Quando Albert Einstein fu colpito dallo “spettrale” accoppiamento a lungo raggio tra le particelle, non pensò al suo teoria generale relatività. L'antica teoria di Einstein descrive come si verifica la gravità quando oggetti massicci deformano i tessuti...

Quando Albert Einstein si meravigliò dello “spettrale” accoppiamento a lungo raggio tra le particelle, non stava pensando alla sua teoria generale della relatività. L'antica teoria di Einstein descrive come la gravità emerge quando oggetti massicci deformano il tessuto dello spazio e del tempo. entanglement quantistico, quella macabra fonte di paura di Einstein tende a coinvolgere minuscole particelle che hanno scarso effetto sulla gravità. Un granello di polvere deforma un materasso esattamente nello stesso modo in cui una particella subatomica deforma lo spazio.

Tuttavia, il fisico teorico Mark Van Raamsdonk sospetta che l’entanglement e lo spaziotempo siano in realtà correlati. Nel 2009 calcolò che lo spazio senza grovigli non sarebbe in grado di mantenersi insieme. Ha scritto un articolo in cui suggerisce che l’entanglement quantistico è l’ago che cuce insieme l’arazzo dello spazio-tempo cosmico.

Molte riviste si rifiutarono di pubblicare il suo lavoro. Ma dopo anni di scetticismo iniziale, esplorare l’idea che l’entanglement modelli lo spaziotempo è diventata una delle tendenze più calde in fisica.

"Uscendo dalle basi profonde della fisica, tutto indica il fatto che lo spazio deve essere associato all'entanglement", afferma John Preskill, fisico teorico del Caltech.

Nel 2012 è apparso un altro lavoro provocatorio, che presentava il paradosso delle particelle intrecciate all’interno e all’esterno di un buco nero. Meno di un anno dopo, due esperti del settore trovarono una soluzione radicale: le particelle intrecciate sono collegate da wormhole, i tunnel spazio-temporali di Einstein che ora compaiono con uguale frequenza nelle riviste di fisica e di fantascienza. Se questa ipotesi è corretta, l’entanglement non è la spettrale connessione a lungo raggio a cui pensava Einstein, ma un vero e proprio ponte che collega punti distanti nello spazio.

Molti scienziati trovano queste idee degne di attenzione. Negli ultimi anni, fisici provenienti da discipline apparentemente non correlate tra loro si sono concentrati su questo campo dell’entanglement, dello spazio e dei wormhole. Gli scienziati che un tempo erano concentrati sulla costruzione di computer quantistici privi di errori, ora si chiedono se l’universo stesso sia un computer quantistico, che programma silenziosamente lo spaziotempo in una complessa rete di intrecci. "Tutto sta procedendo in modo incredibile", afferma Van Raamsdonk dell'Università della British Columbia a Vancouver.

I fisici nutrono grandi speranze riguardo a dove li porterà questa combinazione di spazio-tempo ed entanglement. La GR descrive brillantemente come funziona lo spaziotempo; una nuova ricerca potrebbe sollevare il velo sulla provenienza dello spaziotempo e su come appare sulle scale più piccole che sono in balia della meccanica quantistica. L’entanglement potrebbe essere l’ingrediente segreto che unificherà queste regioni finora incompatibili in una teoria della gravità quantistica, consentendo agli scienziati di comprendere le condizioni all’interno di un buco nero e lo stato dell’universo nei primi istanti dopo il Big Bang.

Ologrammi e lattine di zuppa

L'epifania di Van Raamsdonk nel 2009 non si è materializzata dal nulla. Le sue radici affondano nel principio olografico, l'idea che un confine che delimita un volume di spazio possa contenere tutte le informazioni in esso contenute. Se applichiamo il principio olografico a Vita di ogni giorno, un impiegato curioso può ricostruire perfettamente tutto nell'ufficio - pile di carte, foto di famiglia, giocattoli nell'angolo e persino file sul disco rigido del computer - semplicemente guardando le pareti esterne dell'ufficio quadrato.

Questa idea è controversa, dato che le pareti hanno due dimensioni, ma l’interno dell’ufficio ne ha tre. Ma nel 1997, Juan Maldacena, un teorico delle stringhe allora ad Harvard, fornì un esempio intrigante di ciò che il principio olografico potrebbe rivelare sull’universo.

Ha iniziato con lo spazio anti-de Sitter, che assomiglia allo spaziotempo dominato dalla gravità ma ha una serie di strani attributi. È curvato in modo tale che un lampo di luce emesso in un certo luogo ritornerà eventualmente da dove ha avuto origine. E sebbene l’universo sia in espansione, lo spazio anti-de Sitter non si espande né si contrae. A causa di tali caratteristiche, un pezzo di spazio anti-de Sitter con quattro dimensioni (tre spaziali e una temporale) può essere circondato da un confine tridimensionale.

Maldacena si riferiva al cilindro spazio-temporale anti-de Sitter. Ogni fetta orizzontale del cilindro rappresenta lo stato del suo spazio in un dato momento, mentre la dimensione verticale del cilindro rappresenta il tempo. Maldacena circondò il suo cilindro con un bordo per l'ologramma; se lo spazio anti-de-sitter fosse una lattina di zuppa, allora il bordo sarebbe un’etichetta.

A prima vista sembra che questo bordo (etichetta) non abbia nulla a che fare con il riempimento della bombola. L’etichetta del confine, ad esempio, segue le regole della meccanica quantistica, non quella della gravità. Eppure la gravità descrive lo spazio all’interno del contenuto della zuppa. Maldacena dimostrò che l'etichetta e la zuppa erano la stessa cosa; le interazioni quantistiche al confine descrivono perfettamente lo spazio anti-de Sitter che questo confine chiude.

"Queste due teorie sembrano completamente diverse, ma descrivono accuratamente la stessa cosa", afferma Preskill.

Maldacena ha aggiunto l’entanglement all’equazione olografica nel 2001. Immaginò lo spazio in due barattoli di zuppa, ciascuno contenente un buco nero. Poi creò l'equivalente di un telefono improvvisato fatto di tazze, collegando i buchi neri con un wormhole, un tunnel attraverso lo spazio-tempo proposto per la prima volta da Einstein e Nathan Rosen nel 1935. Maldacena stava cercando un modo per creare l’equivalente di tale connessione spazio-temporale sulle etichette delle lattine. Il trucco, si rese conto, era la confusione.

Come un wormhole, l’entanglement quantistico collega oggetti che non hanno alcuna relazione ovvia. Il mondo quantistico è un luogo confuso: un elettrone può ruotare in entrambe le direzioni contemporaneamente, trovandosi in uno stato di sovrapposizione, finché le misurazioni non forniscono una risposta accurata. Ma se due elettroni sono intrecciati, la misurazione dello spin di uno consente allo sperimentatore di conoscere lo spin dell'altro elettrone, anche se l'elettrone partner è in uno stato di sovrapposizione. Questo legame quantistico rimane anche se gli elettroni sono separati da metri, chilometri o anni luce.

Maldacena ha dimostrato che intrecciando le particelle su un'etichetta con le particelle su un'altra, una connessione wormhole di lattine può essere perfettamente descritta dalla meccanica quantistica. Nel contesto del principio olografico, l’entanglement equivale a legare fisicamente insieme pezzi di spaziotempo.

Ispirato da questa connessione tra entanglement e spaziotempo, Van Raamsdonk si è chiesto quale ruolo potrebbe svolgere l’entanglement nel modellare lo spaziotempo. Ha presentato l'etichetta più pulita su una lattina di zuppa quantistica: bianca, corrispondente a un disco vuoto di spazio anti-de-Sitter. Ma sapeva che, secondo i fondamenti della meccanica quantistica, lo spazio vuoto non sarebbe mai stato completamente vuoto. È pieno di coppie di particelle che fluttuano e scompaiono. E queste particelle fugaci sono impigliate.

Così Van Raamsdonk disegnò una bisettrice immaginaria su un'etichetta olografica e poi spezzò matematicamente l'entanglement quantistico tra le particelle su una metà dell'etichetta e le particelle sull'altra. Scoprì che il disco corrispondente dello spazio anti-de Sitter cominciava a dividersi a metà. Come se le particelle aggrovigliate fossero i ganci che tengono in posizione la rete dello spazio e del tempo; senza di loro, lo spaziotempo crolla. Man mano che Van Raamsdonk abbassava il grado di entanglement, la parte dello spazio collegata alle regioni divise diventava più sottile, come un filo di gomma che si allunga da una gomma da masticare.

"Mi ha fatto pensare che la presenza dello spazio inizia con la presenza dell'entanglement."

È stata un'affermazione audace, e ci è voluto del tempo perché il lavoro di Van Raamsdonk, pubblicato su General Relativity and Gravitation nel 2010, guadagnasse seria attenzione. L’interesse divampò già nel 2012, quando quattro fisici dell’Università della California a Santa Barbara scrissero un articolo che sfidava la saggezza convenzionale sull’orizzonte degli eventi, il punto di non ritorno del buco nero.

La verità nascosta dal firewall

Negli anni '70, il fisico teorico Stephen Hawking dimostrò che coppie di particelle entangled - gli stessi tipi che Van Raamsdonk analizzò in seguito nella sua frontiera quantistica - potevano decadere all'orizzonte degli eventi. Uno cade nel buco nero, mentre l'altro fugge insieme alla cosiddetta radiazione di Hawking. Questo processo mina gradualmente la massa del buco nero, portandolo infine alla morte. Ma se i buchi neri scomparissero, con essi dovrebbe scomparire anche la documentazione di tutto ciò che vi è caduto. La teoria quantistica dice che l’informazione non può essere distrutta.

Negli anni '90 diversi fisici teorici, tra cui Leonard Susskind di Stanford, avevano trovato una soluzione a questo problema. Sì, hanno detto, la materia e l'energia cadono in un buco nero. Ma dal punto di vista di un osservatore esterno, questo materiale non oltrepassa mai l’orizzonte degli eventi; sembra essere in bilico sul bordo. Di conseguenza, l’orizzonte degli eventi diventa un confine olografico contenente tutte le informazioni sullo spazio all’interno del buco nero. Alla fine, quando il buco nero evapora, queste informazioni fuoriescono sotto forma di radiazione di Hawking. In linea di principio, un osservatore può raccogliere questa radiazione e recuperare tutte le informazioni sull’interno di un buco nero.

Nel loro articolo del 2012, i fisici Ahmed Almheiri, Donald Marolph, James Sully e Joseph Polchinsky hanno affermato che c’è qualcosa di sbagliato in questa immagine. Per un osservatore che cerca di mettere insieme i pezzi del puzzle di cosa c'è all'interno di un buco nero, uno ha sottolineato, tutti i pezzi separati del puzzle - le particelle della radiazione di Hawking - devono essere intrecciati tra loro. Inoltre, ogni particella di Hawking deve essere intrecciata con il suo partner originale, caduto nel buco nero.

Purtroppo la confusione da sola non basta. La teoria quantistica afferma che affinché esista un entanglement tra tutte le particelle all'esterno del buco nero, deve essere escluso l'entanglement di queste particelle con particelle all'interno del buco nero. Inoltre, i fisici hanno scoperto che la rottura di uno degli entanglement creerebbe un muro energetico impenetrabile, il cosiddetto firewall, sull’orizzonte degli eventi.

Molti fisici dubitano che i buchi neri facciano effettivamente evaporare tutto ciò che tenta di entrare. Ma la sola possibilità dell'esistenza di un firewall porta a pensieri inquietanti. In precedenza, i fisici avevano già pensato a come appare lo spazio all'interno di un buco nero. Ora non sono affatto sicuri che i buchi neri abbiano questo "dentro". Tutti sembrano essersi riconciliati, osserva Preskill.

Ma Susskind non si rassegnò. Ha trascorso anni cercando di dimostrare che le informazioni non scompaiono all'interno di un buco nero; oggi è anche convinto che l’idea del firewall sia sbagliata, ma non è ancora riuscito a dimostrarlo. Un giorno ricevette una lettera criptica da Maldacena: "Non c'era molto dentro", dice Susskind. - Solo ER = EPR. Maldacena, ora all'Institute for Advanced Study di Princeton, ha riflettuto sul suo lavoro con le lattine di zuppa del 2001 e si è chiesto se i wormhole potessero risolvere il miscuglio di entanglement generato dal problema del firewall. Susskind colse subito l’idea.

In un articolo pubblicato sulla rivista tedesca Fortschritte der Physik nel 2013, Maldacena e Susskind hanno affermato che un wormhole – tecnicamente un ponte di Einstein-Rosen, o ER – è l’equivalente spaziotemporale dell’entanglement quantistico. (Sotto l'EPR comprendere l'esperimento di Einstein-Podolsky-Rosen, che avrebbe dovuto dissipare il mitologico entanglement quantistico). Ciò significa che ogni particella della radiazione di Hawking, non importa quanto lontana dall'origine, è direttamente collegata all'interno del buco nero attraverso un breve percorso attraverso lo spaziotempo.

"Se ti muovi attraverso un wormhole, le cose che sono lontane non sono così lontane", dice Susskind.

Susskind e Maldacena proposero di raccogliere tutte le particelle di Hawking e di unirle insieme fino a farle collassare in un buco nero. Questo buco nero sarebbe impigliato e quindi collegato da un wormhole al buco nero originale. Questo trucco ha trasformato il groviglio di particelle di Hawking - paradossalmente intrecciate con il buco nero e tra loro - in due buchi neri collegati da un wormhole. Il sovraccarico di confusione si è risolto e il problema del firewall è stato risolto.

Non tutti gli scienziati sono saliti sul carro del tram ER = EPR. Susskind e Maldacena riconoscono di avere ancora molto lavoro da fare per dimostrare che i wormhole e l’entanglement sono equivalenti. Ma dopo aver riflettuto sulle implicazioni del paradosso del firewall, molti fisici concordano sul fatto che lo spazio-tempo all’interno di un buco nero deve la sua esistenza all’entanglement con la radiazione esterna. Si tratta di un’intuizione importante, osserva Preskill, perché significa anche che l’intero tessuto dello spazio-tempo nell’universo, inclusa la zona che occupiamo, è il prodotto dell’azione macabra quantistica.

calcolatore spaziale

Una cosa è dire che l'universo costruisce lo spaziotempo attraverso l'entanglement; un'altra cosa è mostrare come lo fa l'universo. Hanno affrontato questo difficile compito Preskill e colleghi, che hanno deciso di considerare il cosmo come un colossale computer quantistico. Da quasi vent’anni gli scienziati costruiscono computer quantistici, che utilizzano informazioni codificate in elementi entangled come fotoni o minuscoli circuiti per risolvere problemi che i computer tradizionali non riescono a risolvere. Il team di Preskill sta utilizzando le conoscenze acquisite da questi tentativi per prevedere come i singoli dettagli all'interno di una lattina di zuppa si tradurrebbero in un'etichetta piena di grovigli.

I computer quantistici funzionano utilizzando componenti che si trovano in una sovrapposizione di stati come portatori di dati: possono essere zero e uno allo stesso tempo. Ma lo stato di sovrapposizione è molto fragile. Il calore in eccesso, ad esempio, può distruggere uno stato e tutta l’informazione quantistica in esso contenuta. Questa perdita di informazioni, che Preskill paragona alle pagine strappate di un libro, sembra inevitabile.

Ma i fisici hanno risposto creando un protocollo per la correzione degli errori quantistici. Invece di fare affidamento su una singola particella per memorizzare un bit quantico, gli scienziati hanno suddiviso i dati su più particelle entangled. Un libro scritto nel linguaggio della correzione degli errori quantistici sarebbe pieno di incomprensioni, dice Preskill, ma tutto il suo contenuto potrebbe essere recuperato anche se metà delle pagine andassero perdute.

La correzione degli errori quantistici ha attirato molta attenzione negli ultimi anni, ma ora Preskill e i suoi colleghi sospettano che la natura abbia escogitato questo sistema molto tempo fa. A giugno, nel Journal of High Energy Physics, Preskill e il suo team hanno mostrato come l’entanglement di molte particelle su un confine olografico descriva perfettamente una singola particella attratta dalla gravità all’interno di un pezzo di spazio anti-de Sitter. Maldacena afferma che questa scoperta potrebbe portare a una migliore comprensione di come un ologramma codifica tutti i dettagli dello spaziotempo che lo circonda.

I fisici riconoscono che le loro speculazioni hanno ancora molta strada da fare per corrispondere alla realtà. Mentre lo spazio anti-de Sitter offre ai fisici il vantaggio di lavorare con un confine ben definito, l’universo non ha un’etichetta così chiara su una lattina di zuppa. Il tessuto spazio-temporale del cosmo si è espanso a partire dal Big Bang e continua a farlo a un ritmo crescente. Se mandi un raggio di luce nello spazio, non si girerà e non tornerà indietro; volerà. “Non è chiaro come definire la teoria olografica del nostro universo”, scrisse Maldacena nel 2005. "Non c'è proprio un buon posto dove mettere un ologramma."

Tuttavia, per quanto strani possano sembrare tutti questi ologrammi, lattine di zuppa e wormhole, potrebbero essere percorsi promettenti che portano alla fusione di attività spettrali quantistiche con la geometria dello spazio-tempo. Nel loro lavoro sui wormhole, Einstein e Rosen discussero le possibili implicazioni quantistiche, ma non si collegarono al loro precedente lavoro sull'entanglement. Oggi, questa connessione può aiutare a unificare la meccanica quantistica della relatività generale in una teoria della gravità quantistica. Armati di tale teoria, i fisici potrebbero risolvere i misteri dello stato dell'Universo giovane, quando materia ed energia si inseriscono in un punto infinitamente piccolo nello spazio. pubblicato

Il fogliame dorato degli alberi brillava brillantemente. I raggi del sole della sera toccavano le cime assottigliate. La luce attraversava i rami e metteva in scena uno spettacolo di figure bizzarre che tremolavano sul muro della "kapterka" dell'università.

Lo sguardo pensieroso di Sir Hamilton si muoveva lentamente, osservando il gioco del chiaroscuro. Nella testa del matematico irlandese c'era un vero e proprio crogiuolo di pensieri, idee e conclusioni. Era ben consapevole che la spiegazione di molti fenomeni con l'aiuto della meccanica newtoniana è come il gioco delle ombre sul muro, che intreccia ingannevolmente figure e lascia molte domande senza risposta. “Forse è un'onda… o forse è un flusso di particelle”, rifletteva lo scienziato, “o la luce è una manifestazione di entrambi i fenomeni. Come figure intessute di ombra e luce.

L'inizio della fisica quantistica

È interessante osservare le grandi persone e cercare di capire come nascono le grandi idee che cambiano il corso dell'evoluzione di tutta l'umanità. Hamilton è uno di quelli che stavano alle origini della nascita fisica quantistica. Cinquant'anni dopo, all'inizio del XX secolo, molti scienziati erano impegnati nello studio delle particelle elementari. La conoscenza acquisita era incoerente e non compilata. Tuttavia, i primi passi traballanti furono fatti.

Comprendere il micromondo all'inizio del XX secolo

Nel 1901 fu presentato il primo modello dell'atomo e ne fu dimostrato il fallimento, dal punto di vista dell'elettrodinamica ordinaria. Nello stesso periodo Max Planck e Niels Bohr pubblicarono numerosi lavori sulla natura dell'atomo. Nonostante il loro scrupoloso lavoro, non esisteva una comprensione completa della struttura dell'atomo.

Alcuni anni dopo, nel 1905, uno scienziato tedesco poco conosciuto Albert Einstein pubblicò un rapporto sulla possibilità dell'esistenza di un quanto di luce in due stati: ondulatorio e corpuscolare (particelle). Nel suo lavoro sono state fornite argomentazioni che spiegavano il motivo del fallimento del modello. Tuttavia, la visione di Einstein era limitata dalla vecchia comprensione del modello dell'atomo.

Dopo numerosi lavori di Niels Bohr e dei suoi colleghi nel 1925, nacque una nuova direzione: una sorta di meccanica quantistica. Un'espressione comune: "meccanica quantistica" è apparsa trent'anni dopo.

Cosa sappiamo dei quanti e delle loro stranezze?

Oggi la fisica quantistica è andata abbastanza lontano. Sono stati scoperti molti fenomeni diversi. Ma cosa sappiamo veramente? La risposta è presentata da uno scienziato moderno. "Si può credere nella fisica quantistica oppure non capirla", è la definizione. Sarà sufficiente menzionare un fenomeno come l'entanglement quantistico delle particelle. Questo fenomeno ha gettato il mondo scientifico in una posizione di completo smarrimento. Ancora più scioccante è che il paradosso risultante è incompatibile con Einstein.

L'effetto dell'entanglement quantistico dei fotoni fu discusso per la prima volta nel 1927 al quinto Congresso Solvay. Sorse un'accesa discussione tra Niels Bohr ed Einstein. Il paradosso dell'entanglement quantistico ha completamente cambiato la comprensione dell'essenza del mondo materiale.

È noto che tutti i corpi sono costituiti da particelle elementari. Di conseguenza, tutti i fenomeni della meccanica quantistica si riflettono nel mondo ordinario. Niels Bohr diceva che se non guardiamo la luna, essa non esiste. Einstein lo considerava irragionevole e credeva che l'oggetto esistesse indipendentemente dall'osservatore.

Quando si studiano i problemi della meccanica quantistica, si dovrebbe capire che i suoi meccanismi e le sue leggi sono interconnessi e non obbediscono alla fisica classica. Proviamo a comprendere l'area più controversa: l'entanglement quantistico delle particelle.

La teoria dell'entanglement quantistico

Per cominciare, vale la pena capire che la fisica quantistica è come un pozzo senza fondo in cui puoi trovare tutto ciò che desideri. Il fenomeno dell'entanglement quantistico all'inizio del secolo scorso fu studiato da Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck e molti altri fisici. Nel corso del ventesimo secolo, migliaia di scienziati in tutto il mondo lo hanno studiato e sperimentato attivamente.

Il mondo è soggetto alle rigide leggi della fisica

Perché un tale interesse per i paradossi della meccanica quantistica? Tutto è molto semplice: viviamo obbedendo a determinate leggi del mondo fisico. La capacità di “aggirare” la predestinazione apre una porta magica dietro la quale tutto diventa possibile. Ad esempio, il concetto del "Gatto di Schrödinger" porta al controllo della materia. Diventerà anche possibile teletrasportare informazioni, il che provoca l'entanglement quantistico. La trasmissione delle informazioni diventerà istantanea, indipendentemente dalla distanza.
La questione è ancora in fase di studio, ma ha un trend positivo.

Analogia e comprensione

Cosa rende unico l’entanglement quantistico, come capirlo e cosa succede con esso? Proviamo a capirlo. Ciò richiederà qualche esperimento mentale. Immagina di avere due scatole tra le mani. Ognuno di essi contiene una pallina con una striscia. Ora diamo una scatola all'astronauta e lui vola su Marte. Non appena apri la scatola e vedi che la striscia sulla palla è orizzontale, nell'altra scatola la palla avrà automaticamente una striscia verticale. Questo sarà l’entanglement quantistico. in parole semplici pronunciato: un oggetto predetermina la posizione di un altro.

Tuttavia, dovrebbe essere chiaro che questa è solo una spiegazione superficiale. Per ottenere l'entanglement quantistico è necessario che le particelle abbiano la stessa origine, come quelle gemelle.

È molto importante capire che l'esperimento verrà interrotto se qualcuno prima di te avesse avuto l'opportunità di guardare almeno uno degli oggetti.

Dove può essere utilizzato l’entanglement quantistico?

Il principio dell'entanglement quantistico può essere utilizzato per trasferire informazioni a lunghe distanze immediatamente. Tale conclusione contraddice la teoria della relatività di Einstein. Dice che la velocità massima di movimento è inerente solo alla luce: trecentomila chilometri al secondo. Tale trasferimento di informazioni rende possibile l'esistenza del teletrasporto fisico.

Tutto nel mondo è informazione, compresa la materia. I fisici quantistici sono giunti a questa conclusione. Nel 2008, sulla base di un database teorico, è stato possibile osservare l'entanglement quantistico ad occhio nudo.

Ciò indica ancora una volta che siamo sull'orlo di grandi scoperte: il movimento nello spazio e nel tempo. Il tempo nell'Universo è discreto, quindi il movimento istantaneo su grandi distanze consente di entrare in diverse densità di tempo (sulla base delle ipotesi di Einstein, Bohr). Forse in futuro sarà una realtà proprio come lo è oggi il cellulare.

Dinamica dell'etere ed entanglement quantistico

Secondo alcuni eminenti scienziati, l'entanglement quantistico è spiegato dal fatto che lo spazio è pieno di una sorta di etere, la materia nera. Qualsiasi particella elementare, come sappiamo, esiste sotto forma di un'onda e di un corpuscolo (particella). Alcuni scienziati ritengono che tutte le particelle siano sulla "tela" dell'energia oscura. Questo non è facile da capire. Proviamo a capirlo in un altro modo: il metodo di associazione.

Immaginati al mare. Brezza leggera e leggera brezza. Vedi le onde? E da qualche parte in lontananza, nei riflessi dei raggi del sole, è visibile una barca a vela.
La nave sarà la nostra particella elementare e il mare sarà l'etere (energia oscura).
Il mare può essere in movimento sotto forma di onde visibili e gocce d'acqua. Allo stesso modo, tutte le particelle elementari possono essere semplicemente un mare (la sua parte integrante) o una particella separata: una goccia.

Questo è un esempio semplificato, tutto è un po' più complicato. Le particelle senza la presenza di un osservatore hanno la forma di un'onda e non hanno una posizione specifica.

La barca a vela bianca è un oggetto distinto, si differenzia dalla superficie e dalla struttura dell'acqua del mare. Allo stesso modo, ci sono "picchi" nell'oceano di energia che possiamo percepire come manifestazione delle forze a noi conosciute che hanno plasmato la parte materiale del mondo.

Il micromondo vive secondo le proprie leggi

Il principio dell'entanglement quantistico può essere compreso se teniamo conto del fatto che le particelle elementari hanno la forma di onde. Senza una posizione e caratteristiche specifiche, entrambe le particelle si trovano in un oceano di energia. Nel momento in cui appare l'osservatore, l'onda “si trasforma” in un oggetto accessibile al tatto. La seconda particella, osservando il sistema di equilibrio, acquisisce proprietà opposte.

L'articolo descritto non è destinato a capiente descrizioni scientifiche mondo quantistico. Possibilità di riflessione persona ordinaria in base alla disponibilità di comprensione del materiale presentato.

La fisica delle particelle elementari studia l'entanglement degli stati quantistici basati sullo spin (rotazione) di una particella elementare.

Nel linguaggio scientifico (semplificato) l'entanglement quantistico è definito da diversi spin. Nel processo di osservazione degli oggetti, gli scienziati hanno visto che possono esistere solo due giri: lungo e attraverso. Stranamente, in altre posizioni, le particelle non “posano” per l'osservatore.

Nuova ipotesi: una nuova visione del mondo

Lo studio del microcosmo - lo spazio delle particelle elementari - ha dato origine a molte ipotesi e ipotesi. L’effetto dell’entanglement quantistico ha spinto gli scienziati a pensare all’esistenza di una sorta di microreticolo quantistico. Secondo loro, in ogni nodo - il punto di intersezione - c'è un quanto. Tutta l'energia è un reticolo integrale e la manifestazione e il movimento delle particelle sono possibili solo attraverso i nodi del reticolo.

La dimensione della "finestra" di tale griglia è piuttosto piccola e la misura equipaggiamento moderno impossibile. Tuttavia, per confermare o confutare questa ipotesi, gli scienziati hanno deciso di studiare il movimento dei fotoni in un reticolo quantistico spaziale. La conclusione è che un fotone può muoversi sia dritto che a zigzag, lungo la diagonale del reticolo. Nel secondo caso, superata una distanza maggiore, spenderà più energie. Di conseguenza, differirà da un fotone che si muove in linea retta.

Forse, col tempo, impareremo che viviamo in una griglia quantistica spaziale. Oppure questa ipotesi potrebbe essere sbagliata. Tuttavia, è il principio dell'entanglement quantistico che indica la possibilità dell'esistenza di un reticolo.

Se parlare linguaggio semplice, allora in un ipotetico "cubo" spaziale la definizione di una faccia porta con sé un chiaro significato opposto dell'altra. Questo è il principio di preservare la struttura dello spazio-tempo.

Epilogo

Per comprendere il mondo magico e misterioso della fisica quantistica, vale la pena osservare da vicino lo sviluppo della scienza negli ultimi cinquecento anni. Un tempo la Terra era piatta e non sferica. Il motivo è ovvio: se si considera la sua forma rotonda, l'acqua e le persone non potranno resistere.

Come possiamo vedere, il problema esisteva in assenza di una visione completa del tutto forze attive. È possibile questo scienza moderna per comprendere la fisica quantistica non è sufficiente vedere tutte le forze agenti. Le lacune visive danno origine a un sistema di contraddizioni e paradossi. Forse il magico mondo della meccanica quantistica contiene le risposte alle domande poste.

Se non sei ancora stato colpito dalle meraviglie della fisica quantistica, dopo questo articolo il tuo pensiero sarà sicuramente capovolto. Oggi vi racconterò cos'è l'entanglement quantistico, ma in parole semplici, in modo che chiunque possa capire di cosa si tratta.

Intreccio come connessione magica

Dopo che furono scoperti gli effetti insoliti che si verificano nel microcosmo, gli scienziati giunsero a un'interessante ipotesi teorica. Deriva proprio dai fondamenti della teoria quantistica.

In passato ho parlato di come l'elettrone si comporti in modo molto strano.

Ma l'entanglement delle particelle quantistiche ed elementari generalmente contraddice ogni buon senso, va oltre ogni comprensione.

Se hanno interagito tra loro, dopo la separazione rimane una connessione magica tra loro, anche se sono separati da una distanza arbitrariamente grande.

Magico nel senso che le informazioni tra loro vengono trasmesse istantaneamente.

Come è noto dalla meccanica quantistica, una particella prima della misurazione è in sovrapposizione, cioè ha più parametri contemporaneamente, è sfocata nello spazio e non ha un valore di spin esatto. Se viene effettuata una misurazione su una delle coppie di particelle precedentemente interagenti, cioè la funzione d'onda collassa, la seconda risponde immediatamente a questa misurazione. Non importa quanto siano distanti. Fantasia, non è vero?

Come è noto dalla teoria della relatività di Einstein, nulla può superare la velocità della luce. Affinché l'informazione possa passare da una particella alla seconda, è necessario almeno impiegare il tempo necessario alla luce per viaggiare. Ma una particella reagisce istantaneamente alla misurazione della seconda. Le informazioni le sarebbero arrivate più tardi alla velocità della luce. Tutto ciò non rientra nel buon senso.

Se dividiamo una coppia di particelle elementari per zero parametro comune rotazione, allora una deve avere una rotazione negativa e la seconda una rotazione positiva. Ma prima della misurazione, il valore dello spin è in sovrapposizione. Appena abbiamo misurato lo spin della prima particella, abbiamo visto che ha valore positivo, quindi subito la seconda acquisisce spin negativo. Se, al contrario, la prima particella acquista un valore di spin negativo, allora la seconda acquisisce istantaneamente un valore positivo.

O una simile analogia.

Abbiamo due palle. Uno è nero, l'altro è bianco. Li abbiamo coperti con vetri opachi, non riusciamo a vedere chi è chi. Interferiamo come nel gioco dei ditali.

Se apri un bicchiere e vedi che c'è una pallina bianca, il secondo bicchiere è nero. Ma all'inizio non sappiamo quale sia l'uno e l'altro.

Così è con le particelle elementari. Ma prima che tu li guardi, sono in sovrapposizione. Prima della misurazione, le palline sono come se fossero incolori. Ma avendo distrutto la sovrapposizione di una pallina e vedendo che è bianca, la seconda diventa immediatamente nera. E questo accade istantaneamente, sia che ci sia almeno una palla a terra e la seconda in un'altra galassia. Perché la luce passi da una pallina all'altra nel nostro caso, diciamo che ci vogliono centinaia di anni, e la seconda pallina apprende che è stata effettuata una misurazione sulla seconda, ripeto, istantaneamente. C'è confusione tra loro.

È chiaro che Einstein, e molti altri fisici, non accettavano un simile risultato degli eventi, cioè l’entanglement quantistico. Considerava le conclusioni della fisica quantistica errate, incomplete e presumeva che mancassero alcune variabili nascoste.

Al contrario, il paradosso di Einstein sopra descritto è stato inventato per dimostrare che le conclusioni della meccanica quantistica non sono corrette, perché l'entanglement è contrario al buon senso.

Questo paradosso fu chiamato paradosso Einstein-Podolsky-Rosen, abbreviato come paradosso EPR.

Ma gli esperimenti con l'entanglement condotti successivamente da A. Aspect e altri scienziati dimostrarono che Einstein aveva torto. L’entanglement quantistico esiste.

E questi non erano più presupposti teorici derivanti dalle equazioni, ma fatti reali di molti esperimenti sull'entanglement quantistico. Gli scienziati lo videro dal vivo ed Einstein morì senza conoscere la verità.

Le particelle interagiscono davvero all'istante, le restrizioni sulla velocità della luce non sono un ostacolo per loro. Il mondo si è rivelato molto più interessante e complesso.

Con l'entanglement quantistico, ripeto, c'è un trasferimento istantaneo di informazioni, si forma una connessione magica.

Ma come può essere?

La fisica quantistica di oggi risponde a questa domanda in modo elegante. La comunicazione tra le particelle è istantanea, non perché l'informazione venga trasferita molto rapidamente, ma perché a un livello più profondo semplicemente non sono separate, ma sono ancora insieme. Sono nel cosiddetto entanglement quantistico.

Cioè, lo stato di confusione è uno stato del sistema in cui, secondo alcuni parametri o valori, non può essere diviso in parti separate e completamente indipendenti.

Ad esempio, gli elettroni dopo l'interazione possono essere separati da una grande distanza nello spazio, ma i loro spin sono ancora insieme. Pertanto, durante gli esperimenti, gli spin concordano immediatamente tra loro.

Capisci dove porta questo?

La conoscenza odierna della moderna fisica quantistica basata sulla teoria della decoerenza si riduce a una cosa.

Esiste una realtà più profonda e non manifesta. E ciò che osserviamo come mondo classico familiare è solo una piccola parte, un caso speciale di una realtà quantistica più fondamentale.

Non contiene spazio, tempo, parametri delle particelle, ma solo informazioni su di esse, la potenziale possibilità della loro manifestazione.

È questo fatto che spiega con grazia e semplicità perché si verificano il collasso della funzione d'onda, considerato nell'articolo precedente, l'entanglement quantistico e altre meraviglie del microcosmo.

Oggi, quando si parla di entanglement quantistico, si ricorda l'altro mondo.

Cioè, a un livello più fondamentale, una particella elementare non è manifesta. Si trova contemporaneamente in più punti nello spazio, ha diversi valori di spin.

Quindi, secondo alcuni parametri, può manifestarsi nel nostro mondo classico durante la misurazione. Nell'esperimento discusso sopra, due particelle hanno già un valore specifico di coordinate spaziali, ma i loro spin sono ancora nella realtà quantistica, non manifestati. Non esistono né spazio né tempo, quindi gli spin delle particelle sono bloccati insieme, nonostante l'enorme distanza tra loro.

E quando osserviamo lo spin di una particella, cioè effettuiamo una misurazione, in un certo senso estraiamo lo spin dalla realtà quantistica nel nostro mondo ordinario. E ci sembra che le particelle si scambino informazioni istantaneamente. È solo che erano ancora insieme in un parametro, anche se erano distanti. La loro separazione è in realtà un'illusione.

Tutto ciò sembra strano, insolito, ma questo fatto è già confermato da molti esperimenti. I computer quantistici si basano sull’entanglement magico.

La realtà si è rivelata molto più complessa e interessante.

Il principio dell’entanglement quantistico non si adatta alla nostra visione abituale del mondo.

Così spiega l'entanglement quantistico il fisico-scienziato D.Bohm.

Diciamo che stiamo osservando i pesci in un acquario. Ma a causa di alcune restrizioni, non possiamo guardare l'acquario così com'è, ma solo le sue proiezioni, filmate da due telecamere davanti e lateralmente. Cioè guardiamo il pesce, guardando due televisori. Il pesce ci sembra diverso, poiché lo riprendiamo con una fotocamera di fronte, l'altra di profilo. Ma miracolosamente, i loro movimenti sono chiaramente coerenti. Non appena il pesce della prima schermata gira, anche la seconda gira immediatamente. Rimaniamo sorpresi, senza renderci conto che si tratta dello stesso pesce.

Così è in un esperimento quantistico con due particelle. A causa delle loro limitazioni, ci sembra che gli spin di due particelle che precedentemente interagivano siano indipendenti l'uno dall'altro, perché ora le particelle sono lontane l'una dall'altra. Ma in realtà sono ancora insieme, ma in una realtà quantistica, in una fonte non locale. Semplicemente non guardiamo la realtà così com'è, ma con una distorsione, nel quadro della fisica classica.

Il teletrasporto quantistico in termini semplici

Quando gli scienziati hanno appreso dell’entanglement quantistico e del trasferimento istantaneo delle informazioni, molti si sono chiesti: è possibile il teletrasporto?

Si è rivelato davvero possibile.

Ci sono già stati molti esperimenti sul teletrasporto.

L'essenza del metodo può essere facilmente compresa se si capisce principio generale confusione.

Esiste una particella, ad esempio, un elettrone A e due coppie di elettroni B e C aggrovigliati. L'elettrone A e la coppia B, C si trovano in punti diversi nello spazio, non importa quanto lontano. E ora convertiamo le particelle A e B in entanglement quantistico, cioè combiniamole. Ora C diventa esattamente uguale ad A, perché il loro stato generale non cambia. Cioè, la particella A viene, per così dire, teletrasportata sulla particella C.

Oggi sono stati condotti esperimenti più complessi sul teletrasporto.

Naturalmente, finora tutti gli esperimenti sono stati condotti solo con particelle elementari. Ma devi ammettere che è incredibile. Dopotutto, siamo tutti costituiti dalle stesse particelle, gli scienziati affermano che il teletrasporto di oggetti macro teoricamente non è diverso. È solo necessario risolvere molti problemi tecnici ed è solo questione di tempo. Forse, nel suo sviluppo, l'umanità raggiungerà la capacità di teletrasportare oggetti di grandi dimensioni e persino la persona stessa.

realtà quantistica

L’entanglement quantistico è integrità, continuità, unità a un livello più profondo.

Se, secondo alcuni parametri, le particelle sono in entanglement quantistico, allora secondo questi parametri semplicemente non possono essere divise in parti separate. Sono interdipendenti. Tali proprietà sono semplicemente fantastiche dal punto di vista del mondo familiare, trascendente, si potrebbe dire ultraterreno e trascendente. Ma questo è un fatto dal quale non c’è scampo. E' ora di riconoscerlo.

Ma dove porta tutto questo?

Si scopre che molti insegnamenti spirituali dell'umanità parlano da tempo di questo stato di cose.

Il mondo che vediamo, costituito da oggetti materiali, non è la base della realtà, ma solo una piccola parte di essa e non quella più importante. Esiste una realtà trascendente che fissa, determina tutto ciò che accade al nostro mondo, e quindi a noi.

È lì che si trovano le vere risposte alle eterne domande sul significato della vita, sul vero sviluppo di una persona, sulla ricerca della felicità e della salute.

E queste non sono parole vuote.

Tutto ciò porta a un ripensamento dei valori della vita, alla comprensione che, oltre alla ricerca insensata della ricchezza materiale, c'è qualcosa di più importante e più alto. E questa realtà non è da qualche parte là fuori, ci circonda ovunque, ci permea, è, come si suol dire, "a portata di mano".

Ma ne parliamo nei prossimi articoli.

Ora guarda un video sull'entanglement quantistico.

Stiamo passando senza intoppi dall’entanglement quantistico alla teoria. Maggiori informazioni su questo nel prossimo articolo.

L'entanglement quantistico, o "spettrale azione a distanza", come la chiamava Albert Einstein, è un fenomeno della meccanica quantistica in cui gli stati quantistici di due o più oggetti diventano interdipendenti. Questa dipendenza viene preservata anche se gli oggetti vengono allontanati l'uno dall'altro per molti chilometri. Ad esempio, puoi intrecciare una coppia di fotoni, portarne uno in un'altra galassia e quindi misurare la rotazione del secondo fotone - e sarà opposta alla rotazione del primo fotone e viceversa. Stanno cercando di adattare l’entanglement quantistico per la trasmissione istantanea di dati su distanze gigantesche, o anche per il teletrasporto.

I computer moderni offrono molte opportunità per modellare una varietà di situazioni. Tuttavia, qualsiasi calcolo sarà in una certa misura "lineare", poiché obbedisce ad algoritmi ben definiti e non può discostarsi da essi. E questo sistema non permette di simulare meccanismi complessi in cui la casualità è un fenomeno pressoché costante. Questa è una simulazione della vita. E quale dispositivo potrebbe consentirlo di realizzare? Computer quantistico! È stato su una di queste macchine che è stato lanciato il più grande progetto di simulazione della vita quantistica.