Skupina experimentátorov na čele so slávnym fyzikom Robertom Boydom (ktorý predovšetkým ako prvý uskutočnil „spomalenie svetla“ pri izbovej teplote) vynašla a implementovala schému, ktorá demonštruje prínos tzv. neklasické“ trajektórie k obrázku získanému, keď fotóny interferujú s tromi trhlinami.

Dvojštrbinová interferencia je klasický experiment, ktorý demonštruje vlnové vlastnosti svetla. Prvýkrát sa uskutočnilo v samom začiatkom XIX storočia Thomasom Jungom a stal sa jedným z hlavných dôvodov odmietnutia vtedy dominantnej korpuskulárnej teórie svetla.

Na začiatku 20. storočia sa však zistilo, že svetlo sa stále skladá z častíc nazývaných fotóny, no tieto častice majú záhadne aj vlnové vlastnosti. Vznikol koncept vlnovo-časticovej duality, ktorý sa rozšíril aj na častice hmoty. Najmä prítomnosť vlnových vlastností bola zistená v elektrónoch, neskôr v atómoch a molekulách.

V novej oblasti fyziky, ktorá vznikla ako výsledok - kvantovej mechanike - hrá výskyt interferometrického vzoru v experimente s dvoma štrbinami jednu z ústredných úloh. Richard Feynman teda vo svojich „Feynmanových prednáškach o fyzike“ píše, že tento jav, „ktorý je nemožné, absolútne, absolútne nemožné, vysvetliť klasickým spôsobom. Tento jav skrýva samotnú podstatu kvantovej mechaniky."

Dvojštrbinový experiment demonštruje jeden z ústredných konceptov kvantovej fyziky – kvantovú superpozíciu. Princíp kvantovej superpozície hovorí, že ak určitý kvantový objekt (napríklad fotón alebo elektrón) môže byť v určitom stave 1 a v určitom stave 2, potom môže byť aj v stave, ktorý je v určitom zmysle , čiastočne stav 1 aj stav 2 , tento stav sa nazýva superpozícia stavov 1 a 2. V prípade štrbín môže častica prejsť jednou štrbinou alebo možno aj druhou, ale ak sú obe štrbiny otvorené, potom častica prejde oboma a ukáže sa, že je v stave superpozície častice, ktorá prešla štrbinou 1 "A" častice prechádzajúce štrbinou 2".

Okrem toho je zohľadnenie neklasických trajektórií dôležité pre ďalší smer modernej základnej fyziky. Jedným z hlavných nevyriešených problémov, ktorým vedci čelia, je zjednotenie kvantovej teórie s teóriou gravitácie. Na ceste sú zásadné ťažkosti, ktoré sa podľa mnohých dajú prekonať iba úpravou jednej z týchto teórií alebo oboch naraz. Preto sa teraz hľadajú možné nezrovnalosti medzi realitou a predpoveďami týchto teórií. Jedným zo smerov je hľadanie odchýlok od princípu kvantovej superpozície. Napríklad v roku 2010 vyšla štúdia, v ktorej sa pokúsili nájsť takéto odchýlky v trojštrbinovom experimente. Nezistili sa žiadne nezrovnalosti, ale tento článok vyvolal vyššie spomínanú prácu z roku 2012. Jedným z jej záverov bolo práve to, že v experimente v roku 2010 sa použilo nepochopenie princípu kvantovej superpozície, čo prinieslo svoj podiel na nezapočítaných chybách merania. A hoci je veľkosť tejto chyby malá, účinok, ktorý vedci hľadajú, môže byť tiež malý, preto by sa pri takýchto vyhľadávaniach mal stále brať do úvahy príspevok neklasických trajektórií.

Článok bol napísaný pre projekt

vytlačiť

Pri štúdiu správania kvantových častíc vedci z austrálskeho národná univerzita potvrdil, že kvantové častice sa môžu správať tak zvláštne, že sa zdá, že porušujú princíp kauzality.

Táto zásada je jedným zo základných zákonov, ktoré len málokto spochybňuje. Hoci mnohí fyzikálnych veličín a javy sa nemenia, ak obrátime čas (sú T-párne), existuje základný empiricky stanovený princíp: udalosť A môže ovplyvniť udalosť B iba vtedy, ak udalosť B nastane neskôr. Z hľadiska klasickej fyziky - len neskôr, z hľadiska SRT - neskôr v akomkoľvek referenčnom rámci, t.j. je v svetelnom kuželi s vrcholom v A.

S „paradoxom zavraždeného dedka“ (spomínam si na príbeh, v ktorom sa ukázalo, že dedko s tým nemal nič spoločné, ale bolo potrebné sa o babku postarať) bojujú zatiaľ len autori sci-fi. Vo fyzike sa cestovanie do minulosti zvyčajne spája s cestovaním rýchlejším ako je rýchlosť svetla a doteraz bolo všetko pokojné.

Až na jednu vec – kvantovú fyziku. Vo všeobecnosti je veľa zvláštnych vecí. Tu je napríklad klasický experiment s dvoma rozparkami. Ak do dráhy zdroja častíc (napríklad fotónov) umiestnime prekážku so štrbinou a za ňu dáme clonu, potom na obrazovke uvidíme pás. Je to logické. Ale ak urobíme dve štrbiny v prekážke, potom na obrazovke neuvidíme dva pruhy, ale interferenčný vzor. Častice prechádzajúce cez štrbiny sa začnú správať ako vlny a navzájom sa rušiť.

Aby ste vylúčili možnosť, že sa častice počas letu navzájom zrazia, a preto na našej obrazovke nevykreslia dva jasné pruhy, môžete ich uvoľniť jeden po druhom. A napriek tomu sa po určitom čase na obrazovke vykreslí interferenčný vzor. Častice do seba magicky zasahujú! Toto je oveľa menej logické. Ukazuje sa, že častica prechádza cez dve štrbiny naraz - inak, ako môže rušiť?

A potom to bude ešte zaujímavejšie. Ak sa pokúsime pochopiť, cez ktorú štrbinu častica prechádza, potom keď sa pokúsime zistiť túto skutočnosť, častice sa okamžite začnú správať ako častice a prestanú do seba zasahovať. To znamená, že častice prakticky „cítia“ prítomnosť detektora v blízkosti štrbín. Okrem toho sa interferencia dosahuje nielen s fotónmi alebo elektrónmi, ale aj s pomerne veľkými časticami podľa kvantových štandardov. Aby sa vylúčila možnosť, že detektor nejakým spôsobom „pokazí“ prichádzajúce častice, vykonali sa pomerne komplikované experimenty.

Napríklad v roku 2004 sa uskutočnil experiment s lúčom fullerénov (molekuly C 70 obsahujúce 70 atómov uhlíka). Lúč bol rozptýlený difrakčnou mriežkou pozostávajúcou z veľkého počtu úzkych štrbín. V tomto prípade mohli experimentátori pomocou laserového lúča kontrolovateľne ohrievať molekuly letiace v lúči, čo umožnilo meniť ich vnútornú teplotu (priemernú energiu vibrácií atómov uhlíka vo vnútri týchto molekúl).

Akékoľvek zahriate teleso vyžaruje tepelné fotóny, ktorých spektrum odráža priemernú energiu prechodov medzi možnými stavmi systému. Z niekoľkých takýchto fotónov je možné v princípe s presnosťou na vlnovú dĺžku emitovaného kvanta určiť dráhu molekuly, ktorá ich emitovala. Čím vyššia je teplota a teda čím kratšia vlnová dĺžka kvanta, tým presnejšie by sme mohli určiť polohu molekuly v priestore a pri určitej kritickej teplote bude presnosť dostatočná na určenie, na ktorej konkrétnej štrbine došlo k rozptylu. .

V súlade s tým, ak niekto obklopil inštaláciu dokonalými fotónovými detektormi, potom by v princípe mohol určiť, v ktorej zo štrbín difrakčnej mriežky bol fulerén rozptýlený. Inými slovami, emisia svetelných kvánt molekulou by experimentátorovi poskytla informáciu na oddelenie zložiek superpozície, ktorú nám poskytol detektor tranzitu. V okolí zariadenia sa však nenachádzali žiadne detektory.

V experimente sa zistilo, že v neprítomnosti laserového zahrievania sa pozoruje interferenčný obrazec, ktorý je úplne analogický vzoru z dvoch štrbín v experimente s elektrónmi. Zapnutie laserového ohrevu vedie najskôr k zoslabeniu interferenčného kontrastu a potom, keď sa zvýši vykurovací výkon, k úplnému vymiznutiu interferenčných efektov. Zistilo sa, že pri teplotách T< 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T >3000K, kedy sú trajektórie fullerénov „fixované“ prostredím s požadovanou presnosťou – ako klasické telesá.

Prostredie tak mohlo zohrať úlohu detektora schopného oddeľovať superpozičné zložky. V ňom sa pri interakcii s tepelnými fotónmi v tej či onej forme zaznamenávali informácie o dráhe a stave molekuly fullerénu. A je úplne jedno, cez čo sa informácie vymieňajú: cez špeciálne dodávaný detektor, životné prostredie alebo osoba.

Pre deštrukciu koherencie stavov a zmiznutie interferenčného obrazca je dôležitá len fundamentálna prítomnosť informácie, ktorou zo štrbín častica prešla - a kto ju dostane a či ju dostane alebo nie, nie je dlhšie dôležité. Dôležité je len to, aby takéto informácie bolo v zásade možné získať.

Je to podľa vás najzvláštnejší prejav kvantovej mechaniky? Bez ohľadu na to, ako to je. Fyzik John Wheeler navrhol koncom 70. rokov myšlienkový experiment, ktorý nazval „experiment s oneskorenou voľbou“. Jeho argumentácia bola jednoduchá a logická.

Predpokladajme, že fotón nejakým neznámym spôsobom zistí, že sa ho pokúsi alebo nepokúsi odhaliť skôr, ako sa priblíži k štrbinám. Musí sa predsa nejako rozhodnúť – správať sa ako vlna a prejsť oboma štrbinami naraz (aby sa ďalej zmestilo do interferenčného obrazca na obrazovke), alebo predstierať, že je častica a prejsť len jednou z nich. štrbiny. Ale musí to urobiť skôr, než prejde cez trhliny, však? Potom je už neskoro – buď tam letieť ako malá gulička, alebo zasahovať naplno.

Takže poďme, navrhol Wheeler, umiestniť obrazovku ďalej od slotov. A za clonu dáme aj dva teleskopy, z ktorých každý bude zaostrený na jednu zo štrbín a bude reagovať len na prechod fotónu cez jednu z nich. A clonu svojvoľne odstránime po prechode fotónu cez štrbiny, bez ohľadu na to, ako sa rozhodne nimi prejsť.

Ak obrazovku neodstránime, teoreticky by na nej mal byť vždy rušivý obraz. A ak ho odstránime, tak buď fotón zasiahne jeden z teleskopov, ako častica (prešiel jednou štrbinou), alebo oba teleskopy uvidia slabšiu žiaru (prešiel oboma štrbinami a každý z nich videl tú svoju časť interferenčného obrazca) ...

V roku 2006 pokrok vo fyzike umožnil vedcom skutočne uskutočniť takýto experiment s fotónom. Ukázalo sa, že ak sa clona neodstráni, interferenčný obrazec je na nej vždy viditeľný a ak sa odstráni, vždy je možné sledovať, cez ktorú štrbinu fotón prešiel. Uvažujúc z hľadiska logiky, na ktorú sme zvyknutí, dospejeme k neuspokojivému záveru. Naša akcia rozhodnúť, či clonu odstránime alebo nie, ovplyvnila správanie fotónu, napriek tomu, že akcia je v budúcnosti v súvislosti s „rozhodnutím“ fotónu o tom, ako by mal prejsť štrbinami. To znamená, že buď budúcnosť ovplyvňuje minulosť, alebo je niečo zásadne nesprávne v interpretácii toho, čo sa deje v experimente s medzerami.

Austrálski vedci tento experiment zopakovali, len namiesto fotónu použili atóm hélia. Dôležitým rozdielom tohto experimentu je skutočnosť, že atóm má na rozdiel od fotónu pokojovú hmotnosť, ako aj rôzne vnútorné stupne voľnosti. Len namiesto prekážky so štrbinami a clonou použili mriežky vytvorené pomocou laserových lúčov. To im dalo možnosť okamžite prijímať informácie o správaní sa častice.

Ako by ste mohli očakávať (aj keď s kvantová fyzika sotva stojí za to očakávať), atóm sa správal presne ako fotón. Rozhodnutie o tom, či bude alebo nebude na dráhe atómu „obrazovka“, padlo na základe práce kvantového generátora náhodných čísel. Generátor bol podľa relativistických štandardov oddelený od atómu, to znamená, že medzi nimi nemohla existovať žiadna interakcia.

Ukazuje sa, že jednotlivé atómy s hmotnosťou a nábojom sa správajú rovnako ako jednotlivé fotóny. A aj keď nejde o najprelomovejší zážitok v kvantovej oblasti, potvrdzuje to fakt, že kvantový svet vôbec nie je taký, ako si ho vieme predstaviť.

Interferencia alebo experiment s dvoma štrbinami podľa Feynmana "obsahuje srdce kvantovej mechaniky" a je kvintesenciou princípu kvantovej superpozície. Princíp interferencie, ako základný princíp lineárnej vlnovej optiky, prvýkrát jasne sformuloval Thomas Jung v roku 1801. V roku 1803 tiež prvýkrát vytvoril termín „interferencia“. Vedec jasne vysvetľuje princíp, ktorý objavil (experiment, ktorý je dnes známy ako „Jungov experiment s dvojitou štrbinou“, http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm): pochádzali z rovnakého zdroja a prišli do rovnaký bod pozdĺž rôznych dráh, ale v smeroch blízko seba. Na vychýlenie jednej alebo oboch častí lúča môžete použiť difrakciu, odraz, lom alebo kombináciu týchto efektov, ale najjednoduchší spôsob je, ak lúč rovnomerné svetlo [z prvej štrbiny] (jedna farba alebo vlnová dĺžka) dopadá na tienidlo, v ktorom sú vytvorené dva veľmi malé otvory alebo štrbiny, ktoré možno považovať za centrá divergencie, z ktorých sa svetlo ohýba vo všetkých smeroch. Moderné experimentálne usporiadanie pozostáva zo zdroja fotónov, membrány s dvoma štrbinami a obrazovky, na ktorej je pozorovaný interferenčný obrazec.

Na štúdium takého interferenčného javu ako na obrázku je prirodzené použiť experimentálne usporiadanie zobrazené vedľa. Pri skúmaní javov, na popis ktorých je potrebné poznať detailné vyváženie hybnosti, je samozrejme potrebné pripustiť, že niektoré časti celého zariadenia sa môžu voľne (nezávisle od seba) pohybovať. Čerpanie z knihy: Niels Bohr, "Vybrané vedecké práce a články", 1925 - 1961b str.415.

Po prejdení štrbín na obrazovke pozdĺž zadnej strany bariéry sa objaví interferenčný vzor striedajúcich sa jasných a tmavých pruhov:

Obr. 1 Rušivé pásiky

Fotóny dopadajú na obrazovku v samostatných bodoch, ale prítomnosť interferenčných prúžkov na obrazovke ukazuje, že existujú body, ktoré fotóny nezasiahnu. Nech p je jeden z týchto bodov. Napriek tomu môže fotón zasiahnuť p, ak je jedna zo štrbín uzavretá. Toto deštruktívne rušenie, pri ktorom sa niekedy dajú zrušiť alternatívne možnosti, je jednou z najzáhadnejších vlastností kvantovej mechaniky. Zaujímavou vlastnosťou experimentu s dvoma štrbinami je, že interferenčný obrazec môže byť "poskladaný" jednou časticou - teda nastavením intenzity zdroja tak nízko, že každá častica bude "v lete" v nastavení sama a môže zasahovať len do seba. V tomto prípade sme v pokušení položiť si otázku, cez ktorú z dvoch štrbín častica vlastne letí. Všimnite si, že dve rôzne častice nevytvárajú interferenčný obrazec. V čom spočíva záhada, rozpor, absurdnosť vysvetlenia fenoménu interferencie? Sú nápadne odlišné od paradoxu mnohých iných teórií a javov, ako je špeciálna relativita, kvantová teleportácia, paradox zapletených kvantových častíc a iné. Na prvý pohľad sú vysvetlenia rušenia jednoduché a zrejmé. Zvážte tieto vysvetlenia, ktoré možno rozdeliť do dvoch tried: vysvetlenia z vlny a vysvetlenie z korpuskulárneho (kvantového) hľadiska. Pred začatím analýzy si všimneme, že paradoxom, protirečením, absurdnosťou fenoménu interferencie rozumieme nezlučiteľnosť popisu tohto kvantovo-mechanického javu s formálnou logikou a zdravý rozum... Význam týchto pojmov, v ktorom ich tu aplikujeme, je uvedený v tomto článku.

Rušenie z vlnového hľadiska

Najbežnejšie a bezchybné je vysvetlenie výsledkov dvojštrbinového experimentu z vlnového hľadiska:
„Ak je rozdiel medzi vzdialenosťami, ktoré prejdú vlny, polovičný nepárne číslo vlnových dĺžok, potom oscilácie spôsobené jednou vlnou dosiahnu vrchol v momente, keď oscilácie druhej vlny dosiahnu žľab, a preto jedna vlna zníži rušenie, ktoré vytvára druhá, a môže ho dokonca úplne uhasiť. To je znázornené na obr. 2, ktorý ukazuje schému experimentu s dvoma štrbinami, v ktorých vlny zo zdroja A môžu dosiahnuť čiaru BC na obrazovke, až keď prejdú jednou z dvoch štrbín H1 alebo H2 v prekážke umiestnenej medzi zdroj a obrazovka. V bode X na priamke BC sa rozdiel dĺžok dráhy rovná АН1Х - АН2Х; ak sa rovná celému počtu vlnových dĺžok, rušenie v bode X bude veľké; ak sa rovná polovici nepárneho počtu vlnových dĺžok, rušenie v bode X bude malé. Obrázok ukazuje závislosť intenzity vlny od polohy bodu na čiare BC, ktorá je spojená s amplitúdami oscilácií v týchto bodoch.

Obr. Interferenčný obrazec z vlnového hľadiska

Zdalo by sa, že popis fenoménu interferencie z vlnového hľadiska nijako neodporuje ani logike, ani zdravému rozumu. Fotón sa však v skutočnosti považuje za kvantový. častica ... Ak vykazuje vlnové vlastnosti, potom by mal zostať sám sebou - fotónom. V opačnom prípade, len s jednou vlnovou úvahou o fenoméne, vlastne zničíme fotón ako prvok fyzickej reality. Pri tejto úvahe sa ukazuje, že fotón ako taký ... neexistuje! Fotón nevykazuje len vlnové vlastnosti - tu je to vlna, v ktorej nie je nič z častice. Inak v momente rozdvojenia vĺn musíme priznať, že cez každú zo štrbín prejde polovica častice – fotón, polovica fotónu. Potom by však mali byť možné experimenty schopné „chytiť“ tieto polovičné fotóny. Tieto isté poltóny sa však ešte nikomu nepodarilo zaregistrovať. Takže vlnová interpretácia fenoménu interferencie vylučuje samotnú myšlienku, že fotón je častica. Preto považovať v tomto prípade fotón za časticu je absurdné, nelogické, nezlučiteľné so zdravým rozumom. Logicky by sme mali predpokladať, že z bodu A je fotón emitovaný ako častica. Keď sa priblížil k prekážke, zrazu otočí do vlny! Prechádza cez trhliny ako vlna a rozdeľuje sa na dva prúdy. Inak tomu musíme veriť celýčastica súčasne prechádza dvoma štrbinami, keďže sa predpokladá oddelenie nemáme právo ho rozdeliť na dve častice (na polovicu). Potom opäť dve polvlny pripojiť do celej častice. V čom neexistuježiadny spôsob, ako potlačiť jednu z polovičných vĺn. Zdá sa, že áno dva polvlny, no nikomu sa nepodarilo zničiť ani jednu z nich. Zakaždým, keď sa ukáže, že každá z týchto polovičných vĺn je celý fotón. Časť sa vždy ukáže ako celok, bez akýchkoľvek výnimiek. To znamená, že myšlienka fotónu ako vlny by mala umožňovať možnosť „zachytenia“ každej polovice vĺn presne ako polovice fotónu. Ale toto sa nedeje. Cez každú zo štrbín prejde polovica fotónu, ale zaznamená sa iba celý fotón. Je polovica rovná celku? Interpretácia súčasnej prítomnosti fotónovej častice na dvoch miestach naraz nevyzerá oveľa logickejšie a rozumnejšie. Pripomeňme, že matematický popis vlnového procesu je plne v súlade s výsledkami všetkých experimentov o interferencii na dvoch štrbinách bez výnimky.

Interferencia z korpuskulárneho hľadiska

Z korpuskulárneho hľadiska je vhodné použiť zložité funkcie na vysvetlenie pohybu „polovičiek“ fotónu. Tieto funkcie vychádzajú zo základného konceptu kvantovej mechaniky - stavového vektora kvantovej častice (tu - fotónu), jej vlnovej funkcie, ktoré majú iný názov - amplitúda pravdepodobnosti. Pravdepodobnosť, že fotón zasiahne určitý bod na obrazovke (fotografickej platni) v prípade dvojštrbinového experimentu, sa rovná druhej mocnine celkovej vlnovej funkcie pre dve možné trajektórie fotónu, tvoriace superpozíciu stavov. "Keď odmocníme absolútnu hodnotu súčtu w + z dvoch komplexných čísel w a z, zvyčajne nedostaneme len súčet druhých mocnín absolútnych hodnôt týchto čísel; existuje dodatočný "korekčný člen" : | w + z | 2 = | w | 2 + | z | 2 + 2 | w || z | cos θ, kde θ je uhol, ktorý zvierajú smery k bodom z a w od začiatku v arganovej rovine ... Je to korekčný člen 2 | w || z | cos θ, ktorý popisuje kvantovú interferenciu medzi kvantovo mechanickými alternatívami. Matematicky je všetko logické a jasné: podľa pravidiel pre výpočet zložitých výrazov dostaneme práve takúto vlnitú interferenčnú krivku. Nevyžadujú sa tu žiadne interpretácie ani vysvetlenia – iba rutinné matematické výpočty. Ale ak si skúsime predstaviť, ako napokon, akou dráhou, akými trajektóriami sa fotón (alebo elektrón) pohyboval pred stretnutím s clonou, daný popis nám neumožňuje vidieť: 2 je nesprávne Prechádzajú oboma štrbinami pri v rovnakom čase. A veľmi jednoduchý matematický aparát popisujúci takýto proces dáva absolútne presný súhlas s experimentom.“ Vskutku, matematické výrazy s komplexné funkcie jednoduché a jasné. Opisujú však iba vonkajší prejav procesu, iba jeho výsledok, pričom nehovoria nič o tom, čo sa deje vo fyzickom zmysle. Nie je možné si z hľadiska zdravého rozumu predstaviť ako jednu časticu, aj keď nemá skutočné bodové rozmery, ale napriek tomu je stále obmedzená jedným súvislým objemom, nie je možné prejsť súčasne cez dva neprepojené otvory. Napríklad Sudbury, ktorý tento jav analyzuje, píše: „Samotný interferenčný vzor tiež nepriamo naznačuje korpuskulárne správanie skúmaných častíc, pretože v skutočnosti nie je spojitý, ale je zložený ako obraz na televíznej obrazovke z mnohých vytvorených bodov. zábleskami jednotlivých elektrónov. Ale je absolútne nemožné vysvetliť tento interferenčný obrazec na základe predpokladu, že každý z elektrónov prešiel buď jednou alebo druhou štrbinou. Dospieva k rovnakému záveru, že je nemožné, aby jedna častica prejsť súčasne cez dve štrbiny: cez ďalšiu štrbinu“, pričom si všimnite jej zjavnú korpuskulárnu štruktúru. Častica nemôže prechádzať súčasne cez dve štrbiny, ale nemôže prejsť ani jednou, ani druhou. Elektrón je nepochybne častica, o čom svedčia aj bodky zo zábleskov na obrazovke. A táto častica nepochybne nemohla prejsť iba jednou zo štrbín. V tomto prípade elektrón nepochybne nebol rozdelený na dve časti, na dve polovice, z ktorých každá by v tomto prípade mala mať polovičnú hmotnosť elektrónu a polovičný náboj. Takéto poloelektróny nikto nikdy nepozoroval. To znamená, že elektrón po rozdelení na dve časti nemohol súčasne prejsť oboma štrbinami. On, ako nám vysvetľujú, zostáva celý, súčasne prechádza cez dva rôzne sloty. Nie je rozdelená na dve časti, ale prechádza cez dva sloty súčasne. Toto je absurdnosť kvantovo-mechanického (korpuskulárneho) opisu fyzikálneho procesu interferencie na dvoch štrbinách. Pripomeňme si, že matematicky je tento proces opísaný bezchybne. Ale fyzický proces je úplne nelogický, v rozpore so zdravým rozumom. A ako to už býva, na vine je zdravý rozum, ktorý nevie pochopiť, ako to je: nerozdelil sa na dve, ale padol na dve miesta. Na druhej strane nemožno predpokladať opak: že fotón (alebo elektrón) nejakým neznámym spôsobom stále prechádza jednou z dvoch štrbín. Prečo potom častica zasiahne určité body a iným sa vyhýba? Akoby vedela o zakázaných oblastiach. Toto je obzvlášť zrejmé, keď častica interferuje sama so sebou pri nízkej intenzite toku. V tomto prípade je však potrebné prinútiť uvažovať o simultánnosti prechodu častice oboma štrbinami. Inak by človek musel časticu považovať takmer za inteligentného tvora s darom predvídavosti. Experimenty s detektormi prechodových javov alebo detektormi na vylúčenie (skutočnosť, že častica nie je fixovaná v blízkosti jednej štrbiny, znamená, že prešla inou) nevyjasňujú obraz. Neexistujú žiadne rozumné vysvetlenia, ako a prečo jedna integrálna častica reaguje na prítomnosť druhej medzery, cez ktorú neprešla. Ak častica nie je zaregistrovaná v blízkosti jednej zo štrbín, potom prešla cez druhú. Ale v tomto prípade sa môže dostať do „zakázaného“ bodu obrazovky, teda do bodu, do ktorého by sa nikdy nedostal, keby bola druhá štrbina otvorená. Hoci by sa zdalo, nič by nemalo brániť týmto nezadržaným časticiam vo vytváraní "polovičného" interferenčného vzoru. To sa však nestane: ak je jedna zo štrbín uzavretá, zdá sa, že častice dostanú „priechod“ na vstup do „zakázaných“ oblastí sita. Ak sú obe štrbiny otvorené, potom častica, ktorá údajne prešla jednou štrbinou, je zbavená možnosti vstúpiť do týchto „zakázaných“ oblastí. Zdá sa, že cíti, ako sa na ňu druhá štrbina „díva“ a zakazuje pohyb v určitých smeroch. Uznáva sa, že k interferencii dochádza iba pri experimentoch s vlnou alebo časticami, ktoré sa v tomto experimente prejavujú iba vlnové vlastnosti. Nejakým magickým spôsobom častica odhaľuje svoju vlnovú alebo korpuskulárnu stranu experimentátorovi, v skutočnosti ich mení za behu, počas letu. Ak je absorbér umiestnený bezprostredne za jednou zo štrbín, potom častica ako vlna prejde oboma štrbinami až k absorbéru a potom pokračuje vo svojom lete ako častica. V tomto prípade absorbér, ako sa ukazuje, neodoberie častici ani malú časť svojej energie. Aj keď je zrejmé, že aspoň časť častice mala prejsť cez zablokovanú štrbinu. Ako vidíte, žiadne z uvažovaných vysvetlení fyzikálneho procesu neobstojí v kritike z logického hľadiska a z hľadiska zdravého rozumu. V súčasnosti prevládajúci dualizmus vlna-telieska ani čiastočne neumožňuje prispôsobiť sa interferencii. Fotón nevykazuje len korpuskulárne alebo vlnové vlastnosti. Prejavuje ich súčasne, a tieto prejavy sa navzájom vylúčiť navzájom. „Potlačenie“ jednej z polovičných vĺn okamžite zmení fotón na časticu, ktorá „nevie ako“ vytvoriť interferenčný obrazec. Naopak, dve otvorené štrbiny premenia fotón na dve polvlny, ktoré sa potom, keď sa spoja, zmenia na celý fotón, čo opäť demonštruje záhadný postup zhmotnenia vĺn.

Experimenty podobné experimentu s dvojitou štrbinou

V experimente s dvoma štrbinami je trochu ťažké experimentálne kontrolovať trajektórie "polovičiek" častíc, pretože štrbiny sú relatívne blízko seba. Zároveň existuje podobný, ale viac vizuálny experiment, ktorý umožňuje „oddeliť“ fotón pozdĺž dvoch jasne rozlíšiteľných trajektórií. V tomto prípade sa absurdita myšlienky, že fotón súčasne prechádza dvoma kanálmi, medzi ktorými môže byť vzdialenosť metrov alebo viac, stáva ešte jasnejšou. Takýto experiment sa môže uskutočniť pomocou Mach-Zehnderovho interferometra. Účinky pozorované v tomto prípade sú podobné tým, ktoré sa pozorovali v experimente s dvojitou štrbinou. Belinsky ich opisuje takto: "Uvažujme o experimente s Mach-Zehnderovým interferometrom (obr. 3). Aplikujme naň jednofotónový stav a najskôr odstráňte druhý rozdeľovač lúčov umiestnený pred fotodetektormi. Detektory budú zaznamenávajte jednotlivé počty fotografií buď v jednom alebo inom kanáli a nikdy nie obidva súčasne, pretože na vstupe je jeden fotón.

Obr. Schéma Mach-Zehnderovho interferometra.

Vráťme rozdeľovač lúčov. Pravdepodobnosť fotopočítačov na detektoroch je opísaná funkciou 1 + cos (Ф1 - Ф2), kde Ф1 a Ф2 sú fázové oneskorenia v ramenách interferometra. Znak závisí od toho, ktorý detektor sa používa na registráciu. Túto harmonickú funkciu nemožno znázorniť ako súčet dvoch pravdepodobností P (F1) + P (F2). Následne po prvom rozdeľovači lúčov je fotón prítomný takpovediac v oboch ramenách interferometra súčasne, hoci v prvom dejstve experimentu bol iba v jednom ramene. Toto neobvyklé správanie vo vesmíre sa nazýva kvantová nelokálnosť. Nedá sa to vysvetliť z hľadiska zvyčajných priestorových intuícií zdravého rozumu, ktoré sú zvyčajne prítomné v makrokozme.“ Ak sú obe dráhy pre fotón na vstupe voľné, potom sa na výstupe fotón správa ako v dvojštrbine. experiment: druhé zrkadlo môže prechádzať len po jednej dráhe - zasahuje do niektorej zo svojich Ak je druhá dráha uzavretá, potom fotón prichádza sám a prechádza druhým zrkadlom v ľubovoľnom smere. musí byť umiestnené blízko seba, aby fotón mohol prejsť cez ne súčasne. Aby ste pochopili, ako môže byť kvantová častica „na dvoch miestach naraz“, bez ohľadu na to, ako ďaleko sú tieto miesta od seba, zvážte experimentálne nastavenie, ktoré sa mierne líši od experimentu s dvoma štrbinami. Ako predtým, máme lampu vyžarujúcu monochromatické svetlo, jeden fotón po druhom; ale namiesto toho, aby sme nechali svetlo prechádzať cez dve štrbiny, odrazme ho od napoly postriebreného zrkadla nakloneného k lúču pod uhlom 45 stupňov.

Obr. Dva vrcholy vlnovej funkcie nemožno považovať za jednoducho pravdepodobnostné váhy lokalizácie fotónov na jednom alebo druhom mieste. Dve cesty zvolené fotónom sa môžu navzájom rušiť.

Po stretnutí so zrkadlom sa vlnová funkcia fotónu rozdelí na dve časti, z ktorých jedna sa odrazí do strany a druhá sa ďalej šíri rovnakým smerom, akým sa fotón pôvodne pohyboval. Rovnako ako v prípade fotónu vznikajúceho z dvoch štrbín má vlnová funkcia dva vrcholy, ale teraz sú tieto vrcholy oddelené väčšou vzdialenosťou - jeden vrchol opisuje odrazený fotón, druhý opisuje fotón, ktorý prešiel zrkadlom. Navyše, časom sa vzdialenosť medzi vrcholmi zväčšuje a zväčšuje sa nekonečne. Predstavte si, že tieto dve časti vlnovej funkcie idú do vesmíru a na čo čakáme celý rok... Potom budú dva vrcholy funkcie fotónových vĺn vo vzdialenosti svetelný rok od seba. Fotón nejako skončí na dvoch miestach naraz, oddelených vzdialenosťou jedného svetelného roka! Je nejaký dôvod brať takýto obrázok vážne? Nemôžeme jednoducho považovať fotón za objekt s 50% pravdepodobnosťou na jednom mieste a s 50% pravdepodobnosťou na inom mieste! Nie, je to nemožné! Bez ohľadu na to, ako dlho bol fotón v pohybe, vždy existuje možnosť, že dve časti fotónového lúča sa môžu odrážať v opačný smer a stretnúť sa, čo má za následok interferenčné efekty, ktoré by nemohli vzniknúť z pravdepodobnostných váh dvoch alternatív. Predpokladajme, že každá časť fotónového lúča sa na svojej dráhe stretne s úplne postriebreným zrkadlom, nakloneným pod takým uhlom, aby sa obe časti spojili, a že ďalšie napoly postriebrené zrkadlo je umiestnené v bode stretnutia dvoch častí, naklonených na rovnaký uhol ako prvé zrkadlo. Na priamkach, po ktorých sa šíria časti fotónového lúča, nech sú umiestnené dve fotobunky (obr. 4). čo nájdeme? Ak by platilo, že fotón nasleduje s pravdepodobnosťou 50 % po jednej dráhe a s pravdepodobnosťou 50 % po druhej, potom by sme zistili, že oba detektory by zaznamenali fotón každý s pravdepodobnosťou 50 %. V skutočnosti sa však deje niečo iné. Ak majú dve alternatívne cesty presne rovnakú dĺžku, potom so 100% pravdepodobnosťou vstúpi fotón do detektora A, ktorý sa nachádza na priamke, po ktorej sa fotón pôvodne pohyboval, as pravdepodobnosťou 0 - do akéhokoľvek iného detektora B. slová, fotón vstúpi do detektora s istotou A! Samozrejme, takýto experiment nebol nikdy nastavený na vzdialenosti rádovo svetelný rok, ale výsledok formulovaný vyššie nevyvoláva vážne pochybnosti (pre fyzikov, ktorí sa hlásia k tradičnej kvantovej mechanike!) Experimenty tohto typu boli v skutočnosti vykonané na vzdialenosti rádovo mnohých metrov alebo tak, a výsledky sa ukázali byť v úplnom súlade s kvantovými mechanickými predpoveďami. Čo možno teraz povedať o realite existencie fotónu medzi prvým a posledným stretnutím s poloodrazovým zrkadlom? Nasvedčuje sa nevyhnutný záver, podľa ktorého musí fotón v istom zmysle vlastne prejsť oboma cestami naraz! Ak by totiž bola na dráhe jednej z dvoch trás umiestnená absorbujúca clona, ​​potom by bola pravdepodobnosť, že fotón zasiahne detektor A alebo B, rovnaká! Ale ak sú obe cesty otvorené (obe majú rovnakú dĺžku), fotón môže dosiahnuť iba A. Blokovanie jednej z trás umožní fotónu dosiahnuť detektor B! Ak sú obe cesty otvorené, tak fotón akosi „vie“, že nesmie zasiahnuť detektor B, a preto musí sledovať dve trasy naraz. Všimnite si tiež, že výrok „nachádza sa na dvoch určitých miestach naraz“ úplne necharakterizuje stav fotónu: treba odlíšiť stav ψ t + ψ b napríklad od stavu ψ t - ψ b (resp. napríklad zo stavu ψ t + iψ b, kde ψ t a ψ b teraz označujú polohy fotónu na každej z dvoch trás (v tomto poradí „minulý“ a „odrazený“! ). Práve tento druh rozdielu určuje, či fotón po prechode k druhému polostriebornému zrkadlu s istotou dosiahne detektor A, alebo s istotou dosiahne detektor B (alebo s istou strednou pravdepodobnosťou dosiahne detektory A a B). Táto záhadná vlastnosť kvantovej reality, ktorú musíme brať vážne, že častica môže byť „na dvoch miestach naraz“ rôznymi spôsobmi, pramení zo skutočnosti, že na získanie iných kvantových stavov musíme kvantové stavy sčítať pomocou komplexných váh. "A opäť, ako vidíme, matematický formalizmus by nás mal presvedčiť, že častica je na dvoch miestach naraz. Je to častica, nie vlna. Na matematické rovnice určite nemôžu byť žiadne nároky." Ich výklad z hľadiska zdravého rozumu však spôsobuje vážne ťažkosti a vyžaduje použitie pojmov „mágia“, „zázrak“.

Dôvody porušenia rušenia - znalosť dráhy častice

Jednou z hlavných otázok pri uvažovaní o fenoméne interferencie kvantovej častice je otázka príčiny narušenia interferencie. Ako a kedy sa objaví interferenčný obrazec, je vo všeobecnosti pochopiteľné. Ale za týchto známych podmienok sa niekedy interferenčný obrazec neobjaví. Niečo jej vzniku bráni. Zarechny túto otázku formuluje takto: "Čo je potrebné na pozorovanie superpozície stavov, interferenčného vzoru? Odpoveď na túto otázku je dostatočne jasná: na pozorovanie superpozície by sme nemali fixovať stav objektu. Keď keď sa pozrieme na elektrón, zistíme, že prechádza buď jednou dierou, neexistuje žiadna superpozícia týchto dvoch stavov! A keď sa naň nepozeráme, súčasne prechádza dvoma štrbinami a ich rozloženie na obrazovke vôbec nie je rovnaké. ako keď sa na ne pozeráme!" To znamená, že k narušeniu interferencie dochádza v dôsledku prítomnosti vedomostí o trajektórii častice. Ak poznáme dráhu častice, interferenčný obrazec nevzniká. Bacciagaluppi robí podobný záver: existujú situácie, v ktorých sa interferenčný člen nedodrží, t.j. v ktorom platí klasický vzorec na výpočet pravdepodobností. Toto sa stane, keď vykonáme detekciu v štrbinách, bez ohľadu na naše presvedčenie, že meranie je spojené so „skutočným“ kolapsom vlnovej funkcie (t.j. jeden komponentov sa meria a zanecháva stopu na obrazovke). Navyše nielen získané poznatky o stave systému porušujú rušenie, ale dokonca potenciál schopnosť získať tieto znalosti je drvivým dôvodom rušenia. Nie poznanie samotné, ale princíp možnosť zistiť v budúcnosti stav častice zničiť rušenie. Tsypenyukov experiment to demonštruje veľmi jasne: „Lúč atómov rubídia sa zachytí v magnetooptickej pasci, vykoná sa jeho laserové ochladenie a potom sa atómový mrak uvoľní a spadne pôsobením gravitačné pole... Keď atómy padajú, prechádzajú postupne dvoma stojatými vlnami svetla a vytvárajú periodický potenciál, na ktorom sú častice rozptýlené. V skutočnosti dochádza k difrakcii atómov na sínusoide difrakčná mriežka, rovnakým spôsobom ako difrakcia svetla ultrazvukovou vlnou v kvapaline. Dopadajúci lúč A (jeho rýchlosť v oblasti interakcie je len 2 m/s) sa najskôr rozdelí na dva lúče B a C, potom dopadá na druhú svetelnú mriežku, po ktorej dva páry lúčov (D, E) a (F, G) sa tvoria. Tieto dva páry prekrývajúcich sa lúčov vo vzdialenom poli tvoria štandardný interferenčný obrazec zodpovedajúci difrakcii atómov v dvoch štrbinách, ktoré sú umiestnené vo vzdialenosti d rovnajúcej sa priečnej divergencii lúčov po prvej mriežke. presne akú trajektóriu mali pohyb pred vytvorením interferenčného obrazca: „V dôsledku sekundárnej interakcie s mikrovlnným poľom po svetelnej mriežke sa tento fázový posun transformuje na rôzne populácie v lúčoch B a C atómu s elektrónovým stavom | 2> a | 3>: atómy v stave | 2>, v zväzku C - atómy v stave | 3>. Takýmto pomerne sofistikovaným spôsobom sa ukázali byť označené atómové lúče, ktoré potom podliehajú interferencii. O trajektórii, po ktorej sa atóm pohyboval, sa môžete dozvedieť neskôr určením jeho elektronického stavu. Je potrebné ešte raz zdôrazniť, že počas tohto postupu označovania nenastáva prakticky žiadna zmena hybnosti atómu. Keď sa zapne mikrovlnné žiarenie, ktoré označuje atómy v rušivých lúčoch, interferenčný obrazec úplne zmizne. Je potrebné zdôrazniť, že informácie neboli načítané, vnútorný elektronický stav nebol určený. Informácie o dráhe atómov boli iba zaznamenané, atómy si pamätali, ako sa pohybovali." Vidíme teda, že aj vytvorenie potenciálu na určenie dráhy rušivých častíc ničí interferenčný obrazec. Častica nielenže nemôže súčasne prejavovať vlnenie a korpuskulárne vlastnosti, ale tieto vlastnosti sú dokonca čiastočne nezlučiteľné: buď sa častica správa úplne ako vlna, alebo úplne ako lokalizovaná častica. Upozorňujeme, že táto úžasná vlastnosť interferencie nie je v rozpore ani s logikou, ani so zdravým rozumom.

Kvantovo-centrická fyzika a Wheeler

V strede kvantovo-mechanického systému našej doby je kvantum a okolo neho, ako v geocentrickom systéme Ptolemaia, sa točia kvantové hviezdy a kvantové slnko. Samotný popis azda najjednoduchšieho kvantovo-mechanického experimentu ukazuje, že matematika kvantovej teórie je bezchybná, hoci popis skutočnej fyziky procesu v nej úplne absentuje. Hlavná postava teória - kvantum len na papieri, vo vzorcoch má vlastnosti kvanta, častice. Pri pokusoch sa vôbec nespráva ako častica. Preukazuje schopnosť rozdeliť sa na dve časti. Neustále je obdarený rôznymi mystickými vlastnosťami a dokonca je prirovnávaný k rozprávkovým postavičkám: „Počas tohto obdobia je fotón“ veľkým dymovým drakom, „ktorý je ostrý iba na chvoste (pri rozdeľovači lúčov 1) a na svojom lane, kde zahryzne do detektora“ (Weeler). Tieto časti, polovice Wheelerovho „veľkého draka chrlijúceho oheň“ nikto nikdy neobjavil a vlastnosti, ktoré by tieto polovice kvánt mali mať, sú v rozpore so samotnou teóriou kvánt. Na druhej strane, kvantá sa nesprávajú presne ako vlny. Áno, zdá sa, že sa „vedia rozložiť“ na časti. Ale vždy, pri akomkoľvek pokuse o ich registráciu, sa okamžite spoja do jednej vlny, ktorá sa zrazu ukáže ako častica zrútená do bodu. Navyše pokusy prinútiť časticu, aby vykazovala iba vlnové vlastnosti alebo iba korpuskulárne vlastnosti, zlyhávajú. Zaujímavou variáciou na experimenty s kryptickou interferenciou sú Wheelerove experimenty s oneskoreným výberom:

Obr. Základný odložený výber

1. Fotón (alebo akákoľvek iná kvantová častica) je vyslaný do dvoch štrbín. 2. Fotón prechádza štrbinou bez toho, aby bol pozorovaný (detegovaný), jednou štrbinou alebo druhou štrbinou alebo oboma štrbinami (logicky sú to všetky možné alternatívy). Na získanie interferencie predpokladáme, že „niečo“ musí prejsť oboma štrbinami; Na získanie distribúcie častíc predpokladáme, že fotón musí prejsť jednou alebo druhou štrbinou. Nech už fotón urobí akúkoľvek voľbu, „musí“ to urobiť v momente, keď prejde štrbinami. 3. Po prechode štrbinami sa fotón presunie k zadnej stene. Máme dva rôzne spôsoby detekcie fotónu na "zadnej stene". 4. Najprv máme clonu (alebo akýkoľvek iný detekčný systém, ktorý je schopný rozlíšiť horizontálnu súradnicu dopadajúceho fotónu, ale nie je schopný určiť, odkiaľ fotón pochádza). Obrazovku je možné odstrániť, ako ukazuje prerušovaná šípka. Dá sa odstrániť rýchlo, veľmi rýchlo, potom ako fotón prešiel dvoma štrbinami, ale predtým, ako fotón dosiahne rovinu obrazovky. Inými slovami, clonu možno odstrániť, keď sa fotón pohybuje v oblasti 3. Alebo môžeme clonu nechať na mieste. Toto je voľba experimentátora, ktorý odložené až do okamihu, keď fotón prejde štrbinami (2), akýmkoľvek spôsobom to urobí. 5. Ak je clona odstránená, nájdeme dva teleskopy. Ďalekohľady sú veľmi dobre zamerané na pozorovanie len úzkych oblastí vesmíru okolo len jednej štrbiny. Ľavý ďalekohľad pozoruje ľavú štrbinu; pravý ďalekohľad pozoruje pravú štrbinu. (Mechanizmus / metafora ďalekohľadu nám poskytuje istotu, že ak sa pozrieme cez ďalekohľad, záblesk svetla uvidíme iba vtedy, ak fotón nevyhnutne prešiel - úplne alebo aspoň čiastočne - štrbinou, na ktorej je ďalekohľad umiestnený. zaostrené, inak my Pozorovaním fotónu ďalekohľadom dostaneme informáciu „kam smerom“ o prichádzajúcom fotóne.) Teraz si predstavte, že fotón je na ceste v oblasti 3. Fotón už prešiel cez štrbiny. Stále máme možnosť zvoliť si napríklad ponechanie obrazovky na mieste; v tomto prípade nebudeme vedieť, cez ktorý fotón prešiel. Alebo sa môžeme rozhodnúť skryť obrazovku. Ak clonu odstránime, očakávame, že pri každom vyslanom fotóne uvidíme záblesk v jednom alebo druhom ďalekohľade (alebo v oboch, hoci sa to nikdy nestane). prečo? Pretože fotón musí prejsť buď cez jednu, alebo cez druhú, alebo cez obe štrbiny. Tým sa vyčerpávajú všetky možnosti. Pri pozorovaní ďalekohľadov by sme mali vidieť jedno z nasledujúcich: záblesk na ľavom ďalekohľade a žiadny záblesk na pravom, čo naznačuje, že fotón prešiel ľavou štrbinou; alebo záblesk z pravého ďalekohľadu a žiadny záblesk z ľavého ďalekohľadu, čo naznačuje, že fotón prešiel pravou štrbinou; alebo slabé záblesky polovičnej intenzity z oboch ďalekohľadov, čo naznačuje, že fotón prešiel oboma štrbinami. To všetko sú možnosti. Kvantová mechanika nám hovorí, čo dostávame na obrazovke: 4r krivku, ktorá je presne ako interferencia dvoch symetrických vĺn vychádzajúcich z našich štrbín. Kvantová mechanika hovorí aj to, čo dostávame pri pozorovaní fotónov pomocou teleskopov: krivku 5r, ktorá presne zodpovedá bodovým časticiam, ktoré prešli tou či onou štrbinou a dostali sa do zodpovedajúceho teleskopu. Venujme pozornosť rozdielom v konfiguráciách nášho experimentálneho nastavenia, ktoré určuje naša voľba. Ak sa rozhodneme ponechať sito na mieste, dostaneme rozdelenie častíc zodpovedajúce interferencii dvoch hypotetických vĺn zo štrbín. Mohli by sme povedať (aj keď s veľkou nevôľou), že fotón sa presunul zo svojho zdroja na clonu cez obe štrbiny. Na druhej strane, ak sa rozhodneme clonu skryť, dostaneme rozloženie častíc v súlade s dvomi maximami, ktoré získame, ak budeme pozorovať pohyb bodovej častice od zdroja cez jednu zo štrbín k príslušnému ďalekohľadu. Častica sa "objaví" (vidíme záblesk) v jednom alebo druhom ďalekohľade, ale nie v žiadnom inom bode medzi tým v smere obrazovky. Keď to zhrnieme, rozhodujeme sa – či chceme zistiť, cez ktorú štrbinu častica prešla – výberom alebo nezvolením použitia teleskopov na detekciu. Túto voľbu odložíme na určitý čas potom ako častica takpovediac „prešla jednou zo štrbín alebo oboma štrbinami“. Zdá sa paradoxné, že naše neskoré rozhodnutie, či takéto informácie dostaneme, alebo nie sám určí takpovediac, či častica prešla jednou štrbinou alebo oboma. Ak uprednostňujete uvažovanie týmto spôsobom (a ja to neodporúčam), častica následne vykazuje vlnové správanie, ak sa rozhodnete použiť obrazovku; častica sa tiež správa ex post facto ako bodový objekt, ak sa rozhodnete použiť teleskopy. Zdá sa teda, že náš oneskorený výber spôsobu detekcie častice určuje, ako sa častica skutočne správala pred registráciou.
(Ross Rhodes, Wheelerov klasický experiment oneskorenej voľby, preložil P. V. Kurakin,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm). Nekonzistentnosť kvantového modelu si vyžaduje položiť si otázku "Možno sa to stále otáča?" Zodpovedá model časticového vlnového dualizmu realite? Človek má dojem, že kvantum nie je ani častica, ani vlna.

Prečo lopta skáče?

Prečo by sme však mali považovať hádanku interferencie za hlavnú hádanku fyziky? Vo fyzike, v iných vedách a v živote je veľa záhad. Čo je na interferencii také zvláštne? Vo svete okolo nás je množstvo javov, ktoré sa len na prvý pohľad zdajú byť pochopiteľné, vysvetlené. Ale akonáhle si tieto vysvetlenia prejdete krok za krokom, všetko sa zamotá, vznikne slepá ulička. Prečo sú horšie ako rušenie, menej tajomné? Spomeňme si napríklad na taký známy jav, s ktorým sa v živote stretol každý: odskakovanie gumenej loptičky hodenej na asfalte. Prečo skáče pri dopade na asfalt? Je zrejmé, že pri náraze na asfalt sa loptička zdeformuje a stlačí. V tomto prípade sa tlak plynu v ňom zvyšuje. V snahe vyrovnať sa, obnoviť svoj tvar, loptička tlačí na asfalt a je od neho odpudzovaná. To je, zdá sa, všetko, dôvod skoku bol objasnený. Poďme sa však na to pozrieť bližšie. Pre jednoduchosť ponecháme bez ohľadu na procesy kompresie plynu a regenerácie guľôčok. Poďme rovno k zváženiu procesu v mieste kontaktu lopty s asfaltom. Lopta sa odrazí od asfaltu, pretože dva body (na asfalte a na lopte) sa vzájomne ovplyvňujú: každý z nich tlačí na druhý, odpudzuje sa od neho. Zdá sa, že tu je všetko jednoduché. Položme si však otázku: čo je to za tlak? Ako to vyzerá"? Poďme hlbšie molekulárna štruktúra látok. Molekula gumy, z ktorej je guľa vyrobená, a molekula kameňa v asfalte sa navzájom tlačia, to znamená, že sa snažia navzájom odtláčať. A opäť sa všetko zdá byť jednoduché, ale zdá sa nová otázka: čo je príčinou, zdrojom javu „sily“, ktorý núti každú z molekúl vzďaľovať sa, prežívať nutkanie pohnúť sa od „súpera“? Atómy molekúl gumy sú podľa všetkého odpudzované atómami, z ktorých sa skladá kameň. Ak je to ešte kratšie, zjednodušenejšie, potom je jeden atóm odpudzovaný od druhého. A ešte raz: prečo? Prechádzame k atómovej štruktúre hmoty. Atómy sa skladajú z jadier a elektrónových obalov. Zjednodušme problém znova a predpokladajme (celkom rozumne), že atómy odpudzujú buď ich obaly, alebo ich jadrá, ako odpoveď na novú otázku: ako presne k tomuto odpudzovaniu dochádza? Napríklad elektrónové obaly môžu byť odpudzované kvôli ich identickým elektrickým nábojom, pretože podobné náboje sa odpudzujú. A ešte raz: prečo? Ako sa to stane? Prečo sa napríklad dva elektróny navzájom odpudzujú? Je potrebné ísť stále hlbšie do štruktúry hmoty. Ale už tu je celkom zrejmé, že akýkoľvek z našich vynálezov, akékoľvek nové vysvetlenie fyzické odpudzovací mechanizmus bude skĺznuť ďalej a ďalej, ako horizont, hoci formálny, matematický popis bude vždy presný a jasný. A pritom budeme vždy vidieť absenciu fyzické popis odpudzovacieho mechanizmu nerobí tento mechanizmus, jeho medzimodel, absurdný, nelogický, odporujúci zdravému rozumu. Sú trochu zjednodušené, neúplné, ale logické, rozumné, zmysluplné... V tom je rozdiel medzi vysvetlením interferencie a vysvetlením mnohých iných javov: popis interferencie vo svojej podstate je nelogický, neprirodzený, v rozpore so zdravým rozumom.

Kvantová previazanosť, nelokálnosť, Einsteinov lokálny realizmus

Uvažujme o ďalšom fenoméne, ktorý sa považuje za odporujúci zdravému rozumu. Toto je jedna z najúžasnejších záhad prírody – kvantová previazanosť (efekt zapletenia, zapletenie, neoddeliteľnosť, nelokálnosť). Podstata tohto javu spočíva v tom, že dve kvantové častice si po interakcii a následnom oddelení (ich rozšírení do rôznych oblastí priestoru) zachovávajú určité zdanie informačnej komunikácie medzi sebou. Najznámejším príkladom je takzvaný EPR paradox. V roku 1935 Einstein, Podolsky a Rosen vyjadrili myšlienku, že napríklad dva spojené fotóny v procese separácie (expanzie) si zachovávajú takéto zdanie informačného spojenia. V tomto prípade sa kvantový stav jedného fotónu, napríklad polarizácia alebo spin, môže okamžite preniesť na iný fotón, ktorý sa v tomto prípade stane analógom prvého fotónu a naopak. Pri meraní jednej častice v rovnakom okamihu okamžite určíme stav inej častice, bez ohľadu na to, ako ďaleko sú tieto častice od seba. Spojenie medzi časticami je teda zásadne nemiestne. Podstata nelokality v kvantovej mechanike ruský fyzik Doronin to formuluje nasledovne: „Pokiaľ ide o to, čo sa myslí nelokálnosťou v QM, vo vedeckej komunite, verím, existuje v tejto veci určitý konsenzus. sa nazýva Einsteinov princíp lokality.) Princíp miestneho realizmu tvrdí, že ak dva systémy A a B sú priestorovo oddelené, potom pre úplný popis fyzikálnej realite, akcie vykonávané na systéme A by nemali meniť vlastnosti systému B. "Upozorňujeme, že hlavným ustanovením lokálneho realizmu vo vyššie uvedenej interpretácii je popretie vzájomného ovplyvňovania priestorovo oddelených systémov na seba. Hlavným ustanovením tzv. Einsteinov lokálny realizmus je nemožnosť vplyvu dvoch priestorovo oddelených Einstein v popísanom EPR paradoxe predpokladal nepriamu závislosť stavu častíc. Táto závislosť sa vytvára v momente zapletenia častíc a pretrváva až do konca experimentu. a tieto stavy sú „uložené“ v určitých prvkoch fyzickej reality, popísaných „dodatočnými parametrami“, keďže merania nad oddelenými systémami sa nemôžu navzájom ovplyvňovať: „Ale jeden predpoklad sa mi zdá nesporný. Skutočný stav (stav) systému S 2 nezávisí od toho, čo sa robí so systémom S 1, ktorý je od neho priestorovo oddelený. v skutočnosti sa merania vo vzdialených systémoch nejakým spôsobom navzájom ovplyvňujú. Alain Aspect opísal tento vplyv nasledovne: „i. Fotón ν 1, ktorý pred meraním nemal explicitne definovanú polarizáciu, dostane polarizáciu spojenú s výsledkom získaným počas jeho merania: to nie je prekvapujúce. ii. Pri meraní pri ν 1 sa fotón ν 2, ktorý pred týmto meraním nemal špecifickú polarizáciu, premietne do stavu polarizácie rovnobežného s výsledkom merania pri ν 1. To je veľmi prekvapujúce, pretože k tejto zmene v opise ν 2 dochádza okamžite, bez ohľadu na vzdialenosť medzi ν 1 a ν 2 v čase prvého merania. Tento obraz je v rozpore s relativitou. Udalosť v danej časopriestorovej oblasti nemôže byť podľa Einsteina ovplyvnená udalosťou, ktorá sa odohrala v časopriestore, ktorý je oddelený intervalom podobným priestoru. Je nerozumné snažiť sa nájsť prijateľnejšie obrázky, aby sme „pochopili“ EPR korelácie. Toto je obrázok, ktorý teraz zvažujeme. „Tento obrázok sa nazýva „nelokalita“. Merania sa navzájom aplikujú pomocou nadsvetelná rýchlosť, no zároveň ako také nedochádza k prenosu informácií medzi časticami. Ukazuje sa, že merania sa navzájom ovplyvňujú, ale nedochádza k prenosu tohto vplyvu. Na základe toho sa usudzuje, že nelokálnosť v podstate neodporuje špeciálnej teórii relativity. Prenášaná (podmienená) informácia medzi časticami EPR sa niekedy nazýva „kvantová informácia“. Nelokálnosť je teda fenomén v protiklade k Einsteinovmu lokálnemu realizmu (lokalizmu). Zároveň sa pre lokálny realizmus považuje za samozrejmosť iba jedna vec: absencia tradičnej (relativistickej) informácie prenášanej z jednej častice na druhú. V opačnom prípade by sa malo hovoriť o „prízračnom pôsobení na diaľku“, ako to nazval Einstein. Pozrime sa bližšie na túto „akciu na veľké vzdialenosti“, nakoľko odporuje špeciálnej teórii relativity a samotnému lokálnemu realizmu. Po prvé, „prízračná akcia na veľké vzdialenosti“ nie je o nič horšia ako kvantovo-mechanická „nelokálnosť“. V skutočnosti neexistuje ani neexistuje prenos relativistických informácií (podsvetelná rýchlosť). Preto „akcia na diaľku“ nie je v rozpore so špeciálnou teóriou relativity, ako aj s „nelokálnosťou“. Po druhé, strašidelná „akcia na diaľku“ nie je o nič strašidelnejšia ako kvantová „nelokálnosť“. Čo je vlastne podstatou nelokality? Vo „výstupe“ do inej úrovne reality? Ale to nič nehovorí, len umožňuje rôzne mystické a božské rozšírené výklady. Neexistuje žiadny rozumný a nasadený fyzické nelokálnosť nemá popis (a ešte viac vysvetlenie). Existuje len jednoduché konštatovanie skutočnosti: dva rozmery koreloval... A čo Einsteinova „prízračná akcia na diaľku“? Áno, presne to isté: neexistuje žiadny rozumný a rozvinutý fyzický popis, rovnaké jednoduché konštatovanie skutočnosti: dva rozmery pripojený spolu. Otázka sa v skutočnosti scvrkáva na terminológiu: nelokálnosť alebo strašidelné pôsobenie na diaľku. A uznanie, že ani jedno, ani druhé zo špeciálnej teórie relativity formálne neodporuje. To však neznamená nič iné, ako dôslednosť samotného miestneho realizmu (lokalizmu). Jeho hlavné tvrdenie, formulované Einsteinom, nepochybne zostáva platné: v relativistickom zmysle neexistuje žiadna interakcia medzi systémami S 2 a S 1, hypotéza „strašidelného pôsobenia na veľké vzdialenosti“ nevnáša do Einsteinovho lokálneho realizmu najmenšie rozpory. . Napokon, samotný pokus o odmietnutie „prízračnej akcie na veľké vzdialenosti“ v lokálnom realizme si logicky vyžaduje rovnaký postoj k jej kvantovo-mechanickému analógu – nelokálnosti. V opačnom prípade sa to stane dvojitým štandardom, neopodstatneným dvojitým prístupom k dvom teóriám („Čo je dovolené Jupiterovi, nie je dovolené býk“). Je nepravdepodobné, že by si tento prístup zaslúžil serióznu pozornosť. Hypotézu Einsteinovho lokálneho realizmu (lokalizmu) teda treba sformulovať v úplnejšej podobe: „Skutočný stav systému S 2 v relativistickom zmysle nezávisí od toho, čo sa robí so systémom S 1 priestorovo oddeleným od neho.“ Ak vezmeme do úvahy tento malý, ale dôležitý dodatok, všetky odkazy na porušenie Bellových nerovností (pozri), ako argumenty vyvracajúce Einsteinov lokálny realizmus, ktorý ich porušuje rovnaký úspech ako kvantová mechanika. Ako vidíme, v kvantovej mechanike je opísaná podstata fenoménu nelokality vonkajšie znaky, ale nie je vysvetlený jeho vnútorný mechanizmus, ktorý slúžil ako základ pre Einsteinovo tvrdenie o neúplnosti kvantovej mechaniky. Fenomén zapletenia môže mať zároveň úplne jednoduché vysvetlenie, ktoré neodporuje ani logike, ani zdravému rozumu. Keďže dve kvantové častice sa správajú tak, ako keby o svojom stave „vedeli“, prenášajú si navzájom nejaké nepolapiteľné informácie, možno predpokladať, že prenos vykonáva nejaký „čisto materiálny“ nosič (nie materiál). Táto otázka má hlboké filozofické pozadie, súvisiace so základmi reality, teda primárnou substanciou, z ktorej je stvorený celý náš svet. V skutočnosti by sa táto látka mala nazývať hmotou, ktorá jej dáva vlastnosti, ktoré vylučujú jej priame pozorovanie. Celá svet je utkaná z hmoty a môžeme ju pozorovať iba interakciou s touto tkaninou, ktorá je odvodená od hmoty: hmota, polia. Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností tejto hypotézy, len zdôrazňujeme, že autor identifikuje hmotu a éter, pričom ich považuje za dva názvy pre tú istú látku. Je nemožné vysvetliť štruktúru sveta odmietnutím základného princípu - hmoty, pretože diskrétnosť hmoty sama o sebe odporuje logike aj zdravému rozumu. Neexistuje žiadna rozumná a logická odpoveď na otázku: čo je medzi diskrétnou hmotou, ak hmota je základným princípom všetkého, čo existuje. Preto predpoklad prítomnosti vlastnosti v hmote, prejavil ako okamžitá interakcia vzdialených hmotných objektov je celkom logická a konzistentná. Dve kvantové častice spolu interagujú na hlbšej úrovni - materiál, ktorý si navzájom prenáša subtílnejšie, nepolapiteľné informácie na materiálnej úrovni, ktoré nie sú spojené s materiálom, poľom, vlnou alebo iným nosičom a ktorých registrácia je priamo principiálne nemožné. Fenomén nelokality (neoddeliteľnosti), hoci nemá výslovný a jasný fyzikálny popis (vysvetlenie) v kvantová fyzika, je však prístupný pochopeniu a vysvetleniu ako skutočnému procesu. Interakcia zapletených častíc teda vo všeobecnosti nie je v rozpore ani s logikou, ani so zdravým rozumom a pripúšťa, aj keď fantastické, ale pomerne koherentné vysvetlenie.

Kvantová teleportácia

Ďalším zaujímavým a paradoxným prejavom kvantovej podstaty hmoty je kvantová teleportácia. Termín „teleportácia“, prevzatý zo sci-fi, sa v súčasnosti bežne používa vedeckej literatúry a na prvý pohľad budí dojem niečoho neskutočného. Kvantová teleportácia znamená okamžitý prenos kvantového stavu z jednej častice na druhú, vzdialenú na veľkú vzdialenosť. K samotnej teleportácii častice, prenosu hmoty však v tomto prípade nedochádza. Otázku kvantovej teleportácie prvýkrát nastolila v roku 1993 Bennettova skupina, ktorá pomocou EPR paradoxu ukázala, že v princípe môžu zapletené (zapletené) častice slúžiť ako druh informačného „transportu“. Priložením tretej – „informačnej“ – častice k jednej zo zapletených častíc môžete jej vlastnosti preniesť na druhú, a to aj bez merania týchto vlastností. Implementácia EPR kanála bola vykonaná experimentálne a bola preukázaná realizovateľnosť princípov EPR v praxi pre prenos polarizačných stavov medzi dvoma fotónmi cez optické vlákna cez tretie na vzdialenosť až 10 kilometrov. Podľa zákonov kvantovej mechaniky nemá fotón presnú hodnotu polarizácie, kým nie je zmeraný detektorom. Meranie teda prevedie množinu všetkých možných polarizácií fotónov na náhodnú, no veľmi špecifickú hodnotu. Meranie polarizácie jedného fotónu zapleteného páru vedie k tomu, že druhý fotón, bez ohľadu na to, ako ďaleko je, sa okamžite objaví zodpovedajúca - kolmo k nemu - polarizácii. Ak sa do jedného z dvoch pôvodných fotónov „primieša“ cudzí fotón, vytvorí sa nový pár, nový viazaný kvantový systém. Po zmeraní jeho parametrov môžete okamžite prenášať kamkoľvek chcete - teleportovať - ​​smer polarizácie už nie je pôvodný, ale cudzí fotón. V zásade platí, že prakticky všetko, čo sa stane jednému fotónu z páru, by malo okamžite ovplyvňovať druhý a meniť jeho vlastnosti celkom určitým spôsobom. V dôsledku merania druhý fotón pôvodného páru tiež získal určitú pevnú polarizáciu: kópia počiatočného stavu „fotónu posla“ bola prenesená do vzdialeného fotónu. Najťažšie bolo dokázať, že kvantový stav bol skutočne teleportovaný: to si vyžaduje presne vedieť, ako sú detektory nainštalované pri meraní celkovej polarizácie, a vyžadovalo si to starostlivú synchronizáciu. Zjednodušenú schému kvantovej teleportácie si možno predstaviť nasledovne. Alice a Bob (konvenčné postavy) dostanú jeden fotón z dvojice zapletených fotónov. Alica má časticu (fotón) v (pre ňu neznámom) stave A; fotón z páru a Alicin fotón interagujú („zamotajú sa“), Alice vykoná meranie a určí stav systému dvoch fotónov, ktoré má. Prirodzene, počiatočný stav A fotónu Alice je v tomto prípade zničený. Fotón z dvojice zapletených fotónov, ktorý sa ukáže byť na Bobovi, však prejde do stavu A. Bob v zásade ani nevie, že došlo k aktu teleportácie, takže je potrebné, aby Alice odovzdala informácie o tomto ho bežným spôsobom. Matematicky, rečou kvantovej mechaniky, možno tento jav opísať nasledovne. Schéma zariadenia na teleportáciu je znázornená na obrázku:

Obr. Inštalačný diagram pre kvantovú teleportáciu fotónového stavu

"Počiatočný stav je určený výrazom:

Tu sa predpokladá, že prvé dva (zľava doprava) qubity patria Alici a tretí Bobovi. Potom Alice odovzdá svoje dva qubity CNOT-brána. V tomto prípade sa získa stav | Ψ 1>:

Alice potom prejde prvým qubitom cez Hadamardovu bránu. Výsledkom je, že stav uvažovaných qubitov | Ψ 2> bude mať tvar:

Po preskupení výrazov v (10.4), pozorovaním zvolenej postupnosti qubitov patriacich Alice a Bobovi, dostaneme:

To ukazuje, že ak napríklad Alice vykoná merania stavov svojho páru qubitov a dostane 00 (to znamená M 1 = 0, M 2 = 0), potom bude Bobov qubit v stave | Ψ>, že je v stave, ktorý Alice chcela dať Bobovi. Vo všeobecnom prípade, v závislosti od výsledku Aliceho merania, bude stav Bobovho qubitu po procese merania určený jedným zo štyroch možných stavov:

Aby však Bob zistil, v ktorom zo štyroch stavov sa jeho qubit nachádza, musí získať klasickú informáciu o výsledku Aliceho merania. Len čo Bob pozná výsledok Aliceho merania, môže získať stav Aliceinho pôvodného qubitu | Ψ> vykonaním kvantových operácií zodpovedajúcich schéme (10.6). Ak mu teda Alice povedala, že výsledok jej merania je 00, Bob nemusí so svojím qubitom nič robiť – je v stave | Ψ>, to znamená, že výsledok prenosu už bol dosiahnutý. Ak Alicino meranie dáva výsledok 01, Bob musí na svoj qubit pôsobiť bránou X... Ak Alicino meranie dáva 10, potom by mal Bob použiť bránu Z... Nakoniec, ak bol výsledok 11, potom by mal Bob konať s bránami. X * Z získať odovzdaný stav | Ψ>. Celkový kvantový obvod popisujúci fenomén teleportácie je znázornený na obrázku. Pre fenomén teleportácie existuje množstvo okolností, ktoré je potrebné vysvetliť s prihliadnutím na všeobecné fyzikálne princípy. Niekto by napríklad mohol nadobudnúť dojem, že teleportácia umožňuje okamžitý prenos kvantového stavu, a teda rýchlejší ako rýchlosť svetla. Toto tvrdenie je v priamom rozpore s teóriou relativity. Vo fenoméne teleportácie však nie je v rozpore s teóriou relativity, pretože na uskutočnenie teleportácie musí Alice preniesť výsledok svojho merania klasickým komunikačným kanálom a teleportácia neprenáša žiadne informácie. teleportácie jasne a logicky vyplýva z formalizmu kvantovej mechaniky. Je zrejmé, že základom tohto javu, jeho „jadrom“ je spletenie. Teleportácia je teda logická rovnako ako zapletenie, dá sa ľahko a jednoducho matematicky opísať bez vytvárania rozporov. buď s logikou alebo zdravým rozumom.

Bellova nerovnosť

hovorilo sa o nepodložených odkazoch na porušenie Bellových nerovností ako o argumentoch vyvracajúcich Einsteinov lokálny realizmus, ktorý ich porušuje rovnako ako kvantová mechanika. Článok DS Bella o EPR paradoxe bol presvedčivým matematickým vyvrátením Einsteinových argumentov o neúplnosti kvantovej mechaniky a ním formulovaných ustanovení takzvaného „miestneho realizmu“. Od dátumu publikovania článku v roku 1964 až dodnes slúžia Bellove argumenty, známejšie v podobe „Bellových nerovností“, ako najčastejší a hlavný argument v spore medzi konceptom nelokality kvantovej mechaniky a tzv. celá trieda teórií založených na „skrytých premenných“ alebo „doplnkových parametroch“. Bellove námietky treba zároveň považovať za kompromis medzi špeciálnou teóriou relativity a experimentálne pozorovaným fenoménom zapletenia, ktorý má všetky viditeľné znaky okamžitej závislosti dvoch samostatných systémov. Tento kompromis je dnes známy ako nelokálnosť alebo neoddeliteľnosť. Nelokálnosť vlastne popiera ustanovenia tradičnej teórie pravdepodobnosti pre závislé a nezávislé udalosti a zdôvodňuje nové ustanovenia - kvantová pravdepodobnosť, kvantové pravidlá pre výpočet pravdepodobnosti udalostí (sčítanie amplitúd pravdepodobnosti), kvantová logika. Takýto kompromis slúži ako základ pre vznik mystických pohľadov na prírodu. Zamyslime sa nad Bellovým veľmi zaujímavým záverom z jeho analýzy EPR paradoxu: „V kvantovej teórii s ďalšími parametrami, aby bolo možné určiť výsledky jednotlivých meraní bez zmeny štatistických predpovedí, musí existovať mechanizmus, ktorým môže ladenie jedného meracieho zariadenia ovplyvniť čítanie iného vzdialeného prístroja. Okrem toho sa príslušný signál musí šíriť okamžite, takže takáto teória nemôže byť Lorentzova invariantná." Einstein aj Bell vylučujú nadsvetelné interakcie medzi časticami. Bell však Einsteinove argumenty o „ďalších parametroch“ presvedčivo vyvrátil, aj keď za cenu priznania akéhosi nadsvetelného „ladiaceho mechanizmu“. Na zachovanie Lorentzovej invariantnosti teórie sú viditeľné dva spôsoby: rozpoznať mystiku nelokality alebo ... existenciu nehmotnej substancie, ktorá viaže častice. Predpoklad okamžitého prenosu doteraz nepolapiteľných, experimentálne nezaregistrovaných „kvantových informácií“ umožňuje opustiť mystiku v prospech logiky a zdravého rozumu a platnosti špeciálnej teórie relativity. Aj keď celkové vysvetlenie vyzerá fantasticky.

Rozpor medzi kvantovou mechanikou a SRT

Vyššie bolo povedané o formálnom uznaní absencie rozporu medzi kvantovou mechanikou - fenoménom nelokality, previazanosti a špeciálnej teórie relativity. Fenomén zapletenia však v zásade umožňuje zorganizovať experiment, ktorý môže jasne ukázať, že vzájomne sa pohybujúce hodiny bežia synchrónne. To znamená, že tvrdenie SRT, že pohyblivé hodiny zaostávajú, je chybné. Existuje dobrý dôvod domnievať sa, že existuje nevyhnutný rozpor medzi kvantovou teóriou a špeciálnou teóriou relativity, pokiaľ ide o rýchlosť prenosu interakcií a kvantovú nelokálnosť. Pozícia kvantovej teórie o okamžitom kolapse stavového vektora je v rozpore s postulátom STR o obmedzenej rýchlosti prenosu interakcie, pretože existuje spôsob, ako využiť kolaps na generovanie synchronizačného signálu, ktorý je v skutočnosti informačným signálom. ktorý sa okamžite šíri v priestore. Z toho vyplýva, že jednou z teórií je kvantová alebo špeciálna teória relativity, prípadne obe teórie vyžadujú revíziu v otázke rýchlosti prenosu interakcie. Pre kvantovú teóriu ide o odmietnutie kvantovej korelácie entanglovaných častíc (nelokality) s okamžitosťou kolapsu vlnovej funkcie na ľubovoľnú vzdialenosť, pre SRT je to hranica rýchlosti prenosu interakcie. Podstata kvantovej synchronizácie je nasledovná. Dve zapletené častice (fotóny) okamžite získajú svoje vlastné stavy, keď sa spoločná vlnová funkcia zrúti - to je pozícia kvantovej mechaniky. Keďže existuje aspoň jeden IFR, v ktorom každý z fotónov prijíma svoj vlastný stav v rámci meracieho zariadenia, nie je dôvod tvrdiť, že existujú iné IFR, v ktorých tieto stavy fotónov prijímali. von meracie zariadenia. Z toho vyplýva nevyhnutný záver, že dôjde k aktivácii dvoch metrov súčasne z hľadiska akýkoľvek ISO, keďže pre akýkoľvek ISO oba merače fungovali súčasne v dôsledku kolapsu vlnovej funkcie. Najmä to znamená, že svoj vlastný meter nehybný ISO fungovalo absolútne súčasne so vstupom merača sťahovanie IFR, pretože kvantové zapletené častice (fotóny) boli v čase kolapsu v meracích zariadeniach a kolaps nastane okamžite. Použitie podpisov (sekvencií meracích signálov) umožňuje následne zobraziť synchronizáciu hodín. Ako vidíme, aj takto jasne pozorovaný rozpor medzi dvoma poprednými fyzikálnymi teóriami pripúšťa úplne logické riešenie (vrátane experimentálneho overenia), ktoré v žiadnom prípade neodporuje zdravému rozumu. Treba však poznamenať, že samotný fenomén kvantovej synchronizácie sa ukázal byť mimo chápania všetkých oponentov, s ktorými sa o ňom diskutovalo.

Záhady egyptských pyramíd

Od školských rokov nás učili, že známi egyptské pyramídy boli postavené rukami Egypťanov z nám známych dynastií. Vedecké expedície, ktoré dnes organizoval A.Yu Sklyarov, však poukázali na mnohé nezrovnalosti a rozpory v takýchto názoroch na pôvod pyramíd. Okrem toho sa našli rozpory vo výkladoch vzhľadu podobných štruktúr v iných častiach sveta. Sklyarovove expedície si stanovili celkom fantastické úlohy: „hlavnou vecou je nájsť to, čo sme hľadali – znaky a stopy vysoko rozvinutej civilizácie, ktorá sa radikálne líši v schopnostiach a technológiách, ktoré ovláda, od tých, ktoré boli historikom známe o všetkých národoch Mezoameriky. ." Kritizovať hlavné vysvetlenia úradníka historická veda objavením sa úžasných starovekých stavieb, prichádza k presvedčivému záveru o ich úplne odlišnom pôvode: „Každý čítal a vie „o slávnych egyptských obeliskoch. Ale vedia čo?, z čoho sú vyrobené; opis ich majestátu; vyhlásenie o verzii výroby, dodávky a montáže na mieste. Dokonca nájdete aj možnosti prekladu nápisov na nich. Je však nepravdepodobné, kde nájdete zmienku o tom, že na rovnakých obeliskoch nájdete veľmi často úzke dekoratívne rezy (asi centimeter hlboké a len pár milimetrov široké na vstupe a prakticky rovné nule v hĺbke), ktoré v dnešnej dobe žiadny super dokonalý nástroj nedokáže napodobniť. A to je v našej dobe špičkových technológií! Všetko to bolo natočené na film, zobrazené zblízka, akékoľvek pochybnosti o pravosti premietaného sú vylúčené. Zábery sú úžasné! A závery vyvodené na základe analýzy prvkov štruktúr sú, samozrejme, jednoznačné a nespochybniteľné: "Odtiaľto nevyhnutne a automaticky vyplýva, že to dokázali len tí, ktorí mali vhodný nástroj. Toto je čas. ktorý mal strojovú výrobu (a vôbec nie To sú dvaja. Ten, kto mal výrobnú základňu na vytvorenie takéhoto nástroja. To sú traja. Ten, kto mal vhodnú zásobu energie aj na chod tohto nástroja, aj na chod celá základňa vyrábajúca nástroj. Toto sú štyria. kto mal príslušné znalosti. Toto je päť. A tak ďalej, a tak ďalej. Výsledkom je civilizácia, ktorá prevyšuje našu modernú vo vedomostiach aj technológiách. Fantázia? .. Ale štrbina je skutočná!!!" Musíte byť patologický Thomas Neveriaci, aby ste mohli poprieť prítomnosť stôp špičkovej technológie, a byť neuveriteľným vizionárom, aby ste všetky tieto diela pripísali starým Egypťanom (a iným národom, na ktorých území boli objavené štruktúry). Napriek všetkej fantastickej povahe starovekých štruktúr v Egypte, Mexiku a iných regiónoch možno ich vzhľad vysvetliť bez akýchkoľvek rozporov s logikou a zdravým rozumom. Tieto vysvetlenia sú v rozpore so všeobecne akceptovanou interpretáciou pôvodu pyramíd, ale v zásade sú skutočné. Dokonca aj domnienka, že mimozemšťania navštívia Zem a budú nimi stavať pyramídy, nie je v rozpore so zdravým rozumom: pri všetkej fantastickosti tejto myšlienky sa to pokojne mohlo uskutočniť. Navyše, toto vysvetlenie je oveľa logickejšie a rozumnejšie ako pripisovanie stavby starovekým, slabo rozvinutým civilizáciám.

A predpokladajme, že neuveriteľné?

Takže, ako je znázornené, mnohé z najúžasnejších prírodných javov možno úplne vysvetliť z hľadiska logiky a zdravého rozumu. Zrejme môžete nájsť oveľa viac takýchto záhad a javov, ktoré vám však umožňujú podať aspoň nejaké logické alebo konzistentné vysvetlenie. To ale neplatí pre zasahovanie, ktoré pri vysvetľovaní naráža na neprekonateľné rozpory s logikou a zdravým rozumom. Skúsme sformulovať aspoň nejaké vysvetlenie, aj keď fantastické, šialené, no založené na logike a zdravom rozume. Predpokladajme, že fotón je vlna a nič iné, že neexistuje všeobecne uznávaná dualita vlna-častica. Fotón však nie je vlna vo svojej tradičnej forme: nie je len elektromagnetická vlna alebo De Broglieho vlna a niečo abstraktnejšie, abstraktnejšie - vlna. Potom to, čo nazývame častica a zdá sa, že sa dokonca prejavuje ako častica - v skutočnosti v istom zmysle koagulácia, kolaps, "smrť" vlny, postup absorpcie fotónovej vlny, proces miznutia fotónová vlna. Pokúsme sa teraz vysvetliť niektoré javy z tohto nevedeckého, ba až absurdného uhla pohľadu. Experiment na Mach-Zehnderovom interferometri. Pri vstupe do interferometra sa fotón – „ani vlna, ani častica“ rozdelí na dve časti. V pravom zmysle slova. Polovica tónu sa pohybuje pozdĺž jedného ramena a polovica tónu sa pohybuje pozdĺž druhého. Na výstupe z interferometra sa fotón opäť zhromažďuje do jedného celku. Zatiaľ je to len útržkovitý popis procesu. Teraz predpokladajme, že jedna z dráh fotónu je zablokovaná. Pri kontakte s prekážkou sa polfotón „skondenzuje“ na celý fotón. To sa deje v jednom z dvoch bodov vo vesmíre: buď v bode dotyku s prekážkou, alebo vo vzdialenom bode, kde sa v tom momente nachádzala jej druhá polovica. Ale kde presne? Je jasné, že kvôli kvantovej pravdepodobnosti nie je možné určiť presné miesto: buď tam, alebo tu. V tomto prípade sa systém dvoch polovičných fotónov zničí a „splynie“ do pôvodného fotónu. S istotou je známe len to, že k zlúčeniu dochádza v bode, kde sa nachádza jeden z polovičných fotónov, a že polovičné fotóny sa spájajú nadluminálnou (okamžitou) rýchlosťou - rovnako ako zapletené fotóny nadobúdajú korelované stavy. Účinok opísaný Penrosom, s rušením na výstupe Mach-Zehnderovho interferometra. Fotón a polofotóny sú tiež vlny, takže všetky vlnové efekty sú z tohto pohľadu vysvetlené jednoducho: "ak sú obe cesty otvorené (obe rovnakej dĺžky), potom môže fotón dosiahnuť len A" kvôli interferencii polovice -fotónové vlny. „Zablokovanie jednej z ciest umožňuje fotónu dosiahnuť detektor B“ presne tak, ako keď fotónová vlna prechádza cez rozdeľovač (rozdeľovač lúča) do interferometra – to znamená, že sa rozdelí na dva polovičné fotóny a následne kondenzované na jednom z detektorov - A alebo B. V tomto prípade v priemere každý druhý fotón prichádza na výstupný delič v "zmontovanej forme", keďže prekrytie jednej z dráh spôsobí "zostavenie" fotónu buď v druhý kanál alebo na prekážku. Naopak, „ak sú obe cesty otvorené, tak fotón akosi“ vie, ,,že nesmie zasiahnuť detektor B, a preto je nútený sledovať dve cesty naraz“, v dôsledku čoho dve pol- fotóny dorazia na výstupný delič, ktorý interferuje s deličom a zasiahne buď detektor A alebo detektor B. Experimentujte na dvoch štrbinách. Fotón, ktorý padá na štrbinu – „ani vlna, ani častica“, ako je uvedené vyššie, je rozdelený na dve časti, na dva polovičné fotóny. Polfotóny, ktoré prechádzajú cez štrbiny, interferujú tradične ako vlny a vytvárajú zodpovedajúce pruhy na obrazovke. Keď je jedna zo štrbín uzavretá (na výstupe), potom na jednej z nich "kondenzujú" aj polfotóny podľa zákonov kvantovej pravdepodobnosti. To znamená, že fotón môže byť "zhromaždený" do celku ako na čiapočke - na prvom polfotóne, tak aj na mieste druhého polfotónu v momente, keď sa prvý dotkol tohto uzáveru. V tomto prípade ďalší pohyb „kondenzovaného“ fotónu pokračuje spôsobom tradičným pre kvantový vlnový fotón. Fenomén odloženej voľby. Rovnako ako v predchádzajúcom príklade, polfotóny prechádzajú cez štrbiny. Interferencia funguje rovnakým spôsobom. Ak po prechode polfotónov cez štrbiny vymeníte záznamník (obrazovku alebo okuláre), pre polofotóny sa nič zvláštne nestane. Ak na svojej ceste natrafia na obrazovku, prekážajú, „zhromaždia sa“ do jednej na vhodnom mieste v priestore (obrazovke). Ak sa stretne okulár, potom sa podľa zákonov kvantovej pravdepodobnosti polofotóny „zhromaždia“ do celého fotónu na jednom z nich. Kvantová pravdepodobnosť nerozhoduje o tom, ktorý z polfotónov „kondenzuje“ fotón do celku. V okuláre skutočne s istotou uvidíme, že fotón prešiel určitou štrbinou. Zapletenie. Kvantové častice – vlny v momente interakcie a následnej separácie si napríklad zachovávajú svoje „párovanie“. Inými slovami, každá z častíc sa „rozptyľuje“ súčasne v dvoch smeroch vo forme poločastíc. To znamená, že dve polovičné častice - polovica prvej častice a polovica druhej častice - sú odstránené v jednom smere a ďalšie dve polovice v druhom smere. V momente kolapsu stavového vektora sa každá z poločastíc "zrúti", každá na "svojej" strane, okamžite, bez ohľadu na vzdialenosť medzi časticami. Podľa pravidiel kvantového výpočtu je v prípade fotónov možné otočiť polarizáciu jednej z častíc bez kolapsu stavového vektora. V tomto prípade by malo dôjsť k rotácii vzájomných smerov polarizácie entanglovaných fotónov: v prípade kolapsu už uhol medzi ich polarizáciou nebude násobkom toho pravého. Ale dá sa to vysvetliť napríklad aj nerovnosťou „polovičiek“. Fantastický? blázon? Nevedecké? Očividne áno. Navyše tieto vysvetlenia jasne odporujú tým experimentom, v ktorých sa kvantové častice prejavujú presne ako kvantá, napríklad elastické zrážky. Ale taká je cena za snahu držať sa logiky a zdravého rozumu. Ako vidíte, interferencia sa na to nehodí, odporuje logike aj zdravému rozumu v nepomerne väčšej miere ako všetky tu uvažované javy. „Srdce kvantovej mechaniky“, kvintesencia princípu kvantovej superpozície, je neriešiteľná záhada. A vzhľadom na to, že interferencia je v skutočnosti základným princípom, do tej či onej miery obsiahnutým v mnohých kvantových mechanických výpočtoch, je absurdné, nevyriešené Hlavné tajomstvo kvantovej fyziky .

PRÍLOHY

Keďže pri rozbore tajomstiev vedy budeme používať také základné pojmy ako logika, paradox, rozpor, absurdita, zdravý rozum, je potrebné určiť, ako budeme tieto pojmy interpretovať.

Formálna logika

Ako hlavný analytický nástroj volíme aparát formálnej logiky, ktorý je základom všetkých ostatných tried logík tak, ako je základom všetkých kalkulov (s inými základmi) binárny kalkul. To je logika najnižšej úrovne, z ktorej jednoduchšej nie je možné myslieť na nič iné. Všetky úvahy a logické konštrukcie sú v konečnom dôsledku založené na tejto základnej, základnej logike, redukujú sa na ňu. Preto je nevyhnutný záver, že akékoľvek uvažovanie (konštrukcie) by vo svojej podstate nemali odporovať formálnej logike. Logika je:

1. Veda o všeobecných zákonitostiach vývoja objektívneho sveta a poznania.
2. Rozumnosť, správnosť dedukcií.
3. Vnútorná zákonitosť. ( Výkladový slovník Ruský jazyk Ushakov, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Logika - „normatívna veda o formách a metódach intelektuálnej kognitívnej činnosti vykonávanej pomocou jazyka. logické zákony spočíva v tom, že ide o tvrdenia, ktoré sú pravdivé výlučne na základe svojej logickej formy. Inými slovami, logická forma takýchto vyhlásení určuje ich pravdivosť bez ohľadu na konkretizáciu obsahu ich nelogických pojmov.“ (V. Vasyukov, Encyklopédia“ Krugosvet “, http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet /článok/b/bf/1010920. htm) Medzi logické teórie nás bude obzvlášť zaujímať neklasická logika – kvantová logika, ktorá predpokladá porušenie zákonov klasickej logiky v mikrosvete. Do istej miery sa budeme opierať o dialektickú logiku, logiku „rozporov“: „Dialektická logika je filozofia, teória pravdy(pravda-proces, podľa Hegela), kým iné „logiky“ sú špeciálnym nástrojom na fixovanie a stelesňovanie výsledkov poznania. Nástroj je veľmi potrebný (napr. žiadny počítačový program nebude fungovať bez spoliehania sa na matematické a logické pravidlá výrokového počtu), no napriek tomu je špeciálny. ... Takáto logika študuje zákony pôvodu a vývoja z jedného zdroja rôznych, niekedy zbavených nielen vonkajších podobností, ale aj protichodných javov. Navyše pre dialektickú logiku rozpor je už vlastné samotnému zdroju vzniku javov. Na rozdiel od formálnej logiky, ktorá takéto veci zakazuje vo forme „zákona vylúčenej tretiny“ (buď A alebo nie-A – tertium non datur: Tretia neexistuje). Čo však robiť, ak svetlo už pri svojom založení – svetlo ako „pravda“ – predstavuje vlnu aj časticu (teliesku), ktoré nemožno „rozdeliť“, na ktoré ani v podmienkach najsofistikovanejšieho laboratórneho experimentu? V. Kudryavtsev, Čo je dialektická logika? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Zdravý rozum

V aristotelovskom zmysle slova - schopnosť pochopiť vlastnosti objektu pomocou iných zmyslov. Presvedčenia, názory, praktické chápanie vecí, ktoré sú vlastnému „priemernému človeku“. Hovorené: dobrý, odôvodnený úsudok. Približné synonymum pre logické myslenie. Zdravý rozum bol pôvodne vnímaný ako komponent mentálna schopnosť, ktorá funguje čisto racionálnym spôsobom. (Oxfordský vysvetľujúci slovník psychológie / Editoval A. Reber, 2002,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Tu považujeme zdravý rozum výlučne za súlad javov k formálnej logike... Len rozpor s logikou v konštrukciách môže slúžiť ako základ pre priznanie chybnosti, neúplnosti záverov alebo ich absurdnosti. Ako povedal Jurij Sklyarov, vysvetlenie skutočné fakty treba hľadať pomocou logiky a zdravého rozumu, akokoľvek zvláštne, nezvyčajné a „nevedecké“ sa tieto vysvetlenia môžu zdať na prvý pohľad. Pri analýze sa spoliehame na vedeckú metódu, za ktorú považujeme metódu pokus-omyl. (Serebryany A.I., Vedecká metóda a omyly, Nature, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) Zároveň si uvedomujeme, že samotná veda je založená o viere: „v skutočnosti je každé poznanie založené na viere v počiatočné predpoklady (ktoré sa berú a priori prostredníctvom intuície a ktoré nemožno racionálne priamo a rigorózne dokázať), najmä v nasledujúcich:

(i) naša myseľ dokáže pochopiť realitu,
(ii) naše pocity odrážajú realitu,
(iii) zákony logiky ". (V.S. Olkhovsky V.S., Ako korelujú postuláty viery evolucionizmu a kreacionizmu s modernými vedeckými údajmi, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm)" Že samotní vedci pripúšťajú, že veda je založená na viere, ktorá sa kvalitatívne nelíši od náboženskej viery.“ (Moderná veda a viera, http://www.vyasa.ru/philosophy/vedicculture/?id=82) Albertovi Einsteinovi sa pripisuje definícia zdravý rozum: „Zdravý rozum je súbor predsudkov, ktoré nadobudneme po dosiahnutí osemnásteho roku života.“ (http://www.marketer.ru/node/1098).

Rozpor

"Vo formálnej logike je dvojica protichodných rozsudkov, teda rozsudkov, z ktorých každý je negáciou toho druhého. Rozpor sa nazýva aj samotný fakt objavenia sa takejto dvojice rozsudkov v priebehu akéhokoľvek uvažovania alebo v rámci rámec akejkoľvek vedeckej teórie." (Veľký Sovietska encyklopédia, Rubricon, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) „Myšlienka alebo pozícia nezlučiteľná s inou, vyvracanie inej, nekonzistentnosť v myšlienkach, vyhláseniach a činoch, porušenie logiky alebo pravdy "... (Výkladový slovník ruského jazyka od Ušakova, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) „logická situácia simultánnej pravdy dvoch vzájomne sa vylučujúcich definícií resp. výroky (súdy) o jednom a tom istom Vo formálnej logike sa rozpor považuje za neprípustný podľa zákona protirečenia." (http://ru.wikipedia.org/wiki/Contradiction)

Paradox

"1) názor, úsudok, záver, ostro sa odlišujúci od všeobecne akceptovaného, ​​v rozpore so "zdravým rozumom" (niekedy len na prvý pohľad); 2) neočakávaný jav, udalosť, ktorá nezodpovedá zaužívaným predstavám; 3) v logike – rozpor, ktorý vzniká pri akejkoľvek odchýlke Rozpor je synonymom pojmu „antinómia“ – rozpor v zákone – takto sa nazýva každý argument dokazujúci pravdivosť tézy aj pravdivosť jej popretia.Často ide o paradox vzniká, keď sú dva vzájomne sa vylučujúce (protichodné) rozsudky rovnako preukázateľné." (http://slovari.yandex.ru/dict/psychlex2/article/PS2/ps2-0279.htm) Keďže za paradox sa považuje jav, ktorý je v rozpore so všeobecne uznávanými názormi, v tomto zmysle sú paradox a rozpor podobné. Budeme ich však posudzovať samostatne. Paradox je protirečenie, ale dá sa logicky vysvetliť, je prístupné zdravému rozumu. Rozpor budeme považovať za neriešiteľnú, nemožnú, absurdnú logickú konštrukciu, nevysvetliteľnú z hľadiska zdravého rozumu. Článok hľadá také rozpory, ktoré sa nielen ťažko riešia, ale dosahujú až absurdnosti. Vysvetliť ich nie je až také ťažké, ale aj formulácia problému, popis podstaty rozporu naráža na ťažkosti. Ako môžeš vysvetliť to, čo nevieš ani sformulovať? Youngov dvojštrbinový experiment je podľa nás taká absurdita. Zistilo sa, že je mimoriadne ťažké vysvetliť správanie kvantovej častice, keď interferuje v dvoch štrbinách.

Absurdné

Niečo nelogické, smiešne, v rozpore so zdravým rozumom. - Výraz sa považuje za absurdný, ak nie je navonok protirečivý, no napriek tomu z neho možno vyvodiť rozpor. - Absurdný výrok je zmysluplný a pre svoju nejednotnosť je nepravdivý. Logický zákon protirečenia hovorí o neprípustnosti potvrdenia aj popretia. - Absurdný výrok predstavuje priame porušenie tohto zákona. V logike sa dôkaz posudzuje cestou reductio ad absurdum („zníženie do absurdity“): ak je rozpor odvodený od určitej pozície, potom je táto pozícia nepravdivá. (Wikipedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) U Grékov pojem absurdita znamenal logickú slepú uličku, teda miesto, kde uvažovanie vedie uvažujúceho k zjavnému rozporu alebo navyše k očividný nezmysel, a preto si vyžaduje inak myslenú cestu. Absurdita sa teda chápala ako popretie ústrednej zložky racionality – logiky. (http://www.ec-dejavu.net/a/Absurd.html)

Literatúra

1. Aspekt A. „Bellova veta: naivný pohľad experimentátora“, 2001,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Aspekt: ​​Alain Aspect, Bellova veta: naivný pohľad experimentátor, (z angličtiny preložila Putenikhina P.V.), Quantum Magic, 2007.
3. Bacciagaluppi G., Úloha dekoherencie v kvantovej teórii: preložil M.H. Shulman. - Inštitút histórie a filozofie vedy a techniky (Paríž) -
   http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
4. Belinsky A.V., Kvantová nelokálnosť a absencia apriórnych hodnôt meraných veličín v experimentoch s fotónmi, - Phys.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​​​Fyzika kvantových informácií. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Vlnové procesy v nehomogénnych a nelineárnych prostrediach. Seminár 10. Kvantová teleportácia, Voronežská štátna univerzita, Výskumné a vzdelávacie centrum REC-010,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Doronin SI, "Nelokalita kvantovej mechaniky", Fórum fyziky mágie, Stránka "Fyzika mágie", Fyzika, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I., stránka "Fyzika mágie", http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I., Kvantové a mystické obrazy sveta, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Kvantová teleportácia (Gordon vysielaný 21. mája 2002, 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Mensky M.B., Kvantová mechanika: nové experimenty, nové aplikácie a nové formulácie starých otázok. - UFN, zväzok 170, N 6, 2000
12. Penrose Roger, Kráľova nová myseľ: Počítače, myslenie a zákony fyziky: Per. z angličtiny / Bežné vyd. V.O. Malyshenko. - M .: Úvodník URSS, 2003 .-- 384 s. Preklad knihy:
    Roger Penrose, The Emperor's New Mind. Concerning Computers, Minds and The Laws of Physics. Oxford University Press, 1989.
13. Putenikhin P.V., Kvantová mechanika proti SRT. - samizdat, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. Putenikhin P.V., Keď Bellove nerovnosti nie sú porušené. Samizdat, 2008
15. Putenikhin PV, Komentáre k Bellovým záverom v článku „Padox Einstein, Podolsky, Rosen“. Samizdat, 2008
16. Sklyarov A., Staroveké Mexiko bez krivých zrkadiel, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Hawking S., Krátky príbehčas od veľký tresk k čiernym dieram. - Petrohrad, 2001
18. Hawking S., Penrose R., Povaha priestoru a času. - Iževsk: Výskumné centrum "Pravidelná a chaotická dynamika", 2000, 160 s.
19. Tsypenyuk Yu.M., Pomer neistoty alebo princíp komplementarity? - M .: Príroda, 5, 1999, s. 90
20. Zbierka Einstein A vedeckých prác v štyroch zväzkoch. Zväzok 4. Články, recenzie, listy. Evolúcia fyziky. Moskva: Nauka, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Einstein A., Podolskiy B., Rosen N. Môže byť kvantovo-mechanický popis fyzikálnej reality považovaný za úplný? / Einstein A. Sobr. vedecké práce, zväzok 3. M., Nauka, 1966, s. 604-611,〉
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Rušenie svetla v Jungovom zážitku

Art by Timm Weitkamp (CC BY)

Tím fyzikov z Austrálskej národnej univerzity implementoval Wheelerov experiment s oneskoreným výberom nahradením fotónov ultrachladnými, metastabilnými atómami hélia. Nová práca potvrdila klasické ustanovenia princípu komplementarity Nielsa Bohra. Vydaný v Fyzika prírody.

V roku 1978 John Archibald Wheeler navrhol sofistikovanejšiu verziu Jungovho klasického dvojštrbinového experimentu, ktorý dokázal vlnovú povahu svetla. Podľa Junga je lúč svetla nasmerovaný na priečku s dvoma úzkymi štrbinami. V tomto prípade veľkosť každej štrbiny zodpovedá približne vlnovej dĺžke vyžarovaného svetla. Svetlo, ktoré prechádza štrbinami, dopadá zozadu na premietacie plátno. Ak by fotóny vykazovali výlučne korpuskulárne vlastnosti, potom by obrazovka mala dve jasne osvetlené oblasti za štrbinami a tmavú oblasť medzi nimi. Súčasne, ak fotóny vykazujú vlnové vlastnosti, potom sa každá štrbina stáva sekundárnym zdrojom vĺn. Tieto vlny rušia a namiesto dvoch osvetlených pruhov je na premietacej ploche veľa svetlých a tmavých plôch. Navyše, jedno z lokálnych maxím osvetlenia sa nachádza tam, kde by malo byť tmavé miesto (ak by fotón bol iba časticou).

Zdalo by sa, že vlnová povaha svetla bola experimentálne dokázaná, avšak matematicky to znamenalo, že fotón súčasne prechádza oboma štrbinami. Potom sa fyzici pomocou merania pokúsili určiť, cez ktorú štrbinu jeden fotón skutočne preletí. Ukázalo sa, že v prípade pozorovania sa fotón opäť začal správať ako častica, akoby „vedel“, že je sledovaný. Zdá sa, že skutočnosť pozorovania ničí vlnová funkcia... Naopak, akonáhle nedôjde k žiadnemu pozorovaniu, fotón opäť začne interferovať sám so sebou a pôsobí ako vlna.

Niels Bohr, ktorý uviedol experimentálne pozorovanú dualitu vlny a častíc, postuloval princíp komplementarity. Uvádza, že ak pozorovateľ meria vlastnosti kvantového objektu ako častice, potom sa správa ako častica. Ak sa merajú jeho vlnové vlastnosti, potom sa pre pozorovateľa správa ako vlna. Pre úplný popis kvantových mechanických javov je preto potrebné aplikovať dva zdanlivo protichodné pojmy, ktoré sa v konečnom dôsledku ukážu ako vzájomne sa dopĺňajúce, čo sa odráža aj v názve princípu.

Na prekonanie tohto rozporu a testovanie účinku pozorovateľa Wheeler navrhol použiť Mach-Zehnderov interferometer. Skladá sa zo štyroch zrkadiel. Prvý rozdeľuje prúd svetla na dva lúče, ktoré sa potom odrážajú od dvoch nepriehľadných zrkadiel a opäť sa spájajú vo štvrtom zrkadle. Na jej oboch stranách sú detektory. Fotóny sa musia uvoľňovať jeden po druhom.

Jediný fotón sa v prvom zrkadle rozdelí na dva, inými slovami, vykazuje vlnové vlastnosti. Potom sa odrazí od dvoch ideálnych zrkadiel, opäť sa ruší vo štvrtom polopriepustnom zrkadle a nakoniec zasiahne jeden z detektorov. Pre každý konkrétny fotón sa spustí iba jeden z detektorov, ale ak experiment zopakujete mnohokrát, získate nejaký netriviálny pomer počtu dvoch detektorov. Tento vzťah ukazuje, že častica, ktorá dosiahla štvrté zrkadlo, sa správa ako vlna. Ak sa odstráni štvrté zrkadlo, pomer medzi operáciami bude 50:50. Vyzerá to tak, že v momente prvého rozštiepenia sa častica už „rozhodla“, ktorou cestou sa vydá.

Wheelerova myšlienka bola, že vzhľad štvrtého zrkadla v schéme sa vyriešil pomocou generátora náhodných čísel po vstupe fotónu do interferometra, ale skôr, než bol pohltený jedným z detektorov – takzvaná oneskorená voľba. Experimentátori by tak pripravili fotón o možnosť „vedieť“, či sa pozorovanie uskutočňuje alebo nie, a tým určiť jeho „správanie“ – javiť sa ako častica alebo vlna. Prvýkrát bola táto hypotetická schéma implementovaná až v roku 2007.

Schéma Mach - Zehnderovho interferometra

Obrázok: Wikimedia Commons

Vľavo je klasický diagram Wheelerovho experimentu. Vpravo je jeho nová implementácia na atómoch a pomocou laserových impulzov.

Obrázok: Manning A.G. a spol.

V novej štúdii austrálski fyzici použili masívnejšie častice - atómy, čím otestovali Wheelerovu experimentálnu schému v úplne nových podmienkach.

Vedci použili ultrachladné atómy hélia a jeden po druhom ich uvoľnili z optickej dipólovej pasce. Atómy začali pod vplyvom gravitácie padať do špeciálneho detektora vo forme mikrokanálovej platne. Milisekundu po začiatku pádu laserový lúč „zasiahol“ atóm a prinútil ho, aby superponoval dva dipólové momenty smerujúce v opačných smeroch. Bolo to analogické s Wheelerovým „prvým deliacim zrkadlom“.

Potom sa vedci rozhodli, či použiť druhý laserový impulz na rekombináciu týchto dvoch stavov. Celkovo by mohli existovať dva varianty takéhoto zmiešaného stavu: prvý vo forme súčtu dvoch vĺn a druhý vo forme rozdielu. Ktorý z nich vznikne, určil kvantový generátor náhodných čísel. Po aplikácii druhého laserového impulzu už nebolo možné s istotou povedať, v ktorom z dvoch stavov sa atóm nachádza. Celkovo bolo vykonaných viac ako tisíc takýchto experimentálnych testov.

Ukázalo sa, že ak sa nepoužil druhý laserový impulz, potom pravdepodobnosť detekcie každého z dipólových momentov bola 0,5. Zároveň sa po vystavení druhému laserovému impulzu pozoroval jasný obrazec interferencie, vyjadrený vo forme sínusoidy, ako v Youngovom experimente.

Potvrdil sa teda predpoklad Nielsa Bohra, že nemá zmysel pripisovať to či ono správanie časticiam – ako vlnám alebo ako časticiam samotným – predtým, ako sa uskutočnilo meranie. Existuje však ďalšie nepravdepodobné vysvetlenie, že častice nejakým spôsobom dostávajú informácie z budúcnosti. Predpokladá, že informácie sa môžu prenášať rýchlejšie ako svetlo, čo je z pohľadu teórie relativity nemožné.

• kvantový objekt (ako elektrón) môže byť súčasne na viacerých miestach. Dá sa merať ako vlna rozprestretá v priestore a môže sa nachádzať v niekoľkých rôznych bodoch v celej vlne. Toto sa nazýva vlastnosť vlny.
• kvantový objekt tu prestáva existovať a spontánne sa tam objavuje bez pohybu v priestore. Toto je známe ako kvantový prechod. Ide v podstate o teleport.
• prejav jedného kvantového objektu, spôsobený našimi pozorovaniami, spontánne ovplyvňuje pridružený objekt dvojča, bez ohľadu na to, ako ďaleko je. Vyrazte elektrón a protón z atómu. Čokoľvek sa stane s elektrónom, to isté sa stane s protónom. Toto sa nazýva „kvantové pôsobenie na diaľku“.
• kvantový objekt sa nemôže prejaviť v bežnom časopriestore, kým ho nepozorujeme ako časticu. Vedomie ničí vlnovú funkciu častice.

Posledný bod je zaujímavý tým, že bez vedomého pozorovateľa, ktorý spôsobí kolaps vlny, zostane bez fyzického prejavu. Pozorovanie nielen ruší meraný objekt, ale vytvára aj efekt. Overil to takzvaný dvojštrbinový experiment, pri ktorom prítomnosť vedomého pozorovateľa mení správanie elektrónu a mení ho z vlny na časticu. Takzvaný efekt pozorovateľa úplne prebíja to, čo vieme o skutočnom svete. Mimochodom, tu je karikatúra, v ktorej je všetko jasne zobrazené.

Ako poznamenal vedec Dean Radin, „nútime elektrón, aby zaujal určitú pozíciu. Výsledky meraní si robíme sami." Teraz sa verí, že "nie my meriame elektrón, ale stroj, ktorý stojí za pozorovaním." Ale auto len dopĺňa naše vedomie. Je to ako povedať „to nie ja sa pozerám na toho, kto pláva cez jazero, ale ďalekohľad“. Samotný stroj nevidí nič viac ako počítač, ktorý dokáže „počúvať“ piesne interpretáciou zvukového signálu.

Niektorí vedci tvrdia, že bez vedomia bude vesmír existovať na neurčito, ako more kvantového potenciálu. Inými slovami, fyzická realita nemôže existovať bez subjektivity. Neexistuje žiadna fyzická hmota bez vedomia. Táto poznámka je známa ako „“ a prvýkrát ju odvodil fyzik John Wheeler. V skutočnosti akýkoľvek možný vesmír, ktorý si vieme predstaviť bez vedomého pozorovateľa, už bude s ním. Vedomie je v tomto prípade základom bytia a existovalo možno ešte pred fyzickým vesmírom. Vedomie doslova tvorí fyzický svet.

Tieto zistenia zaručujú obrovské dôsledky pre to, ako chápeme náš vzťah vonkajší svet a aký vzťah môžeme mať s vesmírom. Ako živé bytosti máme priamy prístup ku všetkému a základu všetkého, čo fyzicky existuje. Vedomie nám to umožňuje. „Vytvárame realitu“ v tomto kontexte znamená, že naše myšlienky vytvárajú perspektívu toho, čím sme v našom svete, ale ak sa na to pozriete, je dôležité, aby sme tento proces presne pochopili. Našou subjektivitou vytvárame fyzický vesmír. Tkaninou vesmíru je vedomie a my sme len vlnky na mori vesmíru. Ukazuje sa, že máme šťastie, že zažijeme zázrak takéhoto života a Vesmír do nás naďalej vlieva časť svojho sebavedomia.

„Myslím si, že vedomie je základ. Hmotu považujem za odvodenú od vedomia. Nemôžeme zostať v bezvedomí. Všetko, o čom hovoríme, všetko, čo vidíme ako existujúce, postuluje vedomie." - Max Planck, laureát Nobelovej ceny a priekopník kvantovej teórie.