Když Alberta Einsteina zasáhlo „strašidelné“ spojení mezi částicemi na velké vzdálenosti, nepřemýšlel o svém obecná teorie relativita. Einsteinova prastará teorie popisuje, jak gravitace vzniká, když masivní předměty deformují tkáň...

Když Albert Einstein žasl nad „strašidelným“ spojením částic na dlouhé vzdálenosti, nepřemýšlel o své obecné teorii relativity. Einsteinova prastará teorie popisuje, jak se gravitace objevuje, když masivní objekty deformují strukturu prostoru a času. Kvantové zapletení Tento děsivý zdroj Einsteinova zděšení má tendenci zahrnovat drobné částice, které mají malý vliv na gravitaci. Smítko prachu deformuje matraci přesně stejným způsobem, jako subatomární částice deformuje prostor.

Teoretický fyzik Mark Van Raamsdonk má však podezření, že zapletení a časoprostor spolu ve skutečnosti souvisí. V roce 2009 spočítal, že prostor bez propletení by nebyl schopen držet pohromadě. Napsal článek naznačující, že kvantové zapletení je jehla, která spojuje tapisérii kosmického časoprostoru.

Mnoho časopisů odmítlo jeho práci publikovat. Ale po letech počáteční skepse se zkoumání myšlenky, že zapletení utváří časoprostor, stalo jedním z nejžhavějších trendů ve fyzice.

„Vycházíme z hlubokých základů fyziky a vše ukazuje na skutečnost, že prostor musí být spojen se zapletením,“ říká John Preskill, teoretický fyzik z Caltech.

V roce 2012 se objevila další provokativní práce, představující paradox propletených částic uvnitř i vně černé díry. O necelý rok později přišli dva odborníci v oboru s radikálním řešením: propletené částice jsou propojeny červími dírami – Einsteinovými časoprostorovými tunely, které se nyní objevují ve fyzikálních i sci-fi časopisech. Pokud je tento předpoklad správný, zapletení není strašidelné spojení na dlouhé vzdálenosti, o kterém Einstein uvažoval - ale velmi skutečný most spojující vzdálené body ve vesmíru.

Mnoho vědců považuje tyto myšlenky za hodné pozornosti. V posledních letech se fyzici ze zdánlivě nesouvisejících oborů sblížili na tomto poli propletení, vesmíru a červích děr. Vědci, kteří se kdysi zaměřovali na budování bezchybných kvantových počítačů, se nyní ptají, zda vesmír sám o sobě není kvantovým počítačem, který tiše programuje časoprostor ve složité síti propletenců. „Všechno se vyvíjí neuvěřitelným způsobem,“ říká Van Raamsdonk z University of British Columbia ve Vancouveru.

Fyzici vkládají velké naděje, kam je tato kombinace časoprostoru a zapletení zavede. GR skvěle popisuje, jak funguje časoprostor; nový výzkum může poodhalit závoj toho, odkud pochází časoprostor a jak to vypadá na nejmenších měřítcích, které leží na milost a nemilost kvantové mechanice. Zapletení může být tajnou přísadou, která sjednotí tyto dosud neslučitelné oblasti do teorie kvantové gravitace, což vědcům umožní pochopit podmínky uvnitř černé díry a stav vesmíru v prvních okamžicích po Velkém třesku.

Hologramy a polévkové plechovky

Van Raamsdonkovo ​​zjevení v roce 2009 se neuskutečnilo ze vzduchu. Má kořeny v holografickém principu, myšlence, že hranice, která vymezuje objem prostoru, může obsahovat všechny informace, které obsahuje. Pokud použijeme holografický princip na Každodenní život, dokáže zvídavý zaměstnanec v kanceláři dokonale zrekonstruovat vše - hromady papírů, rodinné fotografie, hračky v rohu, ale i soubory na harddisku počítače - pouhým pohledem na vnější stěny čtvercové kanceláře.

Tato myšlenka je kontroverzní, vzhledem k tomu, že stěny mají dva rozměry, ale interiér kanceláře má tři. Ale v roce 1997 dal Juan Maldacena, tehdejší teoretik strun na Harvardu, zajímavý příklad toho, co může holografický princip odhalit o vesmíru.

Začal s anti-de Sitterovým prostorem, který se podobá gravitaci ovládanému prostoročasu, ale má řadu zvláštních atributů. Je zakřivený tak, že záblesk světla vyzařovaný v určitém místě se nakonec vrátí z místa, kde vznikl. A přestože se vesmír rozpíná, anti-de Sitterův prostor se nerozpíná ani nestahuje. Díky těmto vlastnostem může být část anti-de Sitterova prostoru se čtyřmi dimenzemi (tři prostorové a jedna časová) obklopena trojrozměrnou hranicí.

Maldacena odkazoval na anti-de Sitterův časoprostorový válec. Každý horizontální řez válce představuje stav jeho prostoru v daném okamžiku, zatímco vertikální rozměr válce představuje čas. Maldacena obklopila jeho válec lemem pro hologram; pokud by prostor anti-de-sitter byl plechovkou polévky, pak by hranice byla štítkem.

Na první pohled se zdá, že tato hranice (štítek) nemá nic společného s plněním válce. Označení hranice se například řídí pravidly kvantové mechaniky, nikoli gravitace. Přesto gravitace popisuje prostor v obsahu polévky. Maldacena ukázala, že etiketa a polévka jsou stejné; kvantové interakce na hranici dokonale popisují anti-de Sitterův prostor, který tato hranice uzavírá.

"Tyto dvě teorie se zdají být zcela odlišné, ale přesně popisují totéž," říká Preskill.

Maldacena přidala zapletení do holografické rovnice v roce 2001. Představil si prostor ve dvou polévkových plechovkách, z nichž každá obsahovala černou díru. Poté vytvořil ekvivalent provizorního telefonu z kelímků, spojujících černé díry s červí dírou, tunelem časoprostorem, který poprvé navrhli Einstein a Nathan Rosen v roce 1935. Maldacena hledala způsob, jak vytvořit ekvivalent takového časoprostorového spojení na etiketách plechovek. Uvědomil si, že trikem byl zmatek.

Podobně jako červí díra spojuje kvantové zapletení objekty, které nemají žádný zjevný vztah. Kvantový svět je neostré místo: elektron se může točit oběma směry současně a je ve stavu superpozice, dokud měření neposkytnou přesnou odpověď. Ale pokud jsou dva elektrony zapletené, měření spinu jednoho umožní experimentátorovi poznat spin druhého elektronu - i když je partnerský elektron ve stavu superpozice. Tato kvantová vazba zůstává, i když jsou elektrony od sebe vzdáleny metry, kilometry nebo světelné roky.

Maldacena ukázal, že propletením částic na jedné etiketě s částicemi na druhé lze dokonale kvantově mechanicky popsat červí díry. V kontextu holografického principu je zapletení ekvivalentní fyzickému spojení kousků časoprostoru dohromady.

Van Raamsdonk, inspirovaný tímto spojením mezi zapletením a časoprostorem, přemýšlel, jak velkou roli může zapletení hrát při utváření časoprostoru. Představil nejčistší štítek na plechovce kvantové polévky: bílý, odpovídající prázdnému disku anti-de-Sitterova prostoru. Věděl však, že podle základů kvantové mechaniky nebude prázdný prostor nikdy zcela prázdný. Je naplněna páry částic, které plavou a mizí. A tyto pomíjivé částice jsou zapleteny.

Van Raamsdonk tedy nakreslil pomyslnou půlku na holografickém štítku a poté matematicky rozbil kvantové propletení mezi částicemi na jedné polovině štítku a částicemi na druhé. Zjistil, že odpovídající disk anti-de Sitterova prostoru se začal dělit na polovinu. Jako by zapletené částice byly háčky, které drží síť prostoru a času na místě; bez nich se časoprostor rozpadá. Jak Van Raamsdonk snižoval stupeň zapletení, část prostoru spojená s rozdělenými oblastmi se ztenčila jako gumová nit natahující se ze žvýkačky.

"Přimělo mě to myslet si, že přítomnost vesmíru začíná přítomností zapletení."

Bylo to odvážné tvrzení a trvalo dlouho, než Van Raamsdonkova práce, publikovaná v General Relativity and Gravitation v roce 2010, získala vážnou pozornost. Oheň zájmu se rozhořel již v roce 2012, kdy čtyři fyzici z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře napsali článek zpochybňující konvenční moudrost o horizontu událostí, bodu, odkud není návratu černé díry.

Pravda skrytá firewallem

V 70. letech 20. století teoretický fyzik Stephen Hawking ukázal, že páry provázaných částic - stejný druh, který Van Raamsdonk později analyzoval ve své kvantové hranici - se mohou rozpadnout na horizontu událostí. Jeden spadne do černé díry, zatímco druhý unikne spolu s takzvaným Hawkingovým zářením. Tento proces postupně podkopává hmotu černé díry, což nakonec vede k její smrti. Pokud ale zmizí černé díry, měl by s ní zmizet i záznam všeho, co tam spadlo. Kvantová teorie říká, že informace nelze zničit.

V 90. letech 20. století několik teoretických fyziků, včetně Leonarda Susskinda ze Stanfordu, přišlo s řešením tohoto problému. Ano, říkali, hmota a energie padají do černé díry. Ale z pohledu vnějšího pozorovatele tento materiál nikdy nepřekročí horizont událostí; zdá se, že balancuje na jejím okraji. V důsledku toho se horizont událostí stává holografickou hranicí obsahující všechny informace o prostoru uvnitř černé díry. Nakonec, když se černá díra vypaří, tyto informace uniknou ven ve formě Hawkingova záření. V zásadě může pozorovatel toto záření shromáždit a získat všechny informace o nitru černé díry.

Ve svém článku z roku 2012 fyzici Ahmed Almheiri, Donald Marolph, James Sully a Joseph Polchinsky uvedli, že na tomto obrázku není něco v pořádku. Pozorovatel, který se snaží poskládat puzzle toho, co je uvnitř černé díry, podotkl, že všechny samostatné kousky skládačky – částice Hawkingova záření – musí být vzájemně propletené. Také každá Hawkingova částice musí být zapletena se svým původním partnerem, který spadl do černé díry.

Bohužel jen zmatek nestačí. Kvantová teorie tvrdí, že aby mezi všemi částicemi mimo černou díru existovalo propletení, musí být vyloučeno propletení těchto částic s částicemi uvnitř černé díry. Fyzici navíc zjistili, že porušením jednoho ze spletenců by na horizontu událostí vznikla neprostupná energetická zeď, takzvaná firewall.

Mnoho fyziků pochybovalo o tom, že černé díry skutečně vypařují vše, co se snaží dostat dovnitř. Ale samotná možnost existence firewallu vede k rušivým myšlenkám. Již dříve fyzici přemýšleli o tom, jak vypadá prostor uvnitř černé díry. Nyní si nejsou jisti, zda černé díry toto „uvnitř“ vůbec mají. Zdá se, že se všichni smířili, poznamenává Preskill.

Susskind ale sám nerezignoval. Strávil roky snahou dokázat, že informace nezmizí uvnitř černé díry; dnes je také přesvědčen, že myšlenka firewallu je mylná, ale zatím se mu to nepodařilo dokázat. Jednoho dne dostal od Maldaceny záhadný dopis: „Nebylo toho moc,“ říká Susskind. - Pouze ER = EPR. Maldacena, nyní v Institutu pro pokročilá studia v Princetonu, přemítal o své práci s polévkovými konzervami z roku 2001 a přemýšlel, zda by červí díry mohly vyřešit problém zapletení způsobený problémem s firewallem. Susskind ten nápad rychle přijal.

V článku publikovaném v německém časopise Fortschritte der Physik v roce 2013 Maldacena a Susskind uvedli, že červí díra - technicky Einstein-Rosenův most nebo ER - je časoprostorovým ekvivalentem kvantového zapletení. (Pod EPR rozumějte experiment Einstein-Podolsky-Rosen, který měl rozptýlit mytologické kvantové propletení). To znamená, že každá částice Hawkingova záření, bez ohledu na to, jak daleko od původu, je přímo spojena s vnitřkem černé díry krátkou cestou prostoročasem.

„Pokud se pohybujete červí dírou, věci, které jsou daleko, nejsou tak daleko,“ říká Susskind.

Susskind a Maldacena navrhli shromáždit všechny Hawkingovy částice a stlačit je k sobě, dokud se nezhroutí do černé díry. Tato černá díra by byla propletená, a tudíž spojena červí dírou s původní černou dírou. Tento trik proměnil spletitou změť Hawkingových částic – paradoxně propletených s černou dírou a mezi sebou navzájem – ve dvě černé díry spojené červí dírou. Přetížení zmatků se vyřešilo a problém s firewallem skončil.

Ne všichni vědci naskočili do rozjetého vlaku tramvaje ER = EPR. Susskind a Maldacena uznávají, že mají ještě hodně práce, aby dokázali, že červí díry a zapletení jsou rovnocenné. Ale poté, co se zamysleli nad důsledky paradoxu firewallu, mnoho fyziků souhlasí s tím, že časoprostor uvnitř černé díry vděčí za svou existenci zapletení s radiací zvenčí. Toto je důležitý poznatek, poznamenává Preskill, protože to také znamená, že celá struktura časoprostoru ve vesmíru, včetně místa, které obýváme, je produktem kvantové hrůzné akce.

vesmírný počítač

Jedna věc je říci, že vesmír vytváří časoprostor prostřednictvím zapletení; je něco úplně jiného ukázat, jak to vesmír dělá. S tímto obtížným úkolem se popasovali Preskill a kolegové, kteří se rozhodli považovat vesmír za kolosální kvantový počítač. Téměř dvacet let vědci stavěli kvantové počítače, které využívají informace zakódované v propletených prvcích, jako jsou fotony nebo drobné obvody, k řešení problémů, které tradiční počítače nedokážou. Preskillův tým využívá znalostí získaných z těchto pokusů k předpovědi, jak by se jednotlivé detaily uvnitř plechovky polévky přeměnily na etiketu plnou spleti.

Kvantové počítače fungují tak, že obsluhují komponenty, které jsou v superpozici stavů jako nosiče dat – mohou to být nuly i jedničky zároveň. Ale stav superpozice je velmi křehký. Nadměrné teplo může například zničit stav a všechny kvantové informace v něm obsažené. Tyto ztráty informací, které Preskill přirovnává k vytrženým stránkám v knize, se zdají nevyhnutelné.

Fyzici ale reagovali vytvořením protokolu pro kvantovou korekci chyb. Místo toho, aby se spoléhali na jedinou částici pro uložení kvantového bitu, vědci rozdělili data mezi více provázaných částic. Kniha napsaná jazykem kvantové opravy chyb by byla plná nesmyslů, říká Preskill, ale celý její obsah by mohl být obnoven, i když by polovina stránek zmizela.

Kvantová oprava chyb v posledních letech přitahuje velkou pozornost, ale nyní Preskill a jeho kolegové tuší, že příroda s tímto systémem přišla už dávno. V červnu v Journal of High Energy Physics Preskill a jeho tým ukázali, jak propletení mnoha částic na holografické hranici dokonale popisuje jedinou částici přitahovanou gravitací uvnitř kusu anti-de Sitterova prostoru. Maldacena říká, že toto zjištění by mohlo vést k lepšímu pochopení toho, jak hologram kóduje všechny detaily časoprostoru, který obklopuje.

Fyzici si uvědomují, že jejich spekulace mají před sebou ještě dlouhou cestu, aby odpovídaly realitě. Zatímco anti-de Sitterův prostor nabízí fyzikům výhodu práce s přesně definovanou hranicí, vesmír tak jasnou nálepku na plechovce od polévky nemá. Časoprostorová struktura kosmu se od Velkého třesku rozšiřuje a pokračuje v tom rostoucím tempem. Pokud vyšlete paprsek světla do vesmíru, neotočí se a nevrátí se; bude létat. "Není jasné, jak definovat holografickou teorii našeho vesmíru," napsal Maldacena v roce 2005. "Prostě tu není dobré místo pro umístění hologramu."

Jakkoli však mohou všechny tyto hologramy, polévkové plechovky a červí díry znít podivně, mohly by být slibnými cestami, které vedou ke splynutí kvantových strašidelných aktivit s geometrií časoprostoru. Ve své práci o červích dírách Einstein a Rosen diskutovali o možných kvantových implikacích, ale nespojili se s jejich dřívější prací o zapletení. Dnes toto spojení může pomoci sjednotit kvantovou mechaniku obecné relativity do teorie kvantové gravitace. Vyzbrojeni takovou teorií by fyzici mohli vyřešit záhady stavu mladého vesmíru, kdy hmota a energie zapadají do nekonečně malého bodu ve vesmíru. zveřejněno

Zlaté listy stromů jasně zářily. Paprsky večerního slunce se dotýkaly prořídlých vršků. Světlo prorazilo větve a zinscenovalo podívanou na bizarní postavy míhající se na stěně univerzitní „kapterky“.

Zamyšlený pohled sira Hamiltona se pomalu pohyboval a sledoval hru šerosvitu. V hlavě irského matematika byl skutečný tavící kotlík myšlenek, nápadů a závěrů. Dobře si uvědomoval, že vysvětlení mnoha jevů pomocí newtonovské mechaniky je jako hra stínů na stěně, klamavě se proplétající postavy a nechávající mnoho otázek nezodpovězených. „Možná je to vlna... nebo možná proud částic,“ přemítal vědec, „nebo světlo je projevem obou jevů. Jako postavy utkané ze stínu a světla.

Počátek kvantové fyziky

Je zajímavé sledovat skvělé lidi a snažit se pochopit, jak se rodí skvělé nápady, které mění běh evoluce celého lidstva. Hamilton je jedním z těch, kteří stáli u zrodu porodu kvantová fyzika. O padesát let později, na začátku dvacátého století, se mnoho vědců zabývalo studiem elementárních částic. Získané poznatky byly nekonzistentní a nekompilované. Byly však učiněny první nejisté kroky.

Pochopení mikrosvěta na počátku 20. století

V roce 1901 byl představen první model atomu a ukázáno jeho selhání z hlediska běžné elektrodynamiky. Během stejného období publikovali Max Planck a Niels Bohr mnoho prací o povaze atomu. Přes jejich pečlivou práci, nedošlo k úplnému pochopení struktury atomu.

O pár let později, v roce 1905, zveřejnil nepříliš známý německý vědec Albert Einstein zprávu o možnosti existence světelného kvanta ve dvou stavech – vlnovém a korpuskulárním (částice). V jeho práci byly uvedeny argumenty vysvětlující důvod selhání modelu. Einsteinova vize však byla omezena starým chápáním modelu atomu.

Po četných pracích Nielse Bohra a jeho kolegů v roce 1925 se zrodil nový směr – jakýsi druh kvantové mechaniky. Běžný výraz – „kvantová mechanika“ se objevil o třicet let později.

Co víme o kvantech a jejich zvláštnostech?

Dnes už kvantová fyzika zašla dost daleko. Bylo objeveno mnoho různých jevů. Ale co vlastně víme? Odpověď představuje jeden moderní vědec. "Člověk může buď věřit v kvantovou fyziku, nebo jí nerozumí," je definice. Přemýšlejte o tom sami. Bude stačit zmínit takový jev, jako je kvantové provázání částic. Tento fenomén uvrhl vědecký svět do pozice naprostého zmatku. Ještě více šokující bylo, že výsledný paradox je neslučitelný s Einsteinem.

Účinek kvantového provázání fotonů byl poprvé diskutován v roce 1927 na pátém kongresu Solvay. Mezi Nielsem Bohrem a Einsteinem došlo k prudké hádce. Paradox kvantového propletení zcela změnil chápání podstaty hmotného světa.

Je známo, že všechna tělesa se skládají z elementárních částic. V souladu s tím se všechny jevy kvantové mechaniky odrážejí v běžném světě. Niels Bohr řekl, že pokud se nebudeme dívat na Měsíc, pak neexistuje. Einstein to považoval za nerozumné a věřil, že objekt existuje nezávisle na pozorovateli.

Při studiu problémů kvantové mechaniky je třeba pochopit, že její mechanismy a zákony jsou propojeny a nepodřizují se klasické fyzice. Pokusme se pochopit nejkontroverznější oblast – kvantové propletení částic.

Teorie kvantového provázání

Pro začátek stojí za to pochopit, že kvantová fyzika je jako bezedná studna, ve které můžete najít vše, co chcete. Fenoménem kvantového provázání se na počátku minulého století zabývali Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck a mnoho dalších fyziků. V průběhu dvacátého století jej aktivně studovaly a experimentovaly tisíce vědců z celého světa.

Svět podléhá přísným fyzikálním zákonům

Proč takový zájem o paradoxy kvantové mechaniky? Všechno je velmi jednoduché: žijeme a dodržujeme určité zákony fyzického světa. Schopnost „obejít“ předurčení otevírá magické dveře, za nimiž je vše možné. Například koncept „Schrödingerovy kočky“ vede k ovládání hmoty. Bude také možné teleportovat informace, které způsobí kvantové zapletení. Přenos informací bude okamžitý, bez ohledu na vzdálenost.
Tato problematika je stále ve studiu, ale má pozitivní trend.

Analogie a porozumění

Co je na kvantovém provázání jedinečné, jak mu porozumět a co se s ním děje? Zkusme na to přijít. To bude vyžadovat nějaký myšlenkový experiment. Představte si, že máte v rukou dvě krabice. Každý z nich obsahuje jednu kuličku s proužkem. Nyní dáme jednu krabici astronautovi a on letí na Mars. Jakmile otevřete krabici a uvidíte, že pruh na míči je vodorovný, pak v druhém boxu bude mít míč automaticky svislý pruh. To bude kvantové zapletení. jednoduše řečeno vyslovený: jeden předmět předurčuje polohu druhého.

Je však třeba si uvědomit, že jde pouze o povrchní vysvětlení. Abychom dosáhli kvantového zapletení, je nutné, aby částice měly stejný původ, jako dvojčata.

Je velmi důležité pochopit, že experiment bude narušen, pokud měl někdo před vámi možnost podívat se alespoň na jeden z objektů.

Kde lze kvantové provázání použít?

Princip kvantového provázání lze využít k přenosu informací do dlouhé vzdálenosti okamžitě. Takový závěr odporuje Einsteinově teorii relativity. Říká, že maximální rychlost pohybu je vlastní pouze světlu - tři sta tisíc kilometrů za sekundu. Takový přenos informací umožňuje existenci fyzické teleportace.

Všechno na světě je informace, včetně hmoty. K tomuto závěru došli kvantoví fyzici. V roce 2008 bylo na základě teoretické databáze možné spatřit kvantové zapletení pouhým okem.

To opět naznačuje, že jsme na pokraji velkých objevů – pohybu v prostoru a čase. Čas ve Vesmíru je diskrétní, takže okamžitý pohyb na obrovské vzdálenosti umožňuje dostat se do různých časových hustot (na základě hypotéz Einsteina, Bohra). Snad to bude v budoucnu realita stejně jako dnešní mobilní telefon.

Dynamika éteru a kvantové zapletení

Podle některých předních vědců se kvantové zapletení vysvětluje tím, že prostor je vyplněn jakýmsi éterem – černou hmotou. Jakákoli elementární částice, jak víme, existuje ve formě vlny a tělíska (částice). Někteří vědci se domnívají, že všechny částice jsou na „plátně“ temné energie. To není snadné pochopit. Zkusme na to přijít jinak – asociační metodou.

Představte si sami sebe u moře. Mírný vánek a mírný vánek. Vidíš ty vlny? A někde v dálce, v odrazech slunečních paprsků, je vidět plachetnice.
Loď bude naší elementární částicí a moře bude éter (temná energie).
Moře může být v pohybu v podobě viditelných vln a kapek vody. Stejně tak všechny elementární částice mohou být jen mořem (jeho nedílnou součástí) nebo samostatnou částicí – kapkou.

Toto je zjednodušený příklad, vše je poněkud složitější. Částice bez přítomnosti pozorovatele jsou ve formě vlny a nemají konkrétní umístění.

Bílá plachetnice je význačný objekt, liší se od povrchu a struktury mořské vody. Stejně tak jsou v oceánu energie „vrcholy“, které můžeme vnímat jako projev nám známých sil, které formovaly hmotnou část světa.

Mikrosvět žije podle svých vlastních zákonů

Princip kvantového provázání lze pochopit, pokud vezmeme v úvahu skutečnost, že elementární částice jsou ve formě vln. Bez konkrétního umístění a vlastností jsou obě částice v oceánu energie. V okamžiku, kdy se objeví pozorovatel, vlna se „promění“ v objekt přístupný doteku. Druhá částice, pozorující systém rovnováhy, získává opačné vlastnosti.

Popsaný článek není zaměřen na prostorný vědecké popisy kvantový svět. Možnost odrazu běžná osoba na základě dostupnosti porozumění prezentovanému materiálu.

Fyzika elementárních částic studuje propletení kvantových stavů na základě spinu (rotace) elementární částice.

Ve vědeckém jazyce (zjednodušeně) - kvantové zapletení je definováno různými spiny. V procesu pozorování objektů vědci viděli, že mohou existovat pouze dvě rotace - podél a napříč. Kupodivu v jiných polohách částice „nepózují“ pozorovateli.

Nová hypotéza – nový pohled na svět

Studium mikrokosmu – prostoru elementárních částic – dalo vzniknout mnoha hypotézám a předpokladům. Efekt kvantového zapletení přiměl vědce k zamyšlení nad existencí jakési kvantové mikromřížky. Podle jejich názoru je v každém uzlu – průsečíku – kvantum. Veškerá energie je integrální mřížkou a projev a pohyb částic je možný pouze prostřednictvím uzlů mřížky.

Velikost "okna" takové mřížky je poměrně malá a měření moderní vybavení nemožné. Aby však vědci potvrdili nebo vyvrátili tuto hypotézu, rozhodli se studovat pohyb fotonů v prostorové kvantové mřížce. Pointa je, že foton se může pohybovat buď přímo, nebo klikatě - po úhlopříčce mřížky. Ve druhém případě, po překonání větší vzdálenosti, utratí více energie. V souladu s tím se bude lišit od fotonu pohybujícího se po přímce.

Možná se časem dozvíme, že žijeme v prostorové kvantové mřížce. Nebo může být tento předpoklad mylný. Právě princip kvantového provázání však naznačuje možnost existence mřížky.

Pokud mluvit prostá řeč, pak v hypotetické prostorové "kostce" definice jedné tváře nese jasný opačný význam té druhé. To je princip zachování struktury prostoru – času.

Epilog

Pro pochopení magického a tajemného světa kvantové fyziky stojí za to podívat se zblízka na vývoj vědy za posledních pět set let. Dříve platilo, že Země byla plochá, ne kulovitá. Důvod je zřejmý: pokud vezmete jeho tvar jako kulatý, pak voda a lidé nebudou schopni odolat.

Jak vidíme, problém existoval při absenci kompletní vize všech aktivní síly. Je to možné moderní věda k pochopení kvantové fyziky nestačí vidět všechny působící síly. Mezery ve vidění dávají vzniknout systému rozporů a paradoxů. Možná, že magický svět kvantové mechaniky obsahuje odpovědi na položené otázky.

Pokud vás ještě nezasáhly zázraky kvantové fyziky, pak se po tomto článku vaše myšlení zcela jistě obrátí naruby. Dnes vám řeknu, co je to kvantové zapletení, ale jednoduchými slovy, aby každý pochopil, co to je.

Zapletení jako magické spojení

Poté, co byly objeveny neobvyklé jevy vyskytující se v mikrokosmu, dospěli vědci k zajímavému teoretickému předpokladu. Vycházelo to přesně ze základů kvantové teorie.

V minulosti jsem mluvil o tom, jak se elektron chová velmi zvláštně.

Ale zapletení kvantových, elementárních částic obecně odporuje jakémukoli zdravému rozumu, přesahuje jakékoli chápání.

Pokud se vzájemně ovlivňovali, pak po oddělení mezi nimi zůstává magické spojení, i když je dělí jakákoli, libovolně velká vzdálenost.

Magické v tom smyslu, že se informace mezi nimi přenášejí okamžitě.

Jak je známo z kvantové mechaniky, částice před měřením je v superpozici, to znamená, že má několik parametrů najednou, je rozmazaná v prostoru a nemá přesnou hodnotu spinu. Pokud se provede měření na jedné z dvojice dříve interagujících částic, to znamená, že se vlnová funkce zhroutí, druhá okamžitě reaguje na toto měření. Nezáleží na tom, jak jsou od sebe daleko. Fantazie, ne?

Jak je známo z Einsteinovy ​​teorie relativity, nic nemůže překročit rychlost světla. Aby se informace dostala od jedné částice ke druhé, je nutné alespoň strávit čas, který světlo potřebuje k cestování. Ale jedna částice okamžitě reaguje na měření druhé. Informace o rychlosti světla by se k ní dostaly později. To vše nezapadá do zdravého rozumu.

Dělíme-li dvojici elementárních částic nulou společný parametr rotace, pak jedna musí mít zápornou rotaci a druhá kladná. Ale před měřením je hodnota rotace v superpozici. Jakmile jsme změřili spin první částice, viděli jsme, že má kladnou hodnotu, takže druhá okamžitě získá záporný spin. Pokud naopak první částice získá zápornou hodnotu spinu, pak druhá nabude okamžitě kladnou hodnotu.

Nebo taková analogie.

Máme dva míče. Jeden je černý, druhý je bílý. Zakryli jsme je neprůhlednými brýlemi, nevidíme, které je které. Zasahujeme jako ve hře náprstky.

Pokud otevřete jednu sklenici a uvidíte, že je tam bílá koule, pak je druhá sklenice černá. Zpočátku ale nevíme, která je která.

Tak je to s elementárními částicemi. Ale než se na ně podíváte, jsou v superpozici. Před měřením jsou kuličky jakoby bezbarvé. Ale když zničil superpozici jedné koule a viděl, že je bílá, druhá se okamžitě stane černou. A to se stane okamžitě, ať už je alespoň jeden míč na zemi a druhý v jiné galaxii. Aby se světlo dostalo z jedné koule na druhou v našem případě, řekněme, že to trvá stovky let, a druhá koule zjistí, že měření bylo provedeno na druhé, opakuji, okamžitě. Je mezi nimi zmatek.

Je jasné, že Einstein a mnoho dalších fyziků nepřijali takový výsledek událostí, tedy kvantové provázání. Závěry kvantové fyziky považoval za nesprávné, neúplné a předpokládal, že některé skryté proměnné chybí.

Naopak, výše popsaný Einsteinův paradox byl vynalezen, aby ukázal, že závěry kvantové mechaniky nejsou správné, protože zapletení je v rozporu se zdravým rozumem.

Tento paradox se nazýval Einstein-Podolsky-Rosen paradox, zkráceně EPR paradox.

Ale experimenty se zapletením později provedené A. Aspectem a dalšími vědci ukázaly, že se Einstein mýlil. Existuje kvantové zapletení.

A to už nebyly teoretické předpoklady vyplývající z rovnic, ale skutečná fakta mnoha experimentů o kvantovém provázání. Vědci to viděli naživo a Einstein zemřel, aniž by znal pravdu.

Částice skutečně okamžitě interagují, omezení rychlosti světla pro ně nejsou překážkou. Svět se ukázal být mnohem zajímavější a složitější.

Při kvantovém zapletení, opakuji, dochází k okamžitému přenosu informací, vzniká magické spojení.

Ale jak to může být?

Dnešní kvantová fyzika na tuto otázku odpovídá elegantním způsobem. Mezi částicemi probíhá okamžitá komunikace ne proto, že by se informace přenášely velmi rychle, ale proto, že na hlubší úrovni prostě nejsou odděleny, ale jsou stále spolu. Jsou v takzvaném kvantovém propletení.

Tedy stav zmatku je takový stav systému, kdy jej podle nějakých parametrů nebo hodnot nelze rozdělit na samostatné, zcela nezávislé části.

Například elektrony po interakci mohou být odděleny velkou vzdáleností v prostoru, ale jejich spiny jsou stále pohromadě. Proto se během experimentů rotace okamžitě shodují.

Chápete, kam to vede?

Dnešní poznatky moderní kvantové fyziky založené na teorii dekoherence vedou k jedné věci.

Existuje hlubší, neprojevená realita. A to, co pozorujeme jako známý klasický svět, je jen malá část, zvláštní případ fundamentálnější kvantové reality.

Neobsahuje prostor, čas, žádné parametry částic, ale pouze informace o nich, potenciální možnost jejich projevu.

Právě tato skutečnost elegantně a jednoduše vysvětluje, proč dochází ke zhroucení vlnové funkce, uvažované v předchozím článku, ke kvantovému provázání a dalším zázrakům mikrokosmu.

Dnes, když mluví o kvantovém propletení, vzpomínají na onen svět.

To znamená, že na základnější úrovni je elementární částice neprojevená. Nachází se současně v několika bodech v prostoru, má několik hodnot rotací.

Pak se to podle některých parametrů může při měření projevit i v našem klasickém světě. Ve výše diskutovaném experimentu již dvě částice mají specifickou hodnotu vesmírných souřadnic, ale jejich spiny jsou stále v kvantové realitě, neprojevené. Neexistuje žádný prostor a čas, takže rotace částic jsou spolu uzamčeny, navzdory obrovské vzdálenosti mezi nimi.

A když se podíváme na to, jaký spin má částice, to znamená, že provedeme měření, tak nějak vytáhneme spin z kvantové reality do našeho běžného světa. A zdá se nám, že částice si vyměňují informace okamžitě. Prostě v jednom parametru byli stále spolu, i když byli od sebe daleko. Jejich oddělení je vlastně iluze.

To vše se zdá podivné, neobvyklé, ale tento fakt je již potvrzen mnoha experimenty. Kvantové počítače jsou založeny na magickém zapletení.

Realita se ukázala být mnohem složitější a zajímavější.

Princip kvantového provázání nezapadá do našeho obvyklého pohledu na svět.

Tak vysvětluje fyzik-vědec D.Bohm kvantové zapletení.

Řekněme, že sledujeme ryby v akváriu. Ale kvůli jistým omezením se můžeme dívat ne na akvárium tak, jak je, ale pouze na jeho projekce, snímané dvěma kamerami zepředu a z boku. To znamená, že sledujeme ryby a díváme se na dvě televize. Ryby se nám zdají jiné, když je natáčíme jednou kamerou na celý obličej, druhou z profilu. Ale jako zázrakem jsou jejich pohyby jasně konzistentní. Jakmile se ryba z první obrazovky otočí, okamžitě se otočí i druhá. Jsme překvapeni, neuvědomujeme si, že jde o stejnou rybu.

Tak je to v kvantovém experimentu se dvěma částicemi. Kvůli jejich omezením se nám zdá, že spiny dvou dříve interagujících částic jsou na sobě nezávislé, protože nyní jsou částice od sebe daleko. Ale ve skutečnosti jsou stále spolu, ale v kvantové realitě, v nelokálním zdroji. Prostě se na realitu nedíváme takovou, jaká skutečně je, ale zkresleně, v rámci klasické fyziky.

Jednoduše řečeno kvantová teleportace

Když se vědci dozvěděli o kvantovém zapletení a okamžitém přenosu informací, mnozí se divili: je možná teleportace?

Ukázalo se, že je to opravdu možné.

S teleportací již bylo provedeno mnoho experimentů.

Podstatu metody lze snadno pochopit, pokud rozumíte obecný princip zmatek.

Existuje částice, například elektron A a dva páry provázaných elektronů B a C. Elektron A a pár B, C jsou v různých bodech prostoru, bez ohledu na to, jak daleko jsou. A nyní převedeme částice A a B do kvantového propletení, tedy spojme je. Nyní se C stává přesně stejným jako A, protože jejich obecný stav se nemění. To znamená, že částice A je jakoby teleportována do částice C.

Dnes byly provedeny složitější experimenty s teleportací.

Všechny dosavadní pokusy byly samozřejmě prováděny pouze s elementární částice. Ale musíte uznat, že je to neuvěřitelné. Všichni se totiž skládáme ze stejných částic, vědci říkají, že teleportace makro objektů se teoreticky neliší. Jen je potřeba vyřešit spoustu technických záležitostí, a to je jen otázka času. Možná ve svém vývoji lidstvo dosáhne schopnosti teleportovat velké předměty a dokonce i samotného člověka.

kvantová realita

Kvantové zapletení je celistvost, kontinuita, jednota na hlubší úrovni.

Pokud jsou podle některých parametrů částice v kvantovém zapletení, tak je podle těchto parametrů prostě nelze rozdělit na samostatné části. Jsou na sobě závislé. Takové vlastnosti jsou prostě fantastické z pohledu známého světa, transcendentní, dalo by se říci nadpozemské a transcendentní. To je ale fakt, ze kterého není úniku. Je čas to uznat.

Ale kam to všechno vede?

Ukazuje se, že mnoho duchovních nauk lidstva dlouho hovořilo o tomto stavu věcí.

Svět, který vidíme, sestávající z hmotných předmětů, není základem reality, ale jen její malou částí a není tou nejdůležitější. Existuje transcendentní realita, která určuje, určuje vše, co se děje s naším světem, a tedy i s námi.

Právě tam leží skutečné odpovědi na věčné otázky o smyslu života, skutečném rozvoji člověka, hledání štěstí a zdraví.

A nejsou to prázdná slova.

To vše vede k přehodnocení životních hodnot, pochopení, že kromě nesmyslné honby za hmotnými statky je něco důležitějšího a vyššího. A tato realita není někde tam venku, všude nás obklopuje, prostupuje námi, je, jak se říká, „na dosah ruky“.

Ale o tom si povíme v dalších článcích.

Nyní se podívejte na video o kvantovém provázání.

Plynule přecházíme od kvantového propletení k teorii. Více o tom v dalším článku.

Kvantové zapletení neboli „strašidelná akce na dálku“, jak to nazval Albert Einstein, je kvantově mechanický jev, při kterém se kvantové stavy dvou nebo více objektů stávají vzájemně závislými. Tato závislost je zachována, i když jsou objekty od sebe vzdáleny na mnoho kilometrů. Můžete například zamotat pár fotonů, přenést jeden z nich do jiné galaxie a pak změřit spin druhého fotonu – a ten bude opačný než spin prvního fotonu a naopak. Snaží se přizpůsobit kvantové zapletení pro okamžitý přenos dat na obrovské vzdálenosti nebo dokonce pro teleportaci.

Moderní počítače poskytují poměrně mnoho příležitostí pro modelování různých situací. Jakékoli výpočty však budou do určité míry „lineární“, protože se řídí dobře definovanými algoritmy a nemohou se od nich odchýlit. A tento systém neumožňuje simulovat složité mechanismy, ve kterých je náhodnost téměř konstantním jevem. Toto je simulace života. A jaké zařízení by to umožnilo vyrobit? Kvantový počítač! Právě na jednom z těchto strojů byl spuštěn největší projekt simulace kvantového života.