друг процеп и влезли в съответния телескоп. Нека обърнем внимание на разликата в конфигурациите на нашата експериментална настройка, определена от нашия избор. Ако решим да оставим екрана на място, получаваме разпределение на частиците, съответстващо на интерференцията на две хипотетични вълни от процепите. Бихме могли да кажем (макар и с голямо нежелание), че фотонът се движи от източника си към екрана през двата процепа. От друга страна, ако изберем да скрием екрана, получаваме разпределение на частиците в съответствие с двата максимума, които получаваме, ако наблюдаваме движението на точкова частица от източника през един от процепите до съответния телескоп. Частицата се "появява" (виждаме светкавица) в един или друг телескоп, но не в която и да е друга точка между тях по посока на екрана. Обобщавайки, правим избор - дали да разберем през кой процеп е преминала частицата - като изберем или не изберем използването на телескопи за откриване. Отлагаме този избор за момент след товакато частица, „преминала през един от процепите или двата процепа“, така да се каже. Изглежда парадоксално късното ни решение дали да получим такава информация или не сам определя, така да се каже, дали частицата е преминала през един процеп или през двата. Ако предпочитате да разсъждавате по този начин (а аз не го препоръчвам), частицата проявява след факта поведението на вълната, ако решите да използвате екрана; също така частицата проявява ex post facto поведение като точков обект, ако решите да използвате телескопи. По този начин нашият забавен избор на това как е била открита частицата изглежда ще определи как частицата действително се държи преди регистрацията.
(Рос Роудс, Класически експеримент с отложен избор на Уилър, преведен от P.V. Kurakin,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm). Несъответствието на квантовия модел изисква да се зададе въпросът "Може би все още се върти?" Моделът на дуализма частица-вълна отговаря ли на реалността? Създава се впечатлението, че квантът не е нито частица, нито вълна.

Защо топката отскача?

Но защо трябва да считаме гатанката на интерференцията за основна загадка на физиката? Има много мистерии във физиката, в другите науки и в живота. Какво е толкова специалното в смущенията? В света около нас има много явления, които само на пръв поглед изглеждат разбираеми, обяснени. Но щом преминете през тези обяснения стъпка по стъпка, всичко се обърква, възниква задънена улица. Защо те са по-лоши от намесата, по-малко мистериозни? Помислете например за толкова познато явление, с което всеки се е сблъсквал в живота: подскачането на гумена топка, хвърлена върху асфалта. Защо скача, когато се удря в асфалта? Очевидно при удряне в асфалта топката се деформира и компресира. В този случай налягането на газа в него се увеличава. В стремежа си да се изправи, да възстанови формата си, топката притиска асфалта и се отблъсква от него. Това, изглежда, е всичко, причината за скока е изяснена. Нека обаче да разгледаме по-отблизо. За простота ще оставим без разглеждане процесите на компресиране на газ и преоформяне на топката. Нека да преминем направо към разглеждането на процеса в точката на контакт между топката и асфалта. Топката отскача от асфалта, защото две точки (на асфалта и на топката) си взаимодействат: всяка от тях притиска другата, отскача от нея. Изглежда, че тук всичко е просто. Но нека си зададем един въпрос: какъв е този натиск? Как изглежда"? Да влезем по-дълбоко молекулярна структуравещества. Гумената молекула, от която е направена топката, и каменната молекула в асфалта се притискат една към друга, тоест се стремят да се отблъснат. И отново всичко изглежда просто, но изглежда нов въпрос: каква е причината, източникът на феномена "сила", който принуждава всяка една от молекулите да се отдалечи, да изпита принудата да се отдалечи от "съперника"? Очевидно атомите на каучуковите молекули се отблъскват от атомите, които изграждат камъка. Ако е още по-кратък, по-опростен, тогава един атом се отблъсква от друг. И пак: защо? Преминаваме към атомната структура на материята. Атомите са изградени от ядра и електронни обвивки. Нека отново да опростим проблема и да приемем (съвсем разумно), че атомите се отблъскват или от обвивките си, или от ядрата си, в отговор на нов въпрос: как точно се случва това отблъскване? Например, електронните обвивки могат да бъдат отблъснати поради равните им електрически заряди, тъй като подобни заряди се отблъскват. И пак: защо? Как се случва това? Какво кара два електрона да се отблъскват един друг, например? Необходимо е да се отива все по-дълбоко в структурата на материята. Но вече тук е доста забележимо, че всяко от нашите изобретения, всяко ново обяснение физическимеханизмът на отблъскване ще се изплъзва все повече и повече, като хоризонта, въпреки че формалното, математическо описание винаги ще бъде точно и ясно. И по този начин винаги ще виждаме, че отсъствието физическиописанието на механизма на отблъскване не прави този механизъм, неговия междинен модел, абсурден, нелогичен, противоречащ на здравия разум. Те са малко опростени, непълни, но логичен, разумен, смислен... Това е разликата между обяснението на намесата и обяснението на много други явления: описанието на намесата в самата си същност е нелогично, неестествено, противно на здравия разум.

Квантово заплитане, нелокалност, локален реализъм на Айнщайн

Помислете за друго явление, което се счита за противоречащо на здравия разум. Това е една от най-удивителните мистерии на природата – квантово заплитане (ефект на заплитане, заплетеност, неразделност, нелокалност). Същността на явлението се крие във факта, че две квантови частици след взаимодействие и последващо разделяне (разпространението им в различни области на пространството) запазват някаква информационна връзка помежду си. Най-известният пример за това е така нареченият EPR парадокс. През 1935 г. Айнщайн, Подолски и Розен изразяват идеята, че например два свързани фотона в процеса на разделяне (разширяване) запазват подобно подобие на информационна връзка. В този случай квантовото състояние на един фотон, например поляризация или спин, може незабавно да бъде прехвърлено на друг фотон, който в този случай става аналог на първия и обратно. Извършвайки измерване на една частица, в същия момент ние незабавно определяме състоянието на друга частица, независимо колко далеч са тези частици една от друга. По този начин връзката между частиците е фундаментално нелокална. Същността на нелокалността в квантовата механика руски физикДоронин формулира следното: „Що се разбира под нелокалност в QM, в научната общност, вярвам, има известен консенсус по този въпрос. Това се нарича принцип на локалност на Айнщайн.) Принципът на локалния реализъм гласи, че ако две системи A и B са пространствено разделени, след това за пълно описание физическа реалност, действията, извършвани върху система А, не трябва да променят свойствата на система Б. „Обърнете внимание, че основната разпоредба на локалния реализъм в горната интерпретация е отричането на взаимното влияние на пространствено разделени системи една върху друга. Основната разпоредба на Айнщайн локален реализъм е невъзможността за влиянието на два пространствено разделени Айнщайн в описания EPR парадокс приема косвена зависимост на състоянието на частиците.Тази зависимост се формира в момента на заплитане на частиците и продължава до края на експеримента. , и тези състояния се „съхраняват“ в определени елементи на физическата реалност, описани с „допълнителни параметри“, тъй като измерванията върху разделени системи не могат да си влияят едно на друго: „Но едно предположение ми изглежда неоспоримо. Истинското състояние на нещата (състоянието) на системата S 2 не зависи от това какво се прави със системата S 1, пространствено отделена от нея. " операции на първата система, не могат да бъдат получени реални промени във втората система. "Въпреки това , в действителност, измерванията в системи, които са отдалечени една от друга, някак си влияят едно на друго. Ален Аспект описа това влияние по следния начин:" i. Фотонът ν 1, който не е имал изрично дефинирана поляризация преди измерването си, получава поляризацията, свързана с резултата, получен по време на измерването му: това не е изненадващо. ii. Когато се извърши измерването при ν 1, фотонът ν 2, който не е имал специфична поляризация преди това измерване, се проектира в състояние на поляризация, успоредно на резултата от измерването при ν 1. Това е много изненадващо, тъй като тази промяна в описанието на ν 2 настъпва моментално, независимо от разстоянието между ν 1 и ν 2 по време на първото измерване. Тази картина противоречи на относителността. Според Айнщайн, събитие в даден регион на пространство-времето не може да бъде повлияно от събитие, случило се в пространство-времето, което е разделено от интервал, подобен на пространството. Неразумно е да се опитвате да намерите по-приемливи снимки, за да "разберете" корелациите на EPR. Това е картината, която разглеждаме сега. „Тази картина се нарича „нелокалност“. Измерванията се прилагат едно към друго с свръхсветлинна скорост, но в същото време като такъв няма пренос на информация между частиците. Оказва се, че има влияние на измерванията едно върху друго, но няма прехвърляне на това влияние. Въз основа на това се стига до заключението, че нелокалността по същество не противоречи на специалната теория на относителността. Преданата (условна) информация между EPR частици понякога се нарича "квантова информация". И така, нелокалността е явление, противоположно на местния реализъм (локализъм) на Айнщайн. В същото време за местния реализъм само едно нещо се приема за даденост: липсата на традиционна (релативистка) информация, предавана от една частица на друга. В противен случай трябва да се говори за „призрачно действие от разстояние“, както го нарече Айнщайн. Нека разгледаме по-отблизо това "действие на далечни разстояния", доколко то противоречи на специалната теория на относителността и самия локален реализъм. Първо, „призрачното действие на далечни разстояния“ не е по-лошо от квантово-механичната „нелокалност“. Всъщност нито има, нито има, като такова, предаване на релативистична (подсветлинна скорост) информация. Следователно „действието от разстояние“ не противоречи на специалната теория на относителността, както и на „нелокалността“. Второ, призрачното „действие от разстояние“ не е по-призрачно от квантовата „нелокалност“. Всъщност каква е същността на нелокалността? В "изхода" към друго ниво на реалността? Но това не означава нищо, а само позволява различни мистични и божествени разширени интерпретации. Няма никакъв разумен и разгърнат физическинелокалността няма описание (и още повече, обяснение). Има само едно просто изказване на факта: две измерения корелирани... А какво ще кажете за „призрачното действие от разстояние“ на Айнщайн? Да, точно същото: няма разумно и развито физическо описание, същото просто изявление на факта: две измерения свързанизаедно. Въпросът всъщност се свежда до терминологията: нелокалност или призрачно действие от разстояние. И признанието, че нито едното, нито другото от специалната теория на относителността формално противоречи. Но това не означава нищо повече от последователността на самия локален реализъм (локализъм). Основното му твърдение, формулирано от Айнщайн, несъмнено остава валидно: в релативисткия смисъл няма взаимодействие между системите S 2 и S 1, хипотезата за „призрачно действие на далечни разстояния“ не внася и най-малките противоречия в местния реализъм на Айнщайн . И накрая, самият опит за отхвърляне на "призрачно действие от разстояние" в локалния реализъм логично изисква същото отношение към неговия квантово-механичен аналог - нелокалността. В противен случай се превръща в двоен стандарт, в необоснован двоен подход към двете теории („Каквото е позволено на Юпитер, не е позволено на бик”). Малко вероятно е този подход да заслужава сериозно разглеждане. Така хипотезата за местния реализъм на Айнщайн (локализъм) трябва да бъде формулирана в по-пълна форма: „Истинското състояние на системата S 2 в релативистки смисъл не зависи от това какво се прави със системата S 1, пространствено отделена от нея. „Като се вземе предвид това малко, но важно изменение, всички препратки към нарушения на неравенствата на Бел (вж.), като аргументи, опровергаващи местния реализъм на Айнщайн, който ги нарушава с същия успех като квантовата механика. Както виждаме, в квантовата механика е описана същността на явлението нелокалност външни признаци, но вътрешният му механизъм не е обяснен, което послужи като основа за твърдението на Айнщайн за непълнотата на квантовата механика. В същото време явлението заплитане може да има напълно просто обяснение, което не противоречи нито на логиката, нито на здравия разум. Тъй като две квантови частици се държат така, сякаш "знаят" за състоянието на една друга, предават една на друга някаква неуловима информация, може да се предположи, че предаването се осъществява от някакъв "чисто материален" носител (не материален). Този въпрос има дълбока философска основа, свързана с основите на реалността, тоест първичната субстанция, от която е създаден целият ни свят. Всъщност това вещество трябва да се нарече материя, придавайки му свойства, които изключват прякото му наблюдение. Цялото Светъте изтъкан от материя и можем да го наблюдаваме само чрез взаимодействие с тази тъкан, която е извлечена от материята: материя, полета. Без да навлизаме в детайлите на тази хипотеза, само подчертаваме, че авторът отъждествява материя и етер, като ги смята за две имена на едно и също вещество. Невъзможно е да се обясни структурата на света чрез отхвърляне на основния принцип – материята, тъй като дискретността на материята сама по себе си противоречи както на логиката, така и на здравия разум. Няма разумен и логичен отговор на въпроса: какво има между дискретната материя, ако материята е основният принцип на всичко съществуващо. Следователно, допускането, че материята има свойства, проявенкато мигновено взаимодействие на отдалечени материални обекти е съвсем логично и последователно. Две квантови частици взаимодействат помежду си на по-дълбоко ниво - материалното, предавайки един на друг по-фина информация, която е неуловима на материално ниво, която не е свързана с материал, поле, вълна или друг носител, и регистрирането на което е директно принципно невъзможно. Феноменът нелокалност (неразделност), въпреки че няма изрично и ясно физическо описание (обяснение) в квантова физика, въпреки това е достъпен за разбиране и обяснение като реален процес. По този начин взаимодействието на заплетени частици, като цяло, не противоречи нито на логиката, нито на здравия разум и допуска, макар и фантастично, но по-скоро последователно обяснение.

Квантова телепортация

Друго интересно и парадоксално проявление на квантовата природа на материята е квантовата телепортация. Терминът "телепортация", взет от научната фантастика, сега е широко използван в научна литература и на пръв поглед създава впечатление за нещо нереално. Квантова телепортация означава моментално прехвърляне на квантово състояние от една частица на друга, отдалечена на голямо разстояние. Самото телепортиране на частицата, пренос на маса, в този случай не се случва. Въпросът за квантовата телепортация е повдигнат за първи път през 1993 г. от групата на Бенет, която, използвайки парадокса на EPR, показа, че по принцип заплетените (заплетени) частици могат да служат като вид информационен „транспорт“. Като прикачите трета - "информационна" - частица към една от заплетените частици, можете да прехвърлите нейните свойства на друга и дори без да измервате тези свойства. Внедряването на EPR канала беше извършено експериментално, като на практика беше доказана приложимостта на принципите на EPR за пренос на поляризационни състояния между два фотона през оптични влакна през третия на разстояния до 10 километра. Според законите на квантовата механика, фотонът няма точна стойност на поляризация, докато не бъде измерен от детектор. По този начин измерването преобразува набора от всички възможни поляризации на фотони в произволна, но много специфична стойност. Измерването на поляризацията на един фотон от заплетена двойка води до факта, че вторият фотон, независимо колко далеч е, моментално се появява съответна - перпендикулярна на него - поляризация. Ако външен фотон се "смеси" в един от двата оригинални фотона, се образува нова двойка, нова свързана квантова система. След като измерите параметрите му, можете незабавно да предавате, доколкото искате - телепортиране - посоката на поляризация вече не е оригиналната, а външен фотон. По принцип, на практика всичко, което се случва с единия фотон от двойка, трябва незабавно да повлияе на другия, променяйки свойствата му по съвсем определен начин. В резултат на измерването вторият фотон от оригиналната свързана двойка също придоби някаква фиксирана поляризация: копие от първоначалното състояние на „фотона на пратеника“ беше предадено на отдалечения фотон. Най-трудното беше да се докаже, че квантовото състояние наистина е телепортирано: това изисква да се знае точно как са инсталирани детекторите при измерване на общата поляризация и изискваше внимателна синхронизация. Опростената схема на квантовата телепортация може да се представи по следния начин. Алис и Боб (конвенционални знаци) получават един фотон от двойка заплетени фотони. Алис има частица (фотон) в (непознато за нея) състояние А; фотон от двойка и фотонът на Алис взаимодействат („заплитат се“), Алис прави измерване и определя състоянието на система от два фотона, която има. Естествено, първоначалното състояние А на фотона на Алис в този случай се унищожава. Въпреки това, един фотон от двойка заплетени фотони, който се оказва при Боб, преминава в състояние А. По принцип Боб дори не знае, че е настъпил акт на телепортация, така че е необходимо Алис да предаде информация за това на него по обичайния начин. Математически, на езика на квантовата механика, това явление може да се опише по следния начин. Диаграма на устройство за телепортация е показана на фигурата:

Фиг. 6. Инсталационна схема за квантова телепортация на фотонно състояние

„Началното състояние се определя от израза:

Тук се приема, че първите два (отляво надясно) кубита принадлежат на Алис, а третият на Боб. След това Алис предава двата си кубита CNOT- порта. В този случай се получава състоянието | Ψ 1>:

След това Алис преминава първия кубит през портата на Адамар. В резултат на това състоянието на разглежданите кубити | Ψ 2> ще има вида:

След като прегрупираме членовете в (10.4), наблюдавайки избраната последователност от кубити, принадлежащи на Алис и Боб, получаваме:

Това показва, че ако, например, Алис извърши измервания на състоянията на своята двойка кубити и получи 00 (тоест M 1 = 0, M 2 = 0), тогава кубитът на Боб ще бъде в състояние | Ψ>, че е в това състояние, което Алис искаше да даде на Боб. В общия случай, в зависимост от резултата от измерването на Алис, състоянието на кубита на Боб след процеса на измерване ще бъде определено от едно от четирите възможни състояния:

Въпреки това, за да разбере в кое от четирите състояния се намира неговият кубит, Боб трябва да получи класическа информация за резултата от измерването на Алис. Веднага щом Боб научи резултата от измерването на Алис, той може да получи състоянието на оригиналния кубит на Алис | Ψ> чрез извършване на квантовите операции, съответстващи на схема (10.6). Така че, ако Алис му каже, че резултатът от нейното измерване е 00, тогава Боб не трябва да прави нищо със своя кубит - той е в състояние | Ψ>, тоест резултатът от прехвърлянето вече е постигнат. Ако измерването на Алис даде резултат 01, тогава Боб трябва да действа върху своя кубит с гейт х... Ако измерването на Алис дава 10, тогава Боб трябва да използва портата З... И накрая, ако резултатът е 11, тогава Боб трябва да действа с гейтс. X * Zза да получите преминатото състояние | Ψ>. Обобщената квантова верига, описваща явлението телепортация, е показана на фигурата. Съществуват редица обстоятелства за феномена телепортация, които трябва да бъдат обяснени, като се вземат предвид общите физически принципи. Например, може да се създаде впечатлението, че телепортацията позволява прехвърлянето на квантово състояние мигновено и следователно по-бързо от скоростта на светлината. Това твърдение е в пряко противоречие с теорията на относителността. Въпреки това, във феномена телепортация няма противоречие с теорията на относителността, тъй като за да извърши телепортация, Алис трябва да предаде резултата от измерването си по класическия комуникационен канал, а телепортацията не предава никаква информация. ”Феноменът. на телепортацията ясно и логично следва от формализма на квантовата механика.Очевидно в основата на това явление, неговото „ядро” е заплитането. Следователно телепортацията е логична, както и заплитането, тя се описва лесно и просто математически, без да генерира каквото и да било противоречия или с логиката, или със здравия разум.

Неравенството на Бел

беше казано за необосновани препратки към нарушенията на неравенствата на Бел като аргументи, опровергаващи местния реализъм на Айнщайн, който ги нарушава също толкова добре, колкото и квантовата механика. Статията на Д. С. Бел за парадокса на EPR беше убедително математическо опровержение на аргументите на Айнщайн за непълнотата на квантовата механика и формулираните от него разпоредби на така наречения „локален реализъм“. От датата на публикуване на статията през 1964 г. до наши дни аргументите на Бел, по-известни под формата на "неравенствата на Бел", служат като най-често срещаният и основен аргумент в спора между концепцията за нелокалност на квантовата механика и цял клас теории, базирани на "скрити променливи" или "допълнителни параметри". В същото време възраженията на Бел трябва да се разглеждат като компромис между специалната теория на относителността и експериментално наблюдавания феномен на заплитане, който има всички видими признаци на мигновената зависимост на две отделни системи. Този компромис днес е известен като нелокалност или неразделност. Нелокалността всъщност отрича разпоредбите на традиционната теория на вероятностите за зависими и независими събития и обосновава нови положения - квантова вероятност, квантови правила за изчисляване на вероятността за събития (събиране на амплитуди на вероятностите), квантова логика. Такъв компромис служи като основа за появата на мистични възгледи за природата. Помислете за много интересния извод на Бел от неговия анализ на парадокса на EPR: „В квантовата теория с допълнителни параметри, за да се определят резултатите от отделните измервания без промяна на статистическите прогнози, трябва да има механизъм, чрез който настройката на едно измервателно устройство може да повлияе отчитането на друг отдалечен инструмент. Освен това, участващият сигнал трябва да се разпространява мигновено, така че такава теория да не може да бъде инвариантна на Лоренц." И Айнщайн, и Бел изключват свръхсветлинните взаимодействия между частиците. Бел обаче убедително опроверга аргументите на Айнщайн за „допълнителни параметри“, макар и с цената на допускането на някакъв свръхсветлинен „настройващ механизъм“. За да се запази инвариантността на Лоренц на теорията, са видими два начина: да се признае мистицизма на нелокалността или... съществуването на нематериална субстанция, която свързва частиците. Предположението за мигновено предаване на досега неуловима, нерегистрирана експериментално „квантова информация“ позволява на човек да се откаже от мистицизма в полза на логиката и здравия разум и валидността на специалната теория на относителността. Въпреки че цялостното обяснение изглежда фантастично.

Противоречието между квантовата механика и SRT

По-горе беше казано за формалното признаване на липсата на противоречие между квантовата механика - феномена на нелокалност, заплитане и специалната теория на относителността. Феноменът на заплитане обаче позволява по принцип да се организира експеримент, който може ясно да покаже, че часовниците, движещи се един спрямо друг, работят синхронно. Това означава, че твърдението на SRT, че движещият се часовник изостава, е погрешно. Има основателни причини да се смята, че съществува неизбежно противоречие между квантовата теория и специалната теория на относителността по отношение на скоростта на предаване на взаимодействията и квантовата нелокалност. Позицията на квантовата теория за моментността на колапса на вектора на състоянието противоречи на постулата на SR за ограничената скорост на предаване на взаимодействие, тъй като има начин да се използва колапсът за генериране на синхронизиращ сигнал, който всъщност е информационен сигнал който незабавно се разпространява в пространството. Оттук следва, че една от теориите е квантова или специална теория на относителността, или и двете теории изискват ревизия по въпроса за скоростта на трансфер на взаимодействие. За квантовата теория това е отхвърлянето на квантовата корелация на заплетените частици (нелокалност) с мигновеността на срива на вълновата функция на всяко разстояние; за SRT това е границата на скоростта на предаване на взаимодействието. Същността на квантовата синхронизация е следната. Две заплетени частици (фотони) моментално придобиват свои собствени състояния, когато общата вълнова функция колапсира – това е позицията на квантовата механика. Тъй като има поне един IFR, в който всеки от фотоните получава собствено състояние в измервателното устройство, няма разумна причина да се твърди, че има други IFR, в които тези състояния на фотоните са получени навънизмервателни уреди. Оттук и неизбежният извод, че се получава задействането на два метра едновременноот гледна точка всякакви ISO, тъй като за всякакви ISO и двата брояча работеха едновременнопоради срива на вълновата функция. По-специално, това означава, че вашият собствен метър неподвижен ISO работеше абсолютно едновременно с входящия глюкомер движещ се IFR, тъй като квантовите заплетени частици (фотони) в момента на колапса са били в рамките на измервателните устройства и колапсът настъпва моментално. Използването на подписи (последователности от сигнали на измервателния уред) ви позволява впоследствие да покажете синхронизацията на часовника. Както виждаме, дори едно толкова ясно наблюдавано противоречие между двете водещи физични теории допуска напълно логично решение (включително и експериментална проверка), което по никакъв начин не противоречи на здравия разум. Трябва обаче да се отбележи, че самият феномен на квантовата синхронизация се оказа извън разбирането на всички опоненти, с които се обсъждаше.

Мистериите на египетските пирамиди

От ученически години ни учеха, че известните Египетски пирамидиса построени от ръцете на египтяните от познатите ни династии. Въпреки това, научните експедиции, организирани днес от А. Ю. Скляров, изтъкват много несъответствия и противоречия в подобни възгледи за произхода на пирамидите. Освен това бяха открити противоречия в интерпретациите на появата на подобни структури в други части на света. Експедициите на Скляров си поставят доста фантастични задачи: „основното е да намерим това, което търсихме - признаци и следи от високоразвита цивилизация, коренно различна по способности и технологии, овладяни от нея от това, което всички народи на Мезоамерика са били известни на историците " След като разкритикува основните обяснения на длъжностното лице историческа наука появата на удивителни древни структури, той стига до убедително заключение за техния напълно различен произход: "Всеки е чел и" знае "за прочутите египетски обелиски. Но те знаят какво? от които са направени; описание на тяхното величие; изявление за версията на производство, доставка и монтаж на място. Можете дори да намерите опции за превод на надписите върху тях. Но е малко вероятно там, където ще намерите споменаване на факта, че на същите обелиски много често можете да намерите тесни декоративни разрези (дълбочина около сантиметър и ширина само няколко милиметра на входа и практически нула в дълбочина), които в днешно време нито един супер перфектен инструмент не може да повтори. И това е в нашето време на високи технологии!“ Всичко това е заснето на филм, показано в близък план, всякакви съмнения относно автентичността на показаното са изключени. Кадрите са невероятни! А изводите, направени въз основа на анализа на елементите на конструкциите, разбира се, са недвусмислени и безспорни: „Оттук неизбежно и автоматично следва, че само тези, които разполагаха с подходящия инструмент, биха могли да го направят. Това е времето. който е имал машинно производство (и изобщо не Това са двама. Този, който е имал производствена база за създаване на такъв инструмент. Това е трима. Този, който е имал подходящото енергийно снабдяване както за работата на този инструмент, така и за работата на цялата база, произвеждаща инструмента. Това са четирима. които са имали подходящите познания. Това са пет. И така нататък, и така нататък. В резултат получаваме цивилизация, която превъзхожда нашата модерна както по знания, така и по технологии. Фантазия ? .. Но процепът е истински !!! " Трябва да сте патологичен Тома Невярващия, за да отречете наличието на следи от високи технологии, и да сте невероятен визионер, за да припишете всички тези произведения на древните египтяни (и други народи, на чиято територия са открити структури). Въпреки цялата фантастична природа на древните структури в Египет, Мексико и други региони, външният им вид може да бъде обяснен без никакви противоречия с логика и здрав разум. Тези обяснения противоречат на общоприетото тълкуване за произхода на пирамидите, но по принцип са реални. Дори предположението, че извънземни посещават Земята и строят пирамиди от тях, не противоречи на здравия разум: въпреки цялата фантастичност на тази идея, тя можеше да се случи. Нещо повече, това обяснение е много по-логично и разумно от приписването на строителството на древните, слабо развити цивилизации.

И да предположим невероятното?

Така че, както е показано, много от дори най-удивителните природни феномени могат да бъдат напълно обяснени от гледна точка на логиката и здравия разум. Очевидно можете да намерите много повече такива мистерии и явления, които все пак ви позволяват да дадете поне някакво логично или последователно обяснение. Но това не се отнася за намесата, която при обяснението се сблъсква с непреодолими противоречия с логиката и здравия разум. Нека се опитаме да формулираме поне някакво обяснение, макар и фантастично, безумно, но базирано на логика и здрав разум. Да приемем, че фотонът е вълна и нищо друго, че няма общопризната дуалност вълна-частица. Въпреки това, фотонът е вълна не в традиционната си форма: не е просто електромагнитна вълнаили вълната на Де Бройл, и нещо по-абстрактно, абстрактно - вълна. Тогава това, което наричаме частица и, изглежда, дори се проявява като частица - всъщност, в известен смисъл, коагулация, колапс, "смърт" на вълната, процедурата за поглъщане на фотонна вълна, процесът на изчезване на фотонна вълна. Сега нека се опитаме да обясним някои от явленията от тази ненаучна, дори абсурдна гледна точка. Експериментирайте с интерферометър на Мах-Цендер.На входа на интерферометъра фотон - "нито вълна, нито частица" се разделя на две части. В истинския смисъл на думата. Половин тон се движи по едното рамо, а половин тон се движи по другото. На изхода на интерферометъра фотонът отново се събира в едно цяло. Засега това е само схематично описание на процеса. Сега да предположим, че един от пътищата на фотона е блокиран. При контакт с препятствие, полуфотон "кондензира" в цял фотон. Това се случва в една от двете точки в пространството: или в точката на контакт с препятствие, или в далечна точка, където в този момент е била другата му половина. Но къде точно? Ясно е, че поради квантовата вероятност е невъзможно да се определи точното място: там или тук. В този случай системата от два полуфотона се разрушава и се „слива“ в оригиналния фотон. Със сигурност се знае само, че сливането се случва в точката, където се намира един от полуфотоните и че полуфотоните се сливат заедно със свръхсветлинна (моментална) скорост - точно както заплетените фотони приемат корелирани състояния. Ефектът, описан от Пенроуз, със смущения на изхода на интерферометъра на Мах-Цендер. Фотонът и полуфотоните също са вълни, така че всички вълнови ефекти се обясняват от тази гледна точка просто: „ако и двата маршрута са отворени (и двата с еднаква дължина), тогава фотонът може да достигне само A“ поради интерференцията на половината -фотонни вълни. „Блокирането на един от маршрутите позволява на фотон да достигне до детектор B“ точно по същия начин, както когато фотонната вълна преминава през сплитер (разделител на лъча) в интерферометър – тоест тя се разделя на два полуфотона и впоследствие кондензиран на един от детекторите - A или B. В този случай средно всеки втори фотон идва до изходния делител в "сглобен вид", тъй като припокриването на един от пътищата причинява "сглобяване" на фотона или в втория канал или на препятствие. Напротив, „ако и двата маршрута са отворени, тогава фотонът по някакъв начин „знае”, че не му е позволено да удари детектор B и следователно е принуден да следва два маршрута наведнъж”, в резултат на което две полу- фотоните пристигат в изходния делител, които и се намесват в делителя, удряйки или детектор А или детектор В. Експериментирайте с два прореза.Падайки върху процепите, фотон - "нито вълна, нито частица", както по-горе, се разделя на две части, на два полуфотона. Преминавайки през процепите, полуфотоните се намесват традиционно като вълни, давайки съответни ивици на екрана. Когато един от процепите е затворен (на изхода), тогава полуфотоните също "кондензират" върху един от тях според законите на квантовата вероятност. Тоест фотонът може да бъде „събран“ в едно цяло както на щепсела – на първия полуфотон, така и на мястото на втория полуфотон в момента, в който първият е докоснал този щепсел. В този случай по-нататъшното движение на "кондензирания" фотон продължава по традиционния за квантовия вълнов фотон начин. Феноменът на отложен избор.Както в предишния пример, полуфотоните преминават през процепите. Интерференцията работи по същия начин. Ако след като полуфотоните преминат през процепите, смените рекордера (екран или окуляри), нищо особено няма да се случи за полуфотоните. Ако по пътя си срещнат екран, те се намесват, „събират се“ в един в съответната точка от пространството (екран). Ако се срещне окуляр, тогава, според законите на квантовата вероятност, полуфотоните ще се "съберат" в цял фотон на един от тях. Квантовата вероятност няма значение кой от полуфотоните да "кондензира" фотона в едно цяло. В окуляра наистина ще видим със сигурност, че фотонът е минал през определен процеп. Заплитане.Квантовите частици - вълните в момента на взаимодействие и последващо разделяне, например, запазват своето "сдвояване". С други думи, всяка от частиците се „разпръсква“ едновременно в две посоки под формата на получастици. Тоест две получастици - половината от първата частица и половината от втората частица - се отстраняват в едната посока, а другите две половини в другата. В момента на колапса на вектора на състоянието всяка от получастиците „колапсира“, всяка от „собствената“ си страна, мигновено, независимо от разстоянието между частиците. Съгласно правилата на квантовите изчисления, в случай на фотони е възможно да се завърти поляризацията на една от частиците без колапс на вектора на състоянието. В този случай трябва да се получи завъртане на взаимните посоки на поляризация на заплетените фотони: в случай на колапс ъгълът между тяхната поляризация вече няма да бъде кратен на правилния. Но това може да се обясни и например с неравенството на "половините". Фантастично? луд? Ненаучно? Явно е така. Освен това тези обяснения явно противоречат на онези експерименти, в които квантовите частици се проявяват точно като кванти, например еластични сблъсъци. Но такава е цената на стремежа да се придържаме към логиката и здравия разум. Както виждате, намесата не е подходяща за това, тя противоречи както на логиката, така и на здравия разум в непропорционално по-голяма степен от всички разглеждани тук феномени. "Сърцето на квантовата механика", квинтесенцията на принципа на квантовата суперпозиция, е неразрешима енигма. И като се има предвид, че интерференцията всъщност е основен принцип, в една или друга степен се съдържа в много квантовомеханични изчисления, това е абсурдно, неразрешено Основната мистерия на квантовата физика .

ПРИЛОЖЕНИЯ

Тъй като при анализа на тайните на науката ще използваме такива основни понятия като логика, парадокс, противоречие, абсурд, здрав разум, трябва да се определи как ще тълкуваме тези понятия.

Формална логика

Като основен инструмент за анализ ние избираме апарата на формалната логика, който е в основата на всички останали класове логики по същия начин, както бинарното смятане е основа на всички изчисления (с други бази). Това е логиката на най-ниското ниво, по-простото, което е невъзможно да се мисли за нищо друго. Всички разсъждения и логически конструкции в крайна сметка се основават на тази основна, основна логика, се свеждат до нея. Оттук е неизбежен изводът, че всякакви разсъждения (конструкции) по своята същност не трябва да противоречат на формалната логика. логиката е:

1. Наука за общите закономерности на развитието на обективния свят и знанието.
2. Разумност, правилност на изводите.
3. Вътрешна закономерност. ( РечникРуски език Ушаков, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Логика - „нормативна наука за формите и методите на интелектуална познавателна дейност, осъществявана с помощта на езика. Специфичност логически законисе крие във факта, че те са твърдения, които са верни единствено по силата на тяхната логическа форма. С други думи, логическата форма на такива твърдения определя тяхната истинност, независимо от конкретизирането на съдържанието на техните нелогични термини.“ (В. Васюков, Енциклопедия „Кругосвет“, http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/ article/b/bf/1010920. htm) Между логически теориище ни е особено интересно некласическа логика - квантовалогика, която предполага нарушаване на законите на класическата логика в микросвета. До известна степен ще разчитаме на диалектическата логика, логиката на „противоречията“: „Диалектическата логика е философия, теория на истината(истина-процес, според Хегел), докато другите „логики” са специален инструмент за фиксиране и въплъщаване на резултатите от познанието. Инструментът е много необходим (например, нито една компютърна програма няма да работи без разчитане на математически и логически правила за изчисляване на предложения), но въпреки това е специален. ... Такава логика изучава законите на възникване и развитие от един източник на различни, понякога лишени не само външни прилики, но и противоречиви явления. Освен това за диалектическата логика противоречиее присъщо вече на самия източник на произхода на явленията. За разлика от формалната логика, която забранява подобни неща под формата на „закона на изключената трета“ (или A, или не-A - tertium non datur: Трето няма). Но какво можете да направите, ако светлината вече в основата си - светлината като "истина" - представлява едновременно вълна и частица (корпускул), които не могат да бъдат "разделени", на които е невъзможно дори при условията на най-сложния лабораторен експеримент ? "(В. Кудрявцев, Какво е диалектическа логика? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Здравият разум

В аристотеловия смисъл на думата - способността за разбиране на свойствата на даден обект чрез използването на други сетива. Убеждения, мнения, практическо разбиране на нещата, присъщи на „средния човек“. Говорено: добра, аргументирана преценка. Приблизителен синоним на логическото мислене. Първоначално здравият разум се разглеждаше като компонентумствена способност, която функционира по чисто рационален начин. (Оксфордски обяснителен речник по психология / редактиран от А. Ребер, 2002 г.,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Тук разглеждаме здравия разум единствено като съответствие на явленията по формална логика... Само противоречие с логиката в конструкциите може да послужи като основа за признаване на погрешност, непълнота на изводите или тяхната абсурдност. Както каза Юрий Скляров, обяснението реални фактичовек трябва да търси с помощта на логиката и здравия разум, колкото и странни, необичайни и „ненаучни“ да изглеждат тези обяснения на пръв поглед. Когато анализираме, залагаме на научния метод, който считаме за метод на проба и грешка. (Серебряни А.И., Научен метод и грешки, Природа, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) В същото време ние сме наясно, че самата наука се основава относно вярата: „всъщност всяко знание се основава на вяра в първоначалните предположения (които са взети априори, чрез интуиция и които не могат да бъдат рационално пряко и строго доказани), по-специално в следното:

(i) нашият ум може да разбере реалността,
(ii) нашите чувства отразяват реалността,
(iii) законите на логиката ". (V.S. Olkhovsky V.S., Как постулатите на вярата на еволюционизма и креационизма корелират със съвременните научни данни, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm)" Това самите учени признайте, че науката се основава на вярата, която не се различава качествено от религиозната вяра. "(Съвременна наука и вяра, http://www.vyasa.ru/philosophy/vedicculture/?id=82) дефиницията на здравия разум: " Здравият разум е набор от предразсъдъци, които придобиваме след навършване на осемнадесет години.” (http://www.marketer.ru/node/1098) може да ви откаже.

Противоречие

„Във формалната логика двойка противоречащи си съждения, тоест съждения, всяко от които е отрицание на другото. Противоречие се нарича и самият факт на появата на такава двойка съждения в хода на всякакви разсъждения или в рамките на рамката на всяка научна теория." (Голяма съветска енциклопедия, Рубрика, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) „Мисъл или позиция, несъвместима с друга, опровергаваща друга, непоследователност в мисли, твърдения и действия, нарушаване на логиката или истината "... (Тълковен речник на руския език от Ушаков, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) „логическата ситуация на едновременната истинност на две взаимно изключващи се дефиниции или твърдения (съждения) за едно и също Във формалната логика противоречието се счита за недопустимо според закона за противоречието. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Contradiction)

парадокс

"1) мнение, преценка, извод, рязко отклоняващ се от общоприетото, противно на" здравия разум "(понякога само на пръв поглед); 2) неочаквано явление, събитие, което не отговаря на обичайните представи; 3) в логиката - противоречие, което възниква при всяко отклонение Противоречието е синоним на термина "антиномия" - противоречие в закона - това е името на всеки аргумент, доказващ както истинността на тезата, така и истинността на нейното отричане. Често парадокс възниква, когато две взаимно изключващи се (противоречиви) съждения са еднакво доказуеми." (http://slovari.yandex.ru/dict/psychlex2/article/PS2/ps2-0279.htm) Тъй като парадоксът се счита за явление, което противоречи на общоприетите възгледи, в този смисъл парадоксът и противоречието са сходни. Ще ги разгледаме обаче отделно. Парадоксът е противоречие, но може да се обясни логично, достъпен е за здравия разум. Ще разглеждаме противоречието като неразрешима, невъзможна, абсурдна логическа конструкция, необяснима от гледна точка на здравия разум. В статията се търсят такива противоречия, които не просто са трудни за разрешаване, а достигат до абсурд. Обясняването им не е толкова трудно, но дори формулирането на проблема, описанието на същността на противоречието среща трудности. Как можеш да обясниш това, което дори не можеш да формулираш? Според нас експериментът с двоен процеп на Йънг е такъв абсурд. Установено е, че е изключително трудно да се обясни поведението на квантовата частица, когато се намесва в два процепа.

Абсурд

Нещо нелогично, нелепо, противно на здравия разум. - Един израз се счита за абсурден, ако не е външно противоречив, но от който все пак може да се изведе противоречие. - Едно абсурдно твърдение е смислено и поради непоследователността си е невярно. Логическият закон на противоречието говори за недопустимост както на утвърждаване, така и на отричане. - Абсурдно твърдение представлява пряко нарушение на този закон. В логиката доказателствата се разглеждат чрез reductio ad absurdum („свеждане до абсурд“): ако противоречието се изведе от определена позиция, тогава тази позиция е невярна. (Уикипедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) При гърците понятието абсурд означава логически задънена улица, тоест място, където разсъжденията отвеждат разсъждаващия до очевидно противоречие или, освен това, до очевидна глупост и следователно изисква друг път на мислене. Така абсурдът се разбираше като отричане на централния компонент на рационалността – логиката. (http://www.ec-dejavu.net/a/Absurd.html)

литература

1. Аспект А. Теоремата на "Бел: наивният възглед на експерименталист", 2001 г.,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Аспект: Ален Аспект, Теорема на Бел: наивен погледекспериментатор, (превод от английски от Путенихина П.В.), Квантова магия, 2007 г.
3. Bacciagaluppi G., Ролята на декохерентността в квантовата теория: Преведено от M.H. Shulman. - Институт по история и философия на науката и технологиите (Париж) -
   http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
4. Белински А.В., Квантова нелокалност и отсъствието на априорни стойности на измерените количества в експерименти с фотони, - Физ.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​Физика на квантовата информация. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Вълнови процеси в нехомогенни и нелинейни среди. Семинар 10. Квантова телепортация, Воронежски държавен университет, Научно-образователен център REC-010,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Доронин SI, "Нелокалност на квантовата механика", Форум по физика на магията, Сайт "Физика на магията", Физика, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I., Сайт „Физика на магията“, http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I., Квантови и мистични картини на света, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Квантова телепортация (излъчване на Гордън на 21 май 2002 г., 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Менски М.Б., Квантова механика: нови експерименти, нови приложения и нови формулировки на стари въпроси. - UFN, том 170, N 6, 2000
12. Пенроуз Роджър, Новият ум на краля: За компютрите, мисленето и законите на физиката: Trans. от английски / Често срещани изд. В. О. Малишенко. - М .: Редакция URSS, 2003 .-- 384 с. Превод на книга:
    Роджър Пенроуз, Новият ум на императора. Относно компютрите, умовете и законите на физиката. Oxford University Press, 1989.
13. Путенихин П.В., Квантова механика срещу SRT. - Самиздат, 2008 г.,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. Путенихин П.В., Когато неравенствата на Бел не са нарушени. Самиздат, 2008 г
15. Путенихин П.В., Коментари към заключенията на Бел в статията "Парадоксът на Айнщайн, Подолски, Розен". Самиздат, 2008 г
16. Скляров А., Древно Мексико без криви огледала, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Хокинг С., Разказвреме от голям взривдо черни дупки. - Санкт Петербург, 2001
18. Хокинг С., Пенроуз Р., Природата на пространството и времето. - Ижевск: Изследователски център "Регулярна и хаотична динамика", 2000, 160 стр.
19. Ципенюк Ю.М., Коефициентът на неопределеност или принципът на допълване? - М.: Природа, № 5, 1999, с. 90
20. Айнщайн А. Колекция научни трудовев четири тома. Том 4. Статии, рецензии, писма. Еволюция на физиката. М .: Наука, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Айнщайн А., Подолски Б., Росен Н. Може ли квантово-механичното описание на физическата реалност да се счита за пълно? / Айнщайн А. Собр. научни трудове, т. 3. М., Наука, 1966, с. 604-611,〉
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Лека намеса в опита на Юнг

Изкуство от Тим ​​Уайткамп (CC BY)

Екип от физици от Австралийския национален университет реализира мисловния експеримент на Уилър със забавен избор, като замени фотоните с ултрастудени, метастабилни хелиеви атоми. Новата работа потвърди класическите положения на принципа за допълване на Нилс Бор. публикуван в Физика на природата.

През 1978 г. Джон Арчибалд Уилър предлага по-усъвършенствана версия на класическия експеримент с два прореза на Юнг, който доказва вълновата природа на светлината. Според Юнг лъчът светлина се насочва към преграда с два тесни процепа. В този случай размерът на всеки процеп съответства приблизително на дължината на вълната на излъчваната светлина. Преминавайки през процепите, светлината удря прожекционния екран отзад. Ако фотоните показват изключително корпускулярни свойства, тогава екранът ще има две ярко осветени зони зад процепите и тъмна зона между тях. В същото време, ако фотоните проявяват вълнови свойства, тогава всеки процеп става вторичен източник на вълни. Тези вълни пречат и вместо две осветени ивици на прожекционния екран има много светли и тъмни зони. Освен това един от локалните максимуми на осветеност се намира там, където трябва да има тъмно място (ако фотонът е само частица).

Изглежда, че вълновата природа на светлината е експериментално доказана, но математически това означава, че фотон едновременно преминава през двата процепа. Тогава физиците се опитаха чрез измерване да определят през кой процеп действително лети един фотон. Оказа се, че в случай на наблюдение фотонът отново започва да действа като частица, сякаш "знае", че го наблюдават. Фактът на наблюдение изглежда унищожава вълнова функция... Обратно, щом няма наблюдение, фотонът отново започва да си пречи, действайки като вълна.

Посочвайки експериментално наблюдаваната дуалност вълна-частица, Нилс Бор постулира принципа на допълване. Той гласи, че ако наблюдател измерва свойствата на квантов обект като частица, тогава той се държи като частица. Ако се измерват неговите вълнови свойства, тогава за наблюдателя тя се държи като вълна. Следователно, за пълно описание на квантовомеханичните явления е необходимо да се използват две привидно противоречиви понятия, които в крайна сметка се оказват взаимно допълващи се, което е отразено в името на принципа.

За да се преодолее това противоречие и да се тества ефектът на наблюдателя, Уилър предложи да се използва интерферометър Mach - Zehnder. Състои се от четири огледала. Първият разделя потока светлина на два лъча, които след това се отразяват от две непрозрачни огледала и се събират отново в четвъртото огледало. От двете му страни има детектори. Фотоните трябва да се освобождават един по един.

Един фотон, сякаш, се разделя на два в първото огледало или, с други думи, проявява вълнови свойства. След това се отразява от две идеални огледала, отново се намесва в четвъртото полупрозрачно огледало и накрая удря един от детекторите. За всеки конкретен фотон се задейства само един от детекторите, но ако повторите експеримента много пъти, ще получите някакво нетривиално съотношение на броя на двата детектора. Тази връзка показва, че частицата, достигнала до четвъртото огледало, се държи като вълна. Ако се премахне четвъртото огледало, тогава съотношението между операциите ще бъде 50:50. Изглежда, че в момента на първото разделяне частицата вече е "решила" по кой път ще поеме.

Идеята на Уилър беше, че появата на четвъртото огледало в схемата се решава с помощта на генератор на случайни числа, след като фотонът влезе в интерферометъра, но преди да бъде погълнат от един от детекторите – т. нар. забавен избор. Така експериментаторите биха лишили фотона от възможността да "знае" дали се прави наблюдение или не и по този начин да определят неговото "поведение" - да се появи като частица или вълна. За първи път тази хипотетична схема е приложена едва през 2007 г.

Схема на интерферометър Mach - Zehnder

Изображение: Wikimedia Commons

Вляво е класическа диаграма на експеримента на Уилър. Вдясно е новото му изпълнение върху атоми и използване на лазерни импулси.

Изображение: Manning A.G. и др.

В новото изследване австралийски физици са използвали по-масивни частици - атоми, като по този начин тестват експерименталната схема на Уилър в напълно нови условия.

Учените са използвали ултрастудени хелиеви атоми, освобождавайки ги един по един от оптичен диполен капан. Под въздействието на гравитацията атомите започнаха да попадат в специален детектор под формата на микроканална плоча. Милисекунда след началото на падането, лазерният лъч "удря" атома, принуждавайки го да заеме суперпозиция на два диполни момента, насочени в противоположни посоки. Това беше аналогично на „първото разцепващо се огледало“ на Уилър.

Тогава учените решават дали да приложат втори лазерен импулс за рекомбиниране на двете състояния. Общо може да има два варианта на такова смесено състояние: първият под формата на сбор от две вълни, а вторият под формата на разлика. Кое от тях ще възникне, се определя от квантовия генератор на случайни числа. След прилагането на втория лазерен импулс вече не можеше да се каже със сигурност в кое от двете състояния се намира атомът. Общо бяха проведени повече от хиляда такива експериментални тестове.

Оказа се, че ако вторият лазерен импулс не се използва, тогава вероятността за откриване на всеки от диполните моменти е 0,5. В същото време след излагане на втория лазерен импулс се наблюдава ясен модел на интерференция, изразен под формата на синусоида, както в експеримента на Йънг.

Така се потвърди предположението на Нилс Бор, че няма смисъл да се приписва това или онова поведение на частиците - като вълни или като самите частици - преди измерването да бъде направено. Има обаче друго малко вероятно обяснение, че частиците по някакъв начин получават информация от бъдещето. Предполага се, че информацията може да се предава по-бързо от светлината, което е невъзможно от гледна точка на теорията на относителността.

• квантов обект (като електрон) може да бъде на повече от едно място едновременно. Тя може да бъде измерена като вълна, разпръсната в пространството, и може да бъде разположена в няколко различни точки по цялата вълна. Това се нарича свойство на вълната.
• квантов обект престава да съществува тук и спонтанно се появява там, без да се движи в пространството. Това е известно като квантов преход. По същество това е телепорт.
• проявлението на един квантов обект, причинено от нашите наблюдения, спонтанно засяга свързания обект близнак, независимо колко далеч е той. Избийте електрон и протон от атома. Каквото и да се случи с електрона, същото ще се случи и с протона. Това се нарича "квантово действие от разстояние".
• квантов обект не може да се прояви в обикновеното пространство-време, докато не го наблюдаваме като частица. Съзнанието разрушава вълновата функция на частицата.

Последният момент е интересен с това, че без съзнателен наблюдател, който кара вълната да се срине, тя ще остане без физическо проявление. Наблюдението не само смущава измервания обект, но и създава ефект. Това е потвърдено от така наречения експеримент с двоен процеп, при който присъствието на съзнателен наблюдател променя поведението на електрона, превръщайки го от вълна в частица. Така нареченият ефект на наблюдателя напълно надделява над това, което знаем за реалния свят. Между другото, ето една карикатура, в която всичко е ясно показано.

Както отбеляза ученият Дийн Радин, „ние принуждаваме електрона да заеме определена позиция. Ние сами правим резултатите от измерването." Сега се смята, че „не ние измерваме електрона, а машината, която стои зад наблюдението“. Но колата просто допълва нашето съзнание. Все едно да кажеш „не аз гледам този, който плува през езерото, а бинокълът“. Самата машина вижда не повече от компютър, който може да "слуша" песни чрез интерпретиране на звуковия сигнал.

Някои учени предполагат, че без съзнание Вселената ще съществува за неопределено време, като море от квантов потенциал. С други думи, физическата реалност не може да съществува без субективност. Няма физическа материя без съзнание. Тази забележка е известна като "" и е изведена за първи път от физика Джон Уилър. Всъщност всяка възможна вселена, която можем да си представим без съзнателен наблюдател, вече ще бъде с него. Съзнанието е основата на битието в този случай и е съществувало, вероятно, преди физическата вселена. Съзнанието буквално създава физически свят.

Тези открития гарантират огромни последици за това как разбираме връзката си с външен святи какви отношения можем да имаме с Вселената. Като живи същества ние имаме пряк достъп до всичко и основата на всичко, което съществува физически. Съзнанието ни позволява да направим това. „Ние създаваме реалност“ означава в този контекст, че нашите мисли създават перспектива за това какво сме в нашия свят, но ако го погледнете, за нас е важно да разберем точно този процес. Ние генерираме физическата вселена с нашата субективност. Тъканта на Вселената е съзнанието, а ние сме просто вълнички в морето на Вселената. Оказва се, че имаме късмета да изживеем чудото на такъв живот, а Вселената продължава да излива в нас част от своето самосъзнание.

„Мисля, че съзнанието е фундаментално. Смятам, че материята произлиза от съзнанието. Не можем да останем в безсъзнание. Всичко, за което говорим, всичко, което виждаме като съществуващо, постулира съзнанието." - Макс Планк, Нобелов лауреат и пионер на квантовата теория.