Entanglement cuantic - corpul uman - autocunoaștere - catalog de articole - iubire necondiționată. Ce este entanglementul cuantic? Esența în cuvinte simple

Se referă la „Teoria Universului”

legatura cuantica

Există atât de multe articole bune pe Internet care ajută la dezvoltarea unor idei adecvate despre „stările încurcate” încât rămâne să facem cele mai potrivite selecții, construind nivelul de descriere care pare acceptabil pentru un site de viziune asupra lumii.

Subiectul articolului: mulți oameni sunt aproape de ideea că toate ciudateniile fermecatoare ale stărilor încurcate ar putea fi explicate în acest fel. Amestecam bile albe cu negre, fara sa ne uitam le impachetam in cutii si le trimitem in directii diferite. Deschidem cutia pe o parte, uite: o bila neagra, dupa care suntem 100% siguri ca este alba in cealalta cutie. Asta e tot:)

Scopul articolului nu este o imersiune strictă în toate trăsăturile înțelegerii „stărilor încurcate”, ci compilarea unui sistem de idei generale, cu o înțelegere a principiilor principale. Așa ar trebui să fie totul :)

Să stabilim imediat contextul definitoriu. Când specialiștii (și nu discutanții care sunt departe de această specificitate, chiar dacă sunt oameni de știință într-un fel) vorbesc despre încâlcirea obiectelor cuantice, ei nu înseamnă că formează un singur întreg cu un fel de conexiune, ci că un obiect devine caracteristici cuantice exact la fel ca celelalte (dar nu toate, ci cele care permit identitatea într-o pereche conform legii lui Pauli, deci spin-ul unei perechi încurcate nu este identic, ci complementar reciproc). Acestea. aceasta nu este nicio conexiune și nici un proces de interacțiune, chiar dacă poate fi descris printr-o funcție comună. Aceasta este o caracteristică a unei stări care poate fi „teleportată” de la un obiect la altul (apropo, și aici interpretarea greșită a cuvântului „teleportare” este de asemenea comună). Dacă nu vă decideți imediat asupra acestui lucru, atunci puteți merge foarte departe în misticism. Prin urmare, în primul rând, toți cei care sunt interesați de problemă ar trebui să fie clar siguri ce se înțelege exact prin „confuzie”.

Pentru ce a început acest articol se reduce la o singură întrebare. Diferența dintre comportamentul obiectelor cuantice și a obiectelor clasice se manifestă în singura metodă de verificare cunoscută până acum: dacă este sau nu îndeplinită o anumită condiție de verificare - inegalitatea lui Bell (mai multe detalii mai jos), care pentru obiectele cuantice „încurcate” se comportă ca dacă există o legătură între obiectele trimise în direcţii diferite. Dar legătura, așa cum ar fi, nu este reală, pentru că. nici informația și nici energia nu pot fi transmise.

Mai mult, această relație nu depinde nici distanta, nici timp: dacă două obiecte au fost „încurcate”, atunci, indiferent de siguranța fiecăruia dintre ele, al doilea se comportă ca și cum conexiunea mai există (deși prezența unei astfel de conexiuni poate fi detectată doar la măsurarea ambelor obiecte, o astfel de măsurare poate fi separați în timp: mai întâi măsurați, apoi distrugeți unul dintre obiecte și măsurați pe al doilea mai târziu. De exemplu, vezi R. Penrose). Este clar că orice fel de „conexiune” devine greu de înțeles în acest caz, iar întrebarea se ridică după cum urmează: legea probabilității de a ieși din parametrul măsurat (care este descris de funcția de undă) poate fi astfel încât inegalitatea nu este încălcată la fiecare dintre capete, și cu statistici generale de la ambele capete - a fost încălcată - și fără nicio legătură, desigur, cu excepția conexiunii printr-un act de emergență generală.

Voi da un răspuns în avans: da, poate, cu condiția ca aceste probabilități să nu fie „clasice”, ci să opereze cu variabile complexe pentru a descrie o „suprapunere de stări” – parcă ar găsi simultan toate stările posibile cu o anumită probabilitate pentru fiecare.

Pentru obiectele cuantice, descriptorul stării lor (funcția de undă) este doar atât. Dacă vorbim despre descrierea poziției unui electron, atunci probabilitatea de a-l găsi determină topologia „norului” - forma orbitalului electronului. Care este diferența dintre clasic și cuantic?

Imaginează-ți o roată de bicicletă care se învârte rapid. Există undeva un disc reflector lateral roșu atașat de el, dar putem vedea doar o umbră mai densă de neclaritate în acest loc. Probabilitatea ca, după ce a pus un băț în roată, reflectorul să se oprească într-o anumită poziție de la băț este pur și simplu determinată: un baston - o poziție. Sunem două bastoane, dar numai cea care apare puțin mai devreme va opri roata. Dacă încercăm să lipim bețișoarele complet simultan, reușind să nu existe timp între capetele bastonului care vin în contact cu roata, atunci va apărea o oarecare incertitudine. În „nu a existat timp” între interacțiunile cu esența obiectului - întreaga esență a înțelegerii miracolelor cuantice :)

Viteza de „rotație” a ceea ce determină forma unui electron (polarizarea - propagarea unei perturbări electrice) este egală cu viteza limită cu care orice se poate propaga în natură (viteza luminii în vid). Cunoaștem concluzia teoriei relativității: în acest caz, timpul pentru această perturbare devine zero: nu există nimic în natură care să poată fi realizat între oricare două puncte de propagare a acestei perturbații, nu există timp pentru aceasta. Aceasta înseamnă că perturbația este capabilă să interacționeze cu orice alte „beți” care o afectează fără a pierde timp - simultan. Și probabilitatea rezultatului care va fi obținut într-un anumit punct din spațiu în timpul interacțiunii ar trebui calculată prin probabilitatea care ia în considerare acest efect relativist: Datorită faptului că nu există timp pentru un electron, acesta nu este capabil să alege cea mai mică diferență dintre cele două „bețișoare” în timpul interacțiunii cu ele și o face simultan din „punctul său de vedere”: electronul trece prin două sloturi simultan cu o densitate de undă diferită în fiecare și apoi interferează cu el însuși ca două unde suprapuse.

Iată diferența dintre descrierile probabilităților din clasice și cuantice: corelațiile cuantice sunt „mai puternice” decât cele clasice. Dacă rezultatul unei căderi de monede depinde de mulți factori de influență, dar, în general, aceștia sunt determinati în mod unic în așa fel încât trebuie doar să faceți o mașină precisă pentru aruncarea monedelor și vor cădea în același mod, atunci aleatoriu " a dispărut”. Dacă, totuși, facem un automat care pătrunde într-un nor de electroni, atunci rezultatul va fi determinat de faptul că fiecare lovitură va lovi întotdeauna ceva, doar cu o densitate diferită a esenței electronului în acest loc. Nu există alți factori, cu excepția distribuției statice a probabilității de a găsi parametrul măsurat în electron, iar acesta este un determinism cu totul diferit față de clasicii. Dar acesta este și determinism; este întotdeauna calculabilă, reproductibilă, doar cu o singularitate descrisă de funcția de undă. În același timp, un astfel de determinism cuantic se referă doar la o descriere holistică a undei cuantice. Dar, având în vedere absența timpului potrivit pentru o cuantă, ea interacționează absolut aleatoriu, adică. nu există un criteriu care să prezică în prealabil rezultatul măsurării totalității parametrilor săi. În acest sens al lui e (în viziunea clasică), este absolut nedeterminist.

Electronul există într-adevăr și într-adevăr sub forma unei formațiuni statice (și nu a unui punct care se rotește pe orbită) - o undă staționară de perturbare electrică, care are încă un efect relativist: perpendicular pe planul principal de „propagare” (este clar de ce intre ghilimele :) câmp electric există și o regiune statică de polarizare, care este capabilă să influențeze aceeași regiune a altui electron: momentul magnetic. Polarizarea electrică într-un electron dă efectul unei sarcini electrice, reflectarea acesteia în spațiu sub forma posibilității de a influența alți electroni - sub forma unei sarcini magnetice, care nu există de la sine fără una electrică. Iar dacă într-un atom neutru electric sarcinile electrice sunt compensate de sarcinile nucleelor, atunci cele magnetice pot fi orientate într-o singură direcție și vom obține un magnet. Pentru o înțelegere mai profundă a acestui lucru - în articol .

Direcția în care este îndreptat momentul magnetic al unui electron se numește spin. Acestea. spin - o manifestare a metodei de suprapunere a unei undă de deformare electrică pe sine cu formarea unei undă staționară. Valoarea numerică a spinului corespunde caracteristicii suprapunerii undei asupra ei însuși.Pentru un electron: +1/2 sau -1/2 (semnul simbolizează direcția deplasării laterale a polarizării - "magnetic" vector).

Dacă există un electron pe stratul exterior de electroni al unui atom și dintr-o dată se alătură altul (formare legătură covalentă), apoi ei, ca doi magneți, ajung imediat în poziția 69, formând o configurație pereche cu o energie de legătură care trebuie ruptă pentru a separa din nou acești electroni. Spinul total al unei astfel de perechi este 0.

Spinul este parametrul care joacă un rol important atunci când luăm în considerare stările încurcate. Pentru o cuantă electromagnetică care se propagă liber, esența parametrului condiționat „spin” este încă aceeași: orientarea componentei magnetice a câmpului. Dar nu mai este static și nu duce la apariție moment magnetic. Pentru a o repara, nu aveți nevoie de un magnet, ci de un slot pentru polarizare.

Pentru a însămânța idei despre încurcăturile cuantice, vă sugerez să citiți un articol popular și scurt al lui Alexei Levin: Pasiune în depărtare . Vă rugăm să urmați linkul și să citiți înainte de a continua :)

Deci, parametrii de măsurare specifici sunt realizați numai în timpul măsurării, iar înainte de aceasta au existat sub forma distribuției de probabilitate care a constituit statica efectelor relativiste ale dinamicii de propagare a polarizării microcosmosului vizibile de macrocosmos. A înțelege esența a ceea ce se întâmplă în lumea cuantică înseamnă a pătrunde în manifestările unor astfel de efecte relativiste, care de fapt dau obiectului cuantic proprietățile de a fi. simultanîn diferite stări până în momentul unei anumite măsurători.

O „stare încâlcită” este o stare complet deterministă a două particule care au o dependență atât de identică de descrierea proprietăților cuantice încât la ambele capete apar corelații consistente, datorită particularităților esenței staticii cuantice, care au un comportament consistent. Spre deosebire de statisticile macro, în statistica cuantică este posibil să se păstreze astfel de corelaţii pentru obiecte separate în spaţiu şi timp şi coordonate anterior din punct de vedere al parametrilor. Acest lucru se manifestă în statisticile îndeplinirii inegalităților lui Bell.

Care este diferența dintre funcția de undă (descrierea noastră abstractă) a electronilor neîncurcați ai doi atomi de hidrogen (în ciuda faptului că parametrii săi vor fi numere cuantice general acceptate)? Nimic, cu excepția faptului că spinul electronului nepereche este aleatoriu fără a încălca inegalitățile lui Bell. În cazul formării unui orbital sferic pereche în atomul de heliu sau în legăturile covalente a doi atomi de hidrogen, cu formarea unui orbital molecular generalizat cu doi atomi, parametrii celor doi electroni se dovedesc a fi reciproc consistenti . Dacă electronii încâlciți sunt împărțiți și încep să se miște în direcții diferite, atunci apare un parametru în funcția lor de undă care descrie deplasarea densității probabilității în spațiu din timp - traiectoria. Și asta nu înseamnă deloc că funcția este răspândită în spațiu, pur și simplu pentru că probabilitatea de a găsi un obiect devine zero la o anumită distanță de el și nimic nu rămâne în urmă care să indice probabilitatea de a găsi un electron. Acest lucru este cu atât mai evident în cazul în care perechile sunt distanțate în timp. Acestea. există doi descriptori locali și independenți ai particulelor care se mișcă în direcții opuse. Deși un descriptor general mai poate fi folosit, este dreptul celui care formalizează :)

În plus, mediul particulelor nu poate rămâne indiferent și este, de asemenea, supus modificării: descriptorii funcției de undă a particulelor mediului se schimbă și participă la statisticile cuantice rezultate prin influența lor (dând naștere unor fenomene precum decoerența). Dar, de obicei, nimănui nu-i trece prin cap să descrie asta ca o funcție de undă generală, deși acest lucru este posibil.

În multe surse vă puteți familiariza cu aceste fenomene în detaliu.

M.B. Mensky scrie:

"Unul dintre scopurile acestui articol... este acela de a fundamenta punctul de vedere conform căruia există o formulare a mecanicii cuantice în care nu apar paradoxuri și în cadrul căreia se poate răspunde la toate întrebările pe care le pun de obicei fizicienii. Paradoxurile apar doar atunci când cercetătorul nu este mulțumit de acest nivel „fizic” al teoriei, când ridică întrebări care nu sunt obișnuite în fizică, cu alte cuvinte, când își ia libertatea de a încerca să depășească limitele fizicii.. ...Caracteristicile specifice ale mecanicii cuantice asociate stărilor încurcate au fost formulate pentru prima dată în legătură cu paradoxul EPR, dar în prezent nu sunt percepute ca paradoxale. Pentru oamenii care lucrează profesional cu formalismul mecanic cuantic (adică, pentru majoritatea fizicienilor), nu există nimic paradoxal nici în perechile EPR, nici chiar în stări încurcate foarte complexe, cu un număr mare de termeni și un număr mare de factori în fiecare termen. Rezultatele oricăror experimente cu astfel de stări sunt, în principiu, ușor de calculat (deși dificultățile tehnice în calcularea stărilor complexe încurcate sunt, desigur, posibile)."

Deși, trebuie spus, în raționamentul despre rolul conștiinței, alegerea conștientă în mecanica cuantică, Mensky se dovedește a fi cel care ia " luați-vă libertatea de a încerca să treceți dincolo de fizică". Acest lucru amintește de încercările de a aborda fenomenele psihicului. Ca profesionist cuantic, Mensky este bun, dar în mecanismele psihicului, el, ca și Penrose, este naiv.

Foarte pe scurt și condiționat (doar pentru a înțelege esența) despre utilizarea stărilor încurcate în criptografia cuantică și teleportarea (pentru că aceasta este ceea ce lovește imaginația spectatorilor recunoscători).

Deci, criptografie. Trebuie să trimiteți secvența 1001

Folosim două canale. Pe prima pornim o particulă încurcată, pe a doua - informații despre cum să interpretăm datele primite sub forma unui bit.

Să presupunem că există o stare posibilă alternativă a spinului parametrului mecanic cuantic utilizat în stări condiționale: 1 sau 0. În acest caz, probabilitatea căderii lor cu fiecare pereche de particule eliberată este cu adevărat aleatorie și nu transmite nicio semnificație a.

Primul transfer. La măsurare Aici s-a dovedit că starea particulei este 1. Aceasta înseamnă că cealaltă are 0. Pentru a volum la sfârșit pentru a obține unitatea necesară, transmitem bitul 1. Acolo măsoară starea particulei și, pentru a afla ce înseamnă, o adaugă la 1 transmisă. Obțin 1. În același timp, verifică prin alb că încâlcirea nu a fost ruptă, adică. infa nu este interceptat.

Al doilea transfer. A ieșit din nou starea 1. Celălalt are 0. Trecem info - 0. Adunăm, obținem 0 necesar.

Treapta a treia. Starea de aici este 0. Acolo, înseamnă - 1. Pentru a obține 0, trecem 0. Adăugăm, obținem 0 (în bitul cel mai puțin semnificativ).

Al patrulea. Aici - 0, acolo - 1, este necesar ca acesta să fie interpretat ca 1. Transmitem informații - 0.

Aici în acest principiu. Interceptarea canalului de informații este inutilă din cauza unei secvențe complet necorelate (criptare cu cheia de stare a primei particule). Interceptarea unui canal încurcat - perturbă recepția și este detectată. Statistica transmisiei de la ambele capete (capătul de recepție are toate datele necesare pe capătul transmis) conform Bell determină corectitudinea și neinterceptarea transmisiei.

Despre asta este teleportarea. Nu există o impunere arbitrară a unei stări unei particule, ci doar o predicție a ceea ce va fi această stare după (și numai după ce) particula de aici este scoasă din conexiune prin măsurare. Și apoi se spune că a existat un transfer al unei stări cuantice cu distrugerea stării complementare la punctul de plecare. După ce a primit informații despre starea de aici, se poate corecta într-un fel sau altul parametrul mecanic cuantic, astfel încât să se dovedească a fi identic cu cel de aici, dar nu va mai fi aici și se vorbește despre interzicerea clonării în o stare legată.

Se pare că nu există analogi ai acestor fenomene în macrocosmos, nici bile, mere etc. din mecanica clasică nu poate servi la interpretarea manifestării unei astfel de naturi a obiectelor cuantice (de fapt, nu există obstacole fundamentale în acest sens, care vor fi arătate mai jos în linkul final). Aceasta este principala dificultate pentru cei care doresc să obțină o „explicație” vizibilă. Aceasta nu înseamnă că așa ceva nu este de conceput, așa cum se pretinde uneori. Aceasta înseamnă că este necesar să se lucreze destul de minuțios asupra reprezentărilor relativiste, care joacă un rol decisiv în lumea cuantică și conectează lumea cuantilor cu lumea macro.

Dar nici acest lucru nu este necesar. Să ne amintim principala sarcină a reprezentării: care ar trebui să fie legea de materializare a parametrului măsurat (care este descrisă de funcția de undă), astfel încât inegalitatea să nu fie încălcată la fiecare capăt, iar cu statistici comune de la ambele capete este încălcat. Există multe interpretări pentru înțelegerea acestui lucru folosind abstracții auxiliare. Ei vorbesc despre același lucru limbi diferite asemenea abstracții. Dintre acestea, două sunt cele mai semnificative în ceea ce privește corectitudinea împărțită între purtătorii de reprezentări. Sper ca dupa ce s-a spus sa fie clar ce se intelege :)

Interpretarea de la Copenhaga dintr-un articol despre paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen:

" (EPR-paradox) - un paradox aparent... Într-adevăr, să ne imaginăm că pe două planete din părți diferite ale Galaxiei există două monede care cad întotdeauna în același mod. Dacă înregistrați rezultatele tuturor flipurilor și apoi le comparați, acestea se vor potrivi. Picăturile în sine sunt aleatorii, nu pot fi influențate în niciun fel. Este imposibil, de exemplu, să fiți de acord că un vultur este o unitate, iar o coadă este un zero și, astfel, să transmiteți un cod binar. La urma urmei, succesiunea de zerouri și unu va fi aleatorie la ambele capete ale firului și nu va avea nicio semnificație.

Se dovedește că paradoxul are o explicație care este logic compatibilă atât cu teoria relativității, cât și cu mecanica cuantică.

S-ar putea crede că această explicație este prea neplauzibilă. Este atât de ciudat că Albert Einstein nu a crezut niciodată într-un „zeu care joacă zaruri”. Dar testele experimentale atente ale inegalităților lui Bell au arătat că există accidente non-locale în lumea noastră.

Este important să subliniem o consecință a acestei logici deja menționate: măsurătorile asupra stărilor încurcate nu vor încălca relativitatea și cauzalitatea doar dacă acestea sunt cu adevărat aleatorii. Nu ar trebui să existe nicio legătură între circumstanțele măsurării și perturbarea, nici cea mai mică regularitate, pentru că altfel ar exista posibilitatea transmiterii instantanee a informațiilor. Astfel, mecanica cuantică (în interpretarea de la Copenhaga) și existența stărilor încurcate dovedesc existența indeterminismului în natură."

Într-o interpretare statistică, acest lucru se arată prin conceptul de „ansambluri statistice” (la fel):

Din punct de vedere al interpretării statistice, obiectele reale de studiu în mecanica cuantică nu sunt micro-obiecte unice, ci ansambluri statistice de micro-obiecte care se află în aceleași macro-condiții. Prin urmare, expresia „particula este într-o astfel de stare” înseamnă de fapt „particula aparține unui anume ansamblu statistic” (constând din multe particule similare). Prin urmare, alegerea unuia sau altui subansamblu în ansamblul inițial schimbă semnificativ starea particulei, chiar dacă nu a existat un impact direct asupra acesteia.

Ca o ilustrare simplă, luați în considerare următorul exemplu. Să luăm 1000 de monede colorate și să le aruncăm pe 1000 de coli de hârtie. Probabilitatea ca un „vultur” să fie imprimat pe o foaie aleasă aleatoriu de noi este de 1/2. Între timp, pentru foile pe care monedele sunt „cozi” în sus, aceeași probabilitate este 1 - adică avem posibilitatea de a indirect stabiliți natura tipăririi pe hârtie, uitându-vă nu la foaia în sine, ci doar la monedă. Totuși, ansamblul asociat unei astfel de „măsurări indirecte” este complet diferit de cel original: nu mai conține 1000 de coli de hârtie, ci doar aproximativ 500!

Astfel, infirmarea relației de incertitudine în „paradoxul” EPR ar fi valabilă doar dacă pentru ansamblul inițial s-ar putea selecta simultan un subansamblu nevid atât pe baza impulsului, cât și pe baza coordonatelor spațiale. Totuși, tocmai imposibilitatea unei astfel de alegeri este afirmată de relația de incertitudine! Cu alte cuvinte, „paradoxul” EPR se dovedește de fapt a fi un cerc vicios: presupune falsitatea faptului infirmat.

Varianta cu un „semnal superluminal” de la o particulă A la o particulă B se bazează și pe ignorarea faptului că distribuțiile de probabilitate ale valorilor cantităților măsurate caracterizează nu o pereche specifică de particule, ci un ansamblu statistic care conține un număr mare de astfel de perechi. Aici, ca o situație similară, putem considera situația în care o monedă colorată este aruncată pe o foaie în întuneric, după care foaia este scoasă și încuiată într-un seif. Probabilitatea ca un „vultur” să fie imprimat pe o foaie este a priori egală cu 1/2. Și faptul că acesta se transformă imediat în 1 dacă aprindem lumina și ne asigurăm că moneda este „cozi” în sus, nu toate indică capacitatea privirii noastre de a aburi pentru a influența într-un mod imaginar obiectele închise în seif.

Mai mult: AA Pechenkin Ensemble Interpretări ale mecanicii cuantice în SUA și URSS.

Și încă o interpretare de la http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm :

Interpretarea modală a lui Van Fraassen pornește din faptul că starea unui sistem fizic se schimbă doar cauzal, adică. în conformitate cu ecuația Schrödinger, totuși, această stare nu determină în mod unic valorile mărimi fizice detectat în timpul măsurării.

Popper dă aici exemplul său preferat: un biliard pentru copii (o tablă căptușită cu ace, pe care o minge de metal, simbolizând un sistem fizic, se rostogolește de sus - biliardul însuși simbolizează un dispozitiv experimental). Când mingea se află în vârful biliardului, avem o singură dispoziție, o singură tendință de a ajunge la un punct în partea de jos a tablei. Dacă am fixat mingea undeva la mijlocul tablei, am schimbat specificația experimentului și am primit o nouă predispoziție. Indeterminismul cuantic-mecanic este păstrat aici în întregime: Popper stipulează că biliardul nu este un sistem mecanic. Nu putem urmări traiectoria mingii. Dar „reducerea pachetelor de unde” nu este un act de observație subiectivă, este o redefinire conștientă a situației experimentale, o îngustare a condițiilor experienței.

Pentru a rezuma faptele

1. În ciuda aleatoriei absolute a pierderii unui parametru la măsurarea masei perechilor de particule încurcate, consistența se manifestă în fiecare astfel de pereche: dacă o particulă dintr-o pereche se dovedește a avea spin 1, atunci cealaltă particulă dintr-o pereche perechea are spin opus. Acest lucru este de înțeles în principiu: deoarece într-o stare pereche nu pot exista două particule care au același spin în aceeași stare de energie, atunci când se divid, dacă se păstrează consistența, atunci spinurile sunt încă consecvente. De îndată ce spin-ul unuia este determinat, spin-ul celuilalt va deveni cunoscut, în ciuda faptului că aleatorietatea spin-ului în măsurătorile din ambele părți este absolută.

Permiteți-mi să clarific pe scurt imposibilitatea stărilor complet identice a două particule într-un singur loc în spațiu-timp, care în modelul structurii învelișului de electroni a unui atom se numește principiul Pauli, iar în considerarea mecanică cuantică a stărilor consistente - principiul imposibilității clonării obiectelor încurcate.

Există ceva (până acum necunoscut) care împiedică într-adevăr o cuantică sau o particulă corespunzătoare să fie într-o stare locală cu alta - complet identică în parametrii cuantici. Acest lucru se realizează, de exemplu, în efectul Casimir, când cuantele virtuale dintre plăci pot avea o lungime de undă nu mai mare decât intervalul. Și acest lucru se realizează în mod deosebit în descrierea unui atom, atunci când electronii unui atom dat nu pot avea parametri identici în toate, ceea ce este formalizat axiomatic de principiul Pauli.

Pe primul strat, cel mai apropiat, doar 2 electroni pot fi găsiți sub forma unei sfere (s-electroni). Dacă sunt două, atunci au rotiri diferite și sunt împerecheate (încurcate), formând o undă comună cu energia de legare care trebuie aplicată pentru a rupe această pereche.

În al doilea nivel, mai îndepărtat și mai energetic, pot exista 4 „orbitali” a doi electroni perechi sub forma unei undă staționară cu o formă ca un volum opt (electroni p). Acestea. energie mai mare i ocupă mai mult spațiu și permite mai multor perechi cuplate să coexiste. De primul strat, al doilea diferă energetic prin 1 posibilă stare de energie discretă (mai mulți electroni externi, care descriu un nor spațial mai mare, au și o energie mai mare).

Al treilea strat deja vă permite spațial să aveți 9 orbite sub forma unui quadrifoil (d-electroni), a patra - 16 orbite - 32 de electroni, forma care seamănă și cu volumul opt în combinații diferite ( f-electroni).

Forme de nori de electroni:

a – electronii s; b – electroni p; c – d-electroni.

Un astfel de set de stări discret diferite - numere cuantice - caracterizează stările locale posibile ale electronilor. Și iată ce iese din asta.

Când doi electroni cu spinuri diferiteununivelul de energie (deși acest lucru nu este în mod fundamental necesar: http://www.membrana.ru/lenta/?9250), apoi se formează un „orbital molecular” comun cu un nivel de energie redus datorită energiei și legăturii. Doi atomi de hidrogen, fiecare având un electron nepereche, formează o suprapunere comună a acestor electroni - o legătură (covalentă simplă). Atâta timp cât există - cu adevărat doi electroni au o dinamică coordonată comună - o funcție de undă comună. Cât timp? „Temperatura” sau altceva care poate compensa energia legăturii o rupe. Atomii zboară separat cu electronii nemaiavând o undă comună, dar încă într-o stare complementară, reciproc consistentă de încurcare. Dar nu mai există nicio legătură :) Iată momentul în care nu mai merită să vorbim despre funcția de undă generală, deși caracteristicile probabilistice din punct de vedere al mecanicii cuantice rămân aceleași de parcă această funcție ar continua să descrie unda generală. Aceasta înseamnă doar păstrarea capacității de a manifesta o corelație consistentă.

Metoda de obținere a electronilor încâlciți prin interacțiunea lor este descrisă: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html sau popular-schematic - în http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " Pentru a crea o „relație de incertitudine” pentru electroni, adică pentru a-i „confunda”, trebuie să vă asigurați că sunt identici din toate punctele de vedere și apoi să trageți acești electroni la separatorul de fascicul (separator de fascicul). Mecanismul „împarte” fiecare dintre electroni, aducându-i într-o stare cuantică de „suprapunere”, în urma căreia electronul se va mișca pe una dintre cele două căi cu probabilitate egală.".

2. Cu statisticile de măsurare de ambele părți, consistența reciprocă a aleatoriei în perechi poate duce la o încălcare a inegalității lui Bell în anumite condiții. Dar nu prin utilizarea unei esențe mecanice cuantice speciale, dar necunoscute.

Următorul articol mic (bazat pe ideile expuse de R. Pnrose) vă permite să urmăriți (arătați principiul, exemplu) cum este posibil acest lucru: Relativitatea inegalităților lui Bell sau Mintea nouă a regelui gol. Acest lucru se arată și în lucrarea lui A.V. Belinsky, publicată în Uspekhi fizicheskikh nauk: Teorema lui Bell fără asumarea localității. O altă lucrare a lui A.V.Belinsky pentru reflecția celor interesați: teorema lui Bell pentru observabile tricotomice, precum și o discuție cu d.f.-m.s., prof., acad. Valery Borisovich Morozov (corifeu în general recunoscut al forumurilor Departamentului de Fizică al FRTK-MIPT și „cluburi”), unde Morozov propune să ia în considerare ambele lucrări ale lui A.V. Belinsky: Experiența aspectului: o întrebare pentru Morozov. Și pe lângă subiectul posibilității de încălcare a inegalităților lui Bell fără a introduce vreo acțiune pe rază lungă: Bell's Inequality Modeling.

Vă atrag atenția asupra faptului că „Relativitatea inegalităților lui Bell sau noua minte a regelui gol”, precum și „Teorema lui Bell fără asumarea localității” în contextul acestui articol nu pretind că descriu mecanismul mecanicii cuantice. incurcarea. Problema este prezentată în ultima propoziție a primului link: „Nu există niciun motiv să ne referim la încălcarea inegalităților lui Bell ca la o infirmare incontestabilă a oricărui model de realism local”. acestea. limita utilizării sale este teorema enunțată la început: „Pot exista modele de localitate clasică în care inegalitățile lui Bell sunt încălcate.”. Despre aceasta - explicații suplimentare în discuție.

O să-mi aduc propriul model.
„Încălcarea realismului local” este doar un efect relativist.
Nimeni (normal) nu argumentează cu faptul că pentru un sistem care se mișcă la viteza limită (viteza luminii în vid) nu există nici spațiu, nici timp (transformarea Lorentz în acest caz dă zero timp și spațiu), adică. pentru un cuantic este și aici și acolo, oricât de departe ar fi acolo.
Este clar că cuantele încurcate au propriul lor punct de plecare. Și electronii sunt aceleași cuante în starea de undă staționară, adică. existând ici și colo deodată pe toată durata de viață a electronului. Toate proprietățile cuantelor se dovedesc a fi predeterminate pentru noi, cei care le percepem din exterior, de aceea. În cele din urmă suntem alcătuiți din quante care sunt aici și acolo. Pentru ei, viteza de propagare a interacțiunii (viteza limită) este infinit de mare. Dar toate aceste infinitate sunt diferite, precum și în lungimi diferite de segmente, deși fiecare are un număr infinit de puncte, dar raportul acestor infinitități dă raportul lungimilor. Așa ne apar timpul și spațiul.
Pentru noi, realismul local este încălcat în experimente, dar nu pentru quanta.
Dar această discrepanță nu afectează în niciun fel realitatea, pentru că nu putem folosi o astfel de viteză infinită în practică. Nici informația, nici, în special materia, nu sunt transmise infinit de rapid în timpul „teleportării cuantice”.
Deci toate acestea sunt o glumă cu efecte relativiste, nimic mai mult. Ele pot fi folosite în criptografia cuantică sau orice altceva și nici nu pot fi folosite pentru acțiuni reale la distanță lungă.

Privim vizual esența a ceea ce arată inegalitățile lui Bell.
1. Dacă orientarea contoarelor la ambele capete este aceeași, atunci măsurarea spinării la ambele capete va fi întotdeauna inversă.
2. Dacă orientarea contoarelor este opusă, atunci rezultatul va fi același.
3. Dacă orientarea gabaritului din stânga diferă de orientarea celui din dreapta cu mai puțin de un anumit unghi, atunci punctul 1 va fi implementat și coincidențele se vor încadra în probabilitatea prezisă de Bell pentru particule independente.
4. Dacă unghiul depășește, atunci - punctul 2 și potrivirile vor fi mai mari decât probabilitatea prezisă de Bell.

Acestea. la un unghi mai mic, vom obține valori predominant opuse ale spinurilor, iar la un unghi mai mare, predominant cele coincidente.
De ce se întâmplă acest lucru cu spinul poate fi imaginat, ținând cont de faptul că spinul unui electron este un magnet și este, de asemenea, măsurat prin orientarea câmpului magnetic (sau într-un cuantic liber, spinul este direcția de polarizare și este măsurat). prin orientarea golului prin care trebuie să cadă planul de rotaţie de polarizare).
Este clar că prin trimiterea de magneți care au fost legați inițial și și-au păstrat orientarea reciprocă atunci când sunt trimisi, noi camp magnetic atunci când măsurăm, le vom influența (întoarcerea într-o direcție sau alta) în același mod cum se întâmplă în paradoxurile cuantice.
Este clar că atunci când întâlnește un câmp magnetic (inclusiv spinul altui electron), spinul se orientează în mod necesar în conformitate cu acesta (reciproc opus în cazul spinului altui electron). Prin urmare, ei spun că „orientarea spinului apare doar în timpul măsurării”, dar în același timp depinde de poziția sa inițială (în ce direcție se rotește) și de direcția de influență a contorului.
Este clar că nu sunt necesare acțiuni pe rază lungă pentru aceasta, la fel cum nu este necesar să se prescrie un astfel de comportament în starea inițială a particulelor.
Am motive să cred că până acum, atunci când se măsoară spinul electronilor individuali, stările intermediare ale spinului nu sunt luate în considerare, ci doar predominant - de-a lungul câmpului de măsurare și împotriva câmpului. Exemple de metode: , . Merită să acordați atenție datei de dezvoltare a acestor metode, care este ulterioară experimentelor descrise mai sus.
Modelul prezentat, desigur, este simplificat (în fenomenele cuantice, spinul nu este tocmai magneții adevărați, deși oferă toate fenomenele magnetice observate) și nu ține cont de multe nuanțe. Prin urmare, nu este o descriere a unui fenomen real, ci doar arată principiu posibil. Și, de asemenea, arată cât de rău este să ai încredere pur și simplu în formalismul descriptiv (formule) fără a înțelege esența a ceea ce se întâmplă.
În același timp, teorema lui Bell este corectă în formularea din articolul lui Aspek: „este imposibil să găsești o teorie cu un parametru suplimentar care să satisfacă descriere generala care reproduce toate predicțiile mecanicii cuantice." și deloc în formularea lui Penrose: "se dovedește că este imposibil să se reproducă predicțiile teoriei cuantice în acest mod (non-cuantic)." modele, cu excepția modelelor mecanice cuantice. experiment, încălcarea inegalităților lui Bell nu este posibilă.

Acesta este un exemplu oarecum exagerat, s-ar putea spune vulgar, de interpretare, pur și simplu pentru a arăta cum cineva poate fi înșelat în astfel de rezultate. Dar să dăm o semnificație clară a ceea ce a vrut Bell să demonstreze și a ceea ce se întâmplă de fapt. Bell a creat un experiment care arata ca nu exista un „algoritm” preexistent in intanglement, o corelatie predeterminata (cum au insistat adversarii la acea vreme, spunand ca exista niste parametri ascunsi care determina o astfel de corelatie). Și atunci probabilitățile din experimentele sale ar trebui să fie mai mari decât probabilitatea unui proces cu adevărat aleatoriu (de ce este bine descris mai jos).
DAR, de fapt, pur și simplu au aceleași dependențe probabilistice. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că nu există o legătură predeterminată, predeterminată între fixarea unui parametru prin măsurare, dar un astfel de rezultat al fixării provine din faptul că procesele au aceeași funcție de probabilitate (complementară) (care, în general, decurge direct din cuantică). concepte mecanice), este ceea ce este realizarea parametrului în timpul fixării, care nu a fost definit din cauza absenței spațiului și timpului în „cadru de referință” al acestuia din cauza dinamicii maxime posibile a existenței sale (efectul relativist formalizat de transformările Lorentz). , vezi Vacuum, quanta, matter).

Așa descrie Brian Greene esența metodologică a experienței lui Bell în cartea sa The Fabric of the Cosmos. De la el, fiecare dintre cei doi jucători a primit multe cutii, fiecare cu trei uși. Dacă primul jucător deschide aceeași ușă ca al doilea într-o cutie cu același număr, atunci clipește cu aceeași lumină: roșu sau albastru.
Primul jucător Scully presupune că acest lucru este asigurat de programul de culoare flash încorporat în fiecare pereche, în funcție de ușă, al doilea jucător Mulder consideră că flash-urile urmează cu aceeași probabilitate, dar sunt cumva conectate (prin acțiune non-locală la distanță lungă). ). Potrivit celui de-al doilea jucător, experiența decide totul: dacă programul este, atunci probabilitatea de aceleași culori atunci când uși diferite sunt deschise aleatoriu ar trebui să fie mai mare de 50%, contrar probabilității adevărate aleatorii. El a dat un exemplu de ce:
Pentru a fi concret, să ne imaginăm că programul pentru sferă într-o cutie separată produce culori albastre (prima ușă), albastru (a doua ușă) și roșu (a treia ușă). Acum, deoarece amândoi alegem una dintre cele trei uși, există un total de nouă combinații posibile de uși pe care le putem alege să le deschidem pentru această cutie. De exemplu, pot alege ușa de sus a cutiei mele, în timp ce tu poți alege ușa laterală a cutiei tale; sau pot alege usa din fata si tu poti alege usa de sus; si asa mai departe."
— Oh, sigur. Scully a sărit în sus. „Dacă numim ușa de sus 1, ușa laterală 2 și ușa din față 3, atunci cele nouă combinații posibile de uși sunt doar (1,1), (1,2), (1,3), (2,1). ), (2.2), (2.3), (3.1), (3.2) și (3.3)."
„Da, așa este”, continuă Mulder. - „Acum punct important: Dintre aceste nouă posibilități, rețineți că cinci combinații de uși - (1.1), (2.2), (3.3), (1.2) și (2.1) - duc la rezultatul că vedem cum sferele din cutiile noastre clipesc la fel. culorile.
Primele trei combinații de uși sunt cele în care alegem aceleași uși și, după cum știm, asta duce întotdeauna la faptul că vedem aceleași culori. Celelalte două combinații de uși (1,2) și (2,1) au ca rezultat aceleași culori, deoarece programul dictează că sferele vor clipi de aceeași culoare - albastru - dacă fie ușa 1, fie ușa 2 este deschisă. Deci, deoarece 5 este mai mare decât jumătate din 9, aceasta înseamnă că pentru mai mult de jumătate - mai mult de 50 la sută - dintre posibilele combinații de uși pe care le putem alege să le deschidem, sferele vor clipi de aceeași culoare.”
— Dar stai, protestează Scully. - „Acesta este doar un exemplu de program special: albastru, albastru, roșu. În explicația mea, am presupus că casetele cu numere diferite ar putea caz general va avea diferite programe.
„Serios, nu contează. Concluzia este valabilă pentru oricare dintre programele posibile.

Și acesta este într-adevăr cazul dacă avem de-a face cu un program. Dar acest lucru nu este deloc cazul dacă avem de-a face cu dependențe aleatorii pentru multe experimente, dar fiecare dintre aceste aleatorii are aceeași formă în fiecare experiment.
În cazul electronilor, atunci când au fost legați inițial într-o pereche, ceea ce le asigură spinurile lor complet dependente (reciproc opuse) și împrăștiate, această interdependență, desigur, se păstrează cu o imagine de ansamblu completă a probabilității reale de abandon și că aceasta se poate spune dinainte cum spinurile celor doi electroni dintr-o pereche sunt imposibile până când unul dintre ei este determinat, dar ei „deja” (dacă pot spune așa în raport cu ceea ce nu are propria metrică a timpului și spațiului) au o anumită poziție relativă.

Mai departe în cartea lui Brian Green:
există o modalitate de a examina dacă am intrat din neatenție în conflict cu SRT. Proprietatea comună a materiei și energiei este că acestea, fiind transferate din loc în loc, pot transmite informații. Fotonii, care călătoresc de la o stație de transmisie radio la receptorul dvs., transportă informații. Electronii, care călătoresc prin cablurile internetului către computerul tău, transportă informații. În orice situație în care ceva – chiar și ceva neidentificat – este menit să se miște mai repede decât viteza luminii, un test sigur este să întrebi dacă transmite sau cel puțin poate transmite informații. Dacă răspunsul este nu, raționamentul standard trece că nimic nu depășește viteza luminii și SRT rămâne necontestat. În practică, fizicienii folosesc adesea acest test pentru a determina dacă un proces subtil încalcă legile relativității speciale. Nimic nu a supraviețuit acestui test.

Cât priveşte abordarea lui R. Penrose şi etc. interpreți, apoi din lucrarea sa Penrouz.djvu voi încerca să evidențiez acea atitudine fundamentală (viziune asupra lumii) care duce direct la vederi mistice despre non-localitate (cu comentariile mele - culoare neagră):

A fost necesar să găsim o cale care să ne permită să separăm adevărul de ipoteze în matematică - un fel de procedură formală, prin care se putea spune cu certitudine dacă o anumită afirmație matematică este adevărată sau nu. (obiecție vezi metoda lui Aristotel și Adevărul, criteriile adevărului). Până când această problemă nu este rezolvată în mod corespunzător, cu greu se poate spera serios la succes în rezolvarea altor probleme, mult mai complexe - cele care se referă la natura forțelor care mișcă lumea, indiferent de relația pe care aceste forțe le-ar putea avea cu adevărul matematic. Conștientizarea că matematica de nerefuzat este cheia înțelegerii universului este poate prima dintre cele mai importante descoperiri în știință în general. Chiar și egiptenii și babilonienii antici au ghicit despre adevăruri matematice de diferite tipuri, dar prima piatră în temelia înțelegerii matematice ...
... oamenii au avut pentru prima dată ocazia să formuleze afirmații de încredere și evident de nerefuzat - afirmații, al căror adevăr nu este pus la îndoială nici astăzi, în ciuda faptului că știința a făcut un pas mult înainte din acele vremuri. Pentru prima dată, natura cu adevărat atemporală a matematicii a fost dezvăluită oamenilor.
Ce este o demonstrație matematică? În matematică, o demonstrație este un raționament impecabil care folosește doar tehnicile logicii pure. (logica pură nu există. Logica este o formalizare axiomatică a tiparelor și a relațiilor găsite în natură) care permite să se tragă o concluzie fără ambiguitate despre validitatea unuia sau altui enunț matematic pe baza validității oricăror alte enunțuri matematice, fie prestabilite într-un mod similar, fie nefiind deloc nevoie de dovezi (enunțuri elementare speciale, adevărul de care, în opinia generală, este de la sine înțeles, se numesc axiome) . O afirmație matematică dovedită este de obicei numită teoremă. Aici nu-l înțeleg: la urma urmei, există teoreme pur și simplu afirmate, dar nu dovedite.
... Conceptele matematice obiective ar trebui reprezentate ca obiecte atemporale; nu trebuie să credem că existența lor începe în momentul în care apar într-o formă sau alta în imaginația umană.
... Astfel, existența matematică diferă nu numai de existența fizicului, ci și de existența cu care percepția noastră conștientă este capabilă să înzestreze obiectul. Cu toate acestea, este în mod clar legat de ultimele două forme de existență - adică de existența fizică și mentală. conexiunea este un concept complet fizic, ce înseamnă Penrose aici?- iar conexiunile corespunzătoare sunt pe cât de fundamentale, pe atât de misterioase.
Orez. 1.3. Trei „lumi” - matematică, fizică și mentală platoniciene - și trei ghicitori fundamentale care le leagă...
... Deci, conform celui prezentat în fig. 1.3, întreaga lume fizică este controlată de legile matematice. În capitolele ulterioare ale cărții, vom vedea că există dovezi puternice (deși incomplete) care să susțină acest punct de vedere. Dacă credem aceste dovezi, atunci trebuie să admitem că tot ceea ce există în universul fizic, până la cel mai mic detaliu, este într-adevăr guvernat de principii matematice precise - poate ecuații. Iată-mă doar că mă bucur în liniște....
...Dacă este așa, atunci acțiunile noastre fizice sunt complet și complet subordonate unui astfel de control matematic universal, deși acest „control” permite totuși o anumită aleatorie în comportament, controlată de principii probabilistice stricte.
Mulți oameni încep să se simtă foarte inconfortabil cu astfel de presupuneri; pentru mine și pentru mine, mărturisesc, aceste gânduri provoacă o oarecare anxietate.
... Poate că, într-un fel, cele trei lumi nu sunt deloc entități separate, ci doar reflectă diverse aspecte ale unui ADEVĂR mai fundamental (am subliniat) care descrie lumea ca un întreg - un adevăr despre care în prezent nu îl înțelegem. au cele mai mici concepte. - curat Mistic....
.................
Se dovedește chiar că există regiuni de pe ecran care sunt inaccesibile particulelor emise de sursă, în ciuda faptului că particulele ar putea intra cu succes în aceste regiuni atunci când doar una dintre fante era deschisă! Deși petele apar pe ecran pe rând în poziții localizate, și deși fiecare întâlnire a unei particule cu un ecran poate fi asociată cu un anumit act de emitere a unei particule din sursă, comportamentul particulei între sursă și ecranul, inclusiv ambiguitatea asociată cu prezența a două goluri în barieră, este similar cu comportamentul unei unde, în care valul Când o particulă se ciocnește de un ecran, detectează ambele fante simultan. În plus (și acest lucru este deosebit de important pentru scopurile noastre imediate), distanța dintre franjuri de pe ecran corespunde lungimii de undă A undei particulelor noastre, raportată la impulsul particulei p prin fosta formulă XXXX.
Toate acestea sunt destul de posibile, va spune un sceptic sobru, dar acest lucru nu ne obligă încă să facem o identificare atât de absurdă a impulsului energetic cu un fel de operator! Da, exact asta vreau să spun: un operator este doar un formalism pentru a descrie un fenomen în cadrul anumit al său, și nu o identitate cu fenomenul.
Bineînțeles, nu ne obligă, dar ar trebui să ne întoarcem de la o minune când ni se apare?! Ce este acest miracol? Este un miracol că această aparentă absurditate a faptului experimental (valurile se dovedesc a fi particule, iar particulele se dovedesc a fi unde) poate fi adusă în sistem cu ajutorul unui formalism matematic frumos în care impulsul este într-adevăr identificat cu " diferențiere în coordonate” și energie cu „diferențiere în timp”.
... Toate acestea sunt în regulă, dar cum rămâne cu vectorul de stare? Ce te împiedică să recunoști că reprezintă realitatea? De ce fizicienii sunt adesea extrem de reticenți în a lua o astfel de poziție filozofică? Nu doar fizicienii, ci și cei care au totul în ordine cu o viziune holistică asupra lumii și nu sunt înclinați să fie conduși la raționamente subdeterminate.
.... Dacă doriți, vă puteți imagina că funcția de undă a unui foton părăsește sursa sub forma unui pachet de undă clar definit de dimensiuni mici, apoi, după întâlnirea cu separatorul de fascicul, este împărțit în două părți, dintre care unul este reflectat de splitter, iar celălalt trece prin el, de exemplu, într-o direcție perpendiculară. În ambele, am făcut ca funcția de undă să se împartă în două părți în primul divizor de fascicul... Axioma a 1: cuantumul nu este divizibil. O persoană care vorbește despre jumătățile unui cuantic în afara lungimii sale de undă este percepută de mine cu nu mai puțin scepticism decât o persoană care creează un nou univers cu fiecare schimbare a stării cuantii. Axioma a 2: fotonul nu își schimbă traiectoria, iar dacă s-a schimbat, atunci aceasta este reemisia fotonului de către electron. Pentru că o cuantică nu este o particulă elastică și nu există nimic din care să sară. Din anumite motive, în toate descrierile unor astfel de experiențe, aceste două lucruri sunt evitate, deși au o semnificație mai elementară decât efectele descrise. Nu înțeleg de ce spune Penrose asta, trebuie să știe despre indivizibilitatea cuantumului, mai mult, a menționat-o în descrierea cu două fante. În astfel de cazuri miraculoase, trebuie totuși să încercăm să rămânem în cadrul axiomelor de bază, iar dacă acestea intră în conflict cu experiența, aceasta este o ocazie de a gândi mai atent la metodologie și interpretare.
Să acceptăm deocamdată, măcar ca model matematic al lumii cuantice, această descriere curioasă, conform căreia o stare cuantică evoluează în timp sub forma unei funcții de undă, de obicei „unsă” pe tot spațiul (dar cu capacitatea de a focalizați într-o zonă mai limitată), iar apoi, atunci când se face o măsurătoare, această stare devine ceva localizat și destul de definit.
Acestea. vorbește serios despre posibilitatea de a mânji ceva timp de câțiva ani lumină cu posibilitatea unei schimbări reciproce instantanee. Aceasta poate fi reprezentată pur abstract - ca păstrarea unei descrieri formalizate pe fiecare dintre laturi, dar nu sub forma unui fel de entitate reală, reprezentată de natura cuantumului. Iată o continuitate clară a ideii de realitate a existenței formalismelor matematice.

De aceea îl privesc atât pe Penrose, cât și pe alți fizicieni similari cu minte promistică, cu mare scepticism, în ciuda autorității lor foarte răsunătoare...

În cartea lui S. Weinberg Dreams of a Final Theory:
Filosofia mecanicii cuantice este atât de irelevantă pentru utilizarea ei reală, încât se începe să bănuiască că toate întrebările profunde despre sensul măsurării sunt de fapt goale, generate de imperfecțiunea limbajului nostru, care a fost creat într-o lume guvernată practic de legile lui. fizica clasica.

În articolul Ce este localitatea și de ce nu este în lumea cuantică? , unde problema este rezumată pe baza evenimentelor recente de Alexander Lvovsky, un angajat al RCC și profesor la Universitatea din Calgary:
Nonlocalitatea cuantică există doar în cadrul interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice. În conformitate cu aceasta, atunci când se măsoară o stare cuantică, se prăbușește. Dacă luăm ca bază interpretarea multi-lumi, care spune că măsurarea unei stări doar extinde suprapunerea la observator, atunci nu există o nonlocalitate. Aceasta este doar o iluzie a unui observator care „nu știe” că a intrat într-o stare încurcată cu o particulă la capătul opus al liniei cuantice.

Câteva concluzii din articol și discuția deja existentă.
În prezent, există o mulțime de interpretări ale diferitelor niveluri de sofisticare, încercând nu numai să descrie fenomenul de încurcare și alte „efecte non-locale”, ci să descrie ipoteze despre natura (mecanismele) acestor fenomene, de exemplu. ipoteze. Mai mult, predomină opinia că este imposibil să ne imaginăm ceva în acest domeniu, dar nu se poate baza decât pe anumite formalizări.
Cu toate acestea, aceleași formalizări pot arăta cu aproximativ aceeași persuasivitate orice își dorește interpretul, până la a descrie apariția unui nou univers de fiecare dată, în momentul incertitudinii cuantice. Și din moment ce astfel de momente apar în timpul observației, atunci aduceți conștiința - ca un participant direct la fenomenele cuantice.
Pentru o justificare detaliată - de ce această abordare pare complet greșită - vezi articolul Euristică.
Deci, ori de câte ori un alt matematician cool începe să demonstreze ceva de genul unității naturii a două fenomene complet diferite pe baza asemănării descrierii lor matematice (de exemplu, acest lucru se face serios cu legea lui Coulomb și legea gravitației a lui Newton) sau „explica” încâlcerea cuantică prin „dimensiune” specială fără a-mi imagina întruchiparea reală (sau existența meridianelor în formalismul meu pământenilor), o voi ține gata:)

legatura cuantica

legatura cuantica (entanglement) (ing. Entanglement) - un fenomen mecanic cuantic în care starea cuantică a două sau mai multe obiecte trebuie descrisă unul în raport cu celălalt, chiar dacă obiectele individuale sunt separate în spațiu. Ca urmare, există corelații între cele observate proprietăți fizice obiecte. De exemplu, este posibil să se pregătească două particule care se află în aceeași stare cuantică, astfel încât atunci când o particulă este observată într-o stare cu un spin în sus, spinul celeilalte este în jos și invers, și asta în ciuda faptului că , conform mecanicii cuantice, a prezice ce direcții sunt de fapt obținute de fiecare dată este imposibil. Cu alte cuvinte, se pare că măsurătorile efectuate pe un sistem au un efect instantaneu asupra celui încurcat cu acesta. Totuși, ceea ce se înțelege prin informație în sensul clasic încă nu poate fi transmis prin încurcare mai repede decât cu viteza luminii.
Anterior, termenul original „încurcăre” a fost tradus în sens opus - ca încurcare, dar sensul cuvântului este de a menține o conexiune chiar și după o biografie complexă a unei particule cuantice. Deci, în prezența unei conexiuni între două particule într-o bobină a unui sistem fizic, prin „tragerea” unei particule, a fost posibil să se determine cealaltă.

Închegarea cuantică este baza tehnologiilor viitoare, cum ar fi computerul cuantic și criptografia cuantică, și a fost, de asemenea, folosită în experimentele de teleportare cuantică. În termeni teoretici și filosofici, acest fenomen este una dintre cele mai revoluționare proprietăți ale teoriei cuantice, întrucât se poate observa că corelațiile prezise de mecanica cuantică sunt complet incompatibile cu noțiunile de localitate aparent evidentă. lumea reala, în care informațiile despre starea sistemului pot fi transmise doar prin mediul său imediat. Diferite vederi asupra a ceea ce se întâmplă de fapt în timpul procesului de încurcare a mecanicii cuantice duc la interpretări diferite ale mecanicii cuantice.

fundal

În 1935, Einstein, Podolsky și Rosen au formulat faimosul paradox Einstein-Podolsky-Rosen, care a arătat că mecanica cuantică devine o teorie nelocală datorită conectivității. Știm cum Einstein a ridiculizat conectivitatea, numind-o „acțiune de coșmar la distanță. Desigur, conectivitatea non-locală a respins postulatul TO cu privire la limitarea vitezei luminii (transmisia semnalului).

Pe de altă parte, mecanica cuantică a fost excelentă în prezicerea rezultatelor experimentale și, de fapt, s-au observat chiar și corelații puternice datorită fenomenului de întanglement. Există o modalitate care pare să aibă succes în explicarea întanglementării cuantice, o abordare a „teoriei variabilelor ascunse” în care anumiți, dar necunoscuți parametri microscopici sunt responsabili pentru corelații. Cu toate acestea, în 1964, J.S. Bell a arătat că încă nu ar fi posibil să se construiască o teorie locală „bună” în acest fel, adică încâlcirea prezisă de mecanica cuantică poate fi distinsă experimental de rezultatele prezise de o clasă largă de teorii. cu local parametrii ascunși. Rezultatele experimentelor ulterioare au oferit o confirmare uimitoare a mecanicii cuantice. Unele verificări arată că există o serie de blocaje în aceste experimente, dar este general acceptat că acestea nu sunt semnificative.

Conectivitatea are o relație interesantă cu principiul relativității, care afirmă că informația nu poate călători dintr-un loc în altul mai repede decât viteza luminii. Deși cele două sisteme pot fi separate distanta lungași să fie încurcate în același timp, să transmită prin conexiunea lor Informatii utile imposibil, deci cauzalitatea nu este încălcată prin încurcare. Acest lucru se întâmplă din două motive:
1. rezultatele măsurătorilor în mecanica cuantică sunt fundamental probabiliste;
2. Teorema clonării stărilor cuantice interzice verificarea statistică a stărilor încurcate.

Cauzele influenței particulelor

În lumea noastră, există stări speciale ale mai multor particule cuantice - stări încurcate în care se observă corelații cuantice (în general, corelația este o relație între evenimente peste nivelul coincidențelor aleatoare). Aceste corelații pot fi detectate experimental, ceea ce a fost făcut pentru prima dată în urmă cu peste douăzeci de ani și este acum utilizat în mod obișnuit într-o varietate de experimente. În lumea clasică (adică non-cuantică), există două tipuri de corelații - atunci când un eveniment este cauza altuia, sau când ambele au o cauză comună. În teoria cuantică, apare un al treilea tip de corelație, asociat cu proprietățile nelocale ale stărilor încurcate ale mai multor particule. Acest al treilea tip de corelație este greu de imaginat folosind analogii familiare în gospodărie. Sau poate că aceste corelații cuantice sunt rezultatul unor interacțiuni noi, necunoscute până acum, din cauza căreia particulele încurcate (și numai ele!) se influențează reciproc?

Merită imediat să subliniem „anormalitatea” unei astfel de interacțiuni ipotetice. Se observă corelații cuantice chiar dacă detectarea a două particule separate de o distanță mare are loc simultan (în limitele erorilor experimentale). Aceasta înseamnă că, dacă o astfel de interacțiune are loc, atunci ea trebuie să se propagă în cadrul de referință al laboratorului extrem de rapid, la viteză superluminală. Și din aceasta rezultă inevitabil că în alte cadre de referință această interacțiune va fi în general instantanee și chiar va acționa din viitor în trecut (deși fără a încălca principiul cauzalității).

Esența experimentului

Geometria experimentului. Perechi de fotoni încâlciți au fost generați la Geneva, apoi fotonii au fost trimiși cabluri de fibră optică de aceeași lungime (marcate cu roșu) în două receptoare (marcate cu literele APD) distanțate la 18 km. Imagine din articolul cu pricina din Nature

Ideea experimentului este următoarea: creăm doi fotoni încâlciți și îi trimitem la doi detectoare cât mai îndepărtați unul de celălalt (în experimentul descris, distanța dintre cei doi detectoare a fost de 18 km). În acest caz, facem căile fotonilor către detectoare cât mai identice posibil, astfel încât momentele detectării lor să fie cât mai apropiate. În această lucrare, momentele de detectare au coincis cu o precizie de aproximativ 0,3 nanosecunde. Corelațiile cuantice au fost încă observate în aceste condiții. Deci, dacă presupunem că „funcționează” datorită interacțiunii descrise mai sus, atunci viteza sa ar trebui să depășească viteza luminii de o sută de mii de ori.
Un astfel de experiment, de fapt, a fost efectuat de același grup înainte. Noutatea acestei lucrări este doar că experimentul a durat mult timp. Corelațiile cuantice au fost observate continuu și nu au dispărut în niciun moment al zilei.
De ce este important? Dacă o interacțiune ipotetică este purtată de un mediu, atunci acest mediu va avea un cadru distins de referință. Datorită rotației Pământului, cadrul de referință de laborator se mișcă în raport cu acest cadru de referință la viteze diferite. Aceasta înseamnă că intervalul de timp dintre două evenimente de detectare a doi fotoni va fi diferit pentru acest mediu tot timpul, în funcție de ora din zi. În special, va exista un moment în care aceste două evenimente pentru acest mediu vor părea a fi simultane. (Aici, apropo, se folosește faptul din teoria relativității că două evenimente simultane vor fi simultane în toate cadrele de referință inerțiale care se deplasează perpendicular pe linia care le leagă).

Dacă corelațiile cuantice sunt efectuate datorită interacțiunii ipotetice descrise mai sus și dacă rata acestei interacțiuni este finită (chiar dacă este arbitrar de mare), atunci în acest moment corelațiile ar dispărea. Prin urmare, observarea continuă a corelațiilor în timpul zilei ar închide complet această posibilitate. Iar repetarea unui astfel de experiment în diferite perioade ale anului ar închide această ipoteză chiar și cu o interacțiune infinit de rapidă în propriul cadru de referință selectat.

Din păcate, acest lucru nu a fost realizat din cauza imperfecțiunii experimentului. În acest experiment, pentru a spune că corelațiile sunt de fapt observate, este necesar să se acumuleze semnalul timp de câteva minute. Dispariția corelațiilor, de exemplu, timp de 1 secundă, acest experiment nu a putut observa. De aceea, autorii nu au putut închide complet interacțiunea ipotetică, ci au obținut doar o limită a vitezei de propagare a acesteia în cadrul de referință selectat, ceea ce, desigur, reduce foarte mult valoarea rezultatului obținut.

Poate...?

Cititorul se poate întreba: dacă, totuși, se realizează posibilitatea ipotetică descrisă mai sus, dar experimentul pur și simplu a trecut cu vederea din cauza imperfecțiunii sale, înseamnă asta că teoria relativității este incorectă? Poate fi folosit acest efect pentru transmiterea superluminală a informațiilor sau chiar pentru mișcarea în spațiu?

Nu. Interacțiunea ipotetică descrisă mai sus prin construcție servește singurului scop - acestea sunt „angrenajele” care fac „funcționează” corelațiile cuantice. Dar s-a dovedit deja că cu ajutorul corelațiilor cuantice este imposibil să se transmită informații mai repede decât viteza luminii. Prin urmare, oricare ar fi mecanismul corelațiilor cuantice, nu poate încălca teoria relativității.
© Igor Ivanov

Vezi câmpuri de torsiune.
Fundamentele lumii subtile - câmpuri fizice de vid și torsiune. patru.

legatura cuantica.

Traducere

Entanglementul cuantic este unul dintre cele mai complexe concepte din știință, dar principiile sale de bază sunt simple. Și dacă îl înțelegi, întanglementul deschide calea către o mai bună înțelegere a unor concepte precum numeroasele lumi din teoria cuantică.

O aură încântătoare de mister înconjoară noțiunea de întricare cuantică, precum și afirmația (cumva) legată a teoriei cuantice că trebuie să existe „multe lumi”. Și totuși, la baza lor, acestea sunt idei științifice cu un înțeles banal și aplicații specifice. Aș dori să explic conceptele de încurcătură și multe lumi la fel de simplu și clar pe cât le cunosc eu însumi.

eu

Se crede că încurcarea este un fenomen unic pentru mecanica cuantică – dar nu este. De fapt, ar fi mai de înțeles (deși o abordare neobișnuită) să începem cu o versiune simplă, non-cuantică (clasică) a întanglementului. Acest lucru ne va permite să separăm subtilitățile asociate cu încrucișarea în sine de celelalte ciudățenii ale teoriei cuantice.

Încurcarea apare în situațiile în care avem informații parțiale despre starea a două sisteme. De exemplu, două obiecte pot deveni sistemele noastre - să le numim kaoni. „K” va desemna obiecte „clasice”. Dar dacă chiar vrei să-ți imaginezi ceva concret și plăcut, imaginează-ți că acestea sunt prăjituri.

Kaonii noștri vor avea două forme, pătrate sau rotunde, iar aceste forme vor indica stările lor posibile. Atunci cele patru stări posibile de îmbinare a doi kaoni vor fi: (pătrat, pătrat), (pătrat, cerc), (cerc, pătrat), (cerc, cerc). Tabelul arată probabilitatea ca sistemul să se afle într-una dintre cele patru stări enumerate.

Vom spune că kaonii sunt „independenți” dacă cunoștințele despre starea unuia dintre ei nu ne oferă informații despre starea celuilalt. Și această masă are o astfel de proprietate. Dacă primul kaon (tort) este pătrat, încă nu știm forma celui de-al doilea. În schimb, forma celui de-al doilea nu ne spune nimic despre forma primului.

Pe de altă parte, spunem că doi kaoni sunt încurși dacă informațiile despre unul ne îmbunătățesc cunoștințele despre celălalt. A doua tabletă ne va arăta o încurcătură puternică. În acest caz, dacă primul kaon este rotund, vom ști că și al doilea este rotund. Și dacă primul kaon este pătrat, atunci al doilea va fi același. Cunoscând forma unuia, putem determina în mod unic forma celuilalt.

Versiunea cuantică a entanglementului arată, de fapt, la fel - este o lipsă de independență. În teoria cuantică, stările sunt descrise de obiecte matematice numite funcții de undă. Regulile care combină funcțiile de undă cu posibilitățile fizice dau naștere unor complexități foarte interesante, despre care vom discuta mai târziu, dar conceptul de bază al cunoștințelor încurcate pe care l-am demonstrat pentru cazul clasic rămâne același.

Deși prăjiturile nu pot fi considerate sisteme cuantice, încurcarea în sistemele cuantice are loc în mod natural - de exemplu, după ciocnirile de particule. În practică, stările neîncurcate (independente) pot fi considerate excepții rare, deoarece între ele apar corelații în timpul interacțiunii sistemelor.

Luați în considerare, de exemplu, molecule. Ele constau din subsisteme - în special, electroni și nuclee. Starea minimă de energie a unei molecule, în care se află de obicei, este o stare foarte încurcată a electronilor și a unui nucleu, deoarece aranjarea acestor particule constitutive nu va fi în niciun caz independentă. Când nucleul se mișcă, electronul se mișcă odată cu el.

Să revenim la exemplul nostru. Dacă scriem Φ■, Φ● ca funcții de undă care descriu sistemul 1 în stările sale pătrate sau rotunde și ψ■, ψ● pentru funcțiile de undă care descriu sistemul 2 în stările sale pătrate sau rotunde, atunci în exemplul nostru de lucru, toate stările pot fi descrise , Cum:

Independent: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

Încurcat: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

Versiunea independentă poate fi scrisă și ca:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

Observați cum, în acest din urmă caz, parantezele separă în mod clar primul și al doilea sistem în părți independente.

Există multe moduri de a crea stări încurcate. Una este măsurarea sistemului compozit care vă oferă informații parțiale. Este posibil să știți, de exemplu, că două sisteme au convenit să fie de aceeași formă fără a ști ce formă au ales. Acest concept va deveni important puțin mai târziu.

Consecințele mai caracteristice ale încordării cuantice, cum ar fi efectele Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) și Greenberg-Horn-Seilinger (GHZ), apar din interacțiunea acesteia cu o altă proprietate a teoriei cuantice numită „principiul complementarității”. Pentru a discuta despre EPR și GHZ, permiteți-mi mai întâi să vă prezint acest principiu.

Până în acest moment, ne-am imaginat că kaonii au două forme (pătrat și rotund). Acum imaginați-vă că vin și în două culori - roșu și albastru. Luând în considerare sistemele clasice, cum ar fi prăjiturile, această proprietate suplimentară ar însemna că kaonul poate exista într-una din cele patru stări posibile: pătrat roșu, cerc roșu, pătrat albastru și cerc albastru.

Dar prăjiturile cuantice sunt prăjiturile cuantice... Sau quantonii... Se comportă destul de diferit. Faptul că quantonul în unele situații poate avea formă diferită iar culoarea nu înseamnă neapărat că are și formă și culoare în același timp. De fapt, bunul simț pe care Einstein l-a cerut realității fizice nu se potrivește cu faptele experimentale, așa cum vom vedea în curând.

Putem măsura forma unui quanton, dar făcând acest lucru pierdem toate informațiile despre culoarea acestuia. Sau putem măsura o culoare, dar pierdem informații despre forma ei. Conform teoriei cuantice, nu putem măsura atât forma, cât și culoarea în același timp. Viziunea nimănui asupra realității cuantice nu este completă; trebuie să țineți cont de multe imagini diferite și care se exclud reciproc, fiecare dintre ele având propria sa idee incompletă despre ceea ce se întâmplă. Aceasta este esența principiului complementarității, așa cum a fost formulat de Niels Bohr.

Ca urmare, teoria cuantică ne obligă să fim atenți în atribuirea proprietăților realității fizice. Pentru a evita controversele, trebuie să recunoaștem că:

Nu există nicio proprietate dacă nu a fost măsurată.
Măsurarea este un proces activ care modifică sistemul măsurat

II

Descriem acum două ilustrații exemplare, dar nu clasice, ale ciudățeniei teoriei cuantice. Ambele au fost testate în experimente riguroase (în experimente reale, oamenii măsoară nu formele și culorile prăjiturii, ci momentul unghiular al electronilor).

Albert Einstein, Boris Podolsky și Nathan Rosen (EPR) au descris efectul uimitor care apare atunci când două sisteme cuantice sunt încurcate. Efectul EPR combină o formă specială, realizabilă experimental, de întanglement cuantic cu principiul complementarității.

O pereche EPR este formată din doi quantoni, fiecare dintre care poate fi măsurat în formă sau culoare (dar nu ambele). Să presupunem că avem multe astfel de perechi, toate sunt la fel și putem alege ce măsurători le luăm componentelor lor. Dacă măsurăm forma unuia dintre membrii perechii EPR, este la fel de probabil să obținem un pătrat sau un cerc. Dacă măsurăm culoarea, atunci cu aceeași probabilitate obținem roșu sau albastru.

Efecte interesante care păreau paradoxale pentru EPR apar atunci când măsurăm ambii membri ai perechii. Când măsurăm culoarea ambilor membri sau forma lor, constatăm că rezultatele se potrivesc întotdeauna. Adică, dacă aflăm că unul dintre ele este roșu și apoi măsurăm culoarea celui de-al doilea, aflăm și că este roșu - și așa mai departe. Pe de altă parte, dacă măsurăm forma unuia și culoarea celuilalt, nu se observă nicio corelație. Adică, dacă primul a fost un pătrat, atunci al doilea cu aceeași probabilitate poate fi albastru sau roșu.

Conform teoriei cuantice, vom obține astfel de rezultate chiar dacă cele două sisteme sunt separate de o distanță uriașă și măsurătorile sunt luate aproape simultan. Alegerea tipului de măsurare într-o locație pare să afecteze starea sistemului în altă parte. Această „acțiune înfricoșătoare la distanță”, așa cum a numit-o Einstein, pare să necesite transmiterea de informații – în cazul nostru, informații despre măsurarea efectuată – la o viteză mai mare decât viteza luminii.

Dar este? Până nu știu ce rezultat ai obținut, nu știu la ce să mă aștept. Obțin informații utile atunci când obțin rezultatul tău, nu atunci când faci o măsurătoare. Și orice mesaj care conține rezultatul primit trebuie transmis într-un mod fizic, mai lent decât viteza luminii.

Cu studii suplimentare, paradoxul este și mai distrus. Să luăm în considerare starea celui de-al doilea sistem, dacă măsurarea primului a dat o culoare roșie. Dacă decidem să măsurăm culoarea celui de-al doilea quanton, obținem roșu. Dar, după principiul complementarității, dacă decidem să îi măsurăm forma atunci când se află în starea „roșie”, vom avea șanse egale să obținem un pătrat sau un cerc. Prin urmare, rezultatul EPR este logic predeterminat. Aceasta este doar o repovestire a principiului complementarității.

Nu există paradox în faptul că evenimentele îndepărtate sunt corelate. La urma urmei, dacă punem una dintre cele două mănuși dintr-o pereche în cutii și le trimitem în diferite părți ale planetei, nu este surprinzător că, uitându-mă într-o cutie, pot determina cărei mână este destinată cealaltă mănușă. La fel, în toate cazurile, corelarea perechilor EPR trebuie fixată pe ele când sunt în apropiere pentru ca acestea să reziste la separarea ulterioară de parcă ar avea memorie. Ciudățenia paradoxului EPR nu constă în posibilitatea corelării în sine, ci în posibilitatea păstrării acestuia sub formă de completări.

III

Daniel Greenberger, Michael Horn și Anton Zeilinger au descoperit un alt exemplu grozav de încrucișare cuantică. Include trei dintre quantonii noștri, care se află într-o stare încurcată special pregătită (starea GHZ). Distribuim fiecare dintre ele diferiților experimentatori la distanță. Fiecare alege, independent și aleatoriu, dacă să măsoare o culoare sau o formă și înregistrează rezultatul. Experimentul se repetă de multe ori, dar întotdeauna cu trei quantoni în starea GHZ.

Fiecare experimentator individual primește rezultate aleatorii. Măsurând forma quantonului, el obține un pătrat sau un cerc cu probabilitate egală; măsurând culoarea quantonului, el devine roșu sau albastru cu probabilitate egală. În timp ce totul este normal.

Dar când experimentatorii se reunesc și compară rezultatele, analiza dezvăluie un rezultat surprinzător. Să presupunem că numim forma pătrată și culoarea roșie „tip”, iar cercurile și Culoarea albastră- „rău”. Experimentatorii constată că, dacă doi dintre ei decid să măsoare forma, iar al treilea alege culoarea, atunci fie 0, fie 2 măsurători sunt „rele” (adică, rotunde sau albastre). Dar dacă toți trei decid să măsoare culoarea, atunci fie 1, fie 3 măsurători sunt rele. Mecanica cuantică prezice acest lucru și exact asta se întâmplă.

Întrebare: Este cantitatea de rău par sau impar? Ambele posibilități sunt realizate în dimensiuni diferite. Trebuie să renunțăm la această problemă. Nu are sens să vorbim despre cantitatea de rău într-un sistem fără a ține cont de modul în care este măsurat. Și asta duce la contradicții.

Efectul GHZ, așa cum îl descrie fizicianul Sidney Colman, este „o palmă în fața mecanicii cuantice”. Încalcă așteptările obișnuite, învățate, că sistemele fizice au proprietăți predeterminate, independente de măsurarea lor. Dacă acesta ar fi cazul, atunci echilibrul dintre bine și rău nu ar depinde de alegerea tipurilor de măsurare. Odată ce vei accepta existența efectului GHZ, nu-l vei uita, iar orizonturile tale se vor lărgi.

IV

Deocamdată, vorbim despre modul în care încurcarea ne împiedică să atribuim stări independente unice mai multor quantoni. Același raționament se aplică modificărilor unui quanton care apar în timp.

Vorbim despre „povești încurcate” atunci când este imposibil să atribuiți o anumită stare sistemului în fiecare moment de timp. Așa cum excludem posibilitățile în încurcarea tradițională, putem crea și istorii încurcate făcând măsurători care colectează informații parțiale despre evenimentele trecute. În cele mai simple povești încurcate, avem un quanton pe care îl studiem în două momente diferite în timp. Ne putem imagina o situație în care determinăm că forma quantonului nostru a fost pătrată de ambele ori sau rotundă de ambele ori, dar ambele situații rămân posibile. Aceasta este o analogie cuantică temporală cu cele mai simple variante de întricare descrise mai devreme.

Folosind un protocol mai complex, putem adăuga un pic de adiționalitate acestui sistem și putem descrie situații care cauzează proprietatea „multe-lumi” a teoriei cuantice. Quantonul nostru poate fi preparat în stare roșie, apoi măsurat și obținut în albastru. Și ca și în exemplele anterioare, nu putem atribui permanent quantonului proprietatea culorii în intervalul dintre două dimensiuni; nu are o formă definită. Astfel de povești realizează, într-un mod limitat, dar pe deplin controlat și precis, intuiția inerentă imaginii numeroaselor lumi din mecanica cuantică. O anumită stare se poate împărți în două traiectorii istorice contradictorii, care apoi se reconectează.

Erwin Schrödinger, fondatorul teoriei cuantice, care a fost sceptic cu privire la corectitudinea acesteia, a subliniat că evoluția sistemelor cuantice duce în mod natural la stări, a căror măsurare poate da rezultate extrem de diferite. Experimentul său de gândire cu „Pisica lui Schrödinger” postulează, după cum știți, incertitudinea cuantică, adusă la nivelul de influență asupra mortalității feline. Înainte de măsurare, este imposibil să atribuiți proprietățile vieții (sau morții) unei pisici. Ambele, sau niciunul, există împreună într-o lume de altă lume a posibilităților.

Limbajul de zi cu zi este nepotrivit pentru a explica complementaritatea cuantică, în parte pentru că experiența de zi cu zi nu o include. Pisicile practice interacționează cu moleculele de aer din jur, și alte obiecte, în moduri complet diferite, în funcție de faptul că sunt vii sau moarte, așa că în practică măsurarea este automată, iar pisica continuă să trăiască (sau să nu trăiască). Dar poveștile descriu quantonii, care sunt pisoii lui Schrödinger, cu complexitate. Descrierea lor completă necesită să luăm în considerare două traiectorii de proprietate care se exclud reciproc.

Realizarea experimentală controlată a istoriilor încurcate este un lucru delicat, deoarece necesită colectarea de informații parțiale despre quantoni. Măsurătorile cuantice convenționale colectează de obicei toate informațiile simultan - de exemplu, determină forma exactă sau culoarea exactă - în loc să obțină informații parțiale de mai multe ori. Dar se poate face, deși cu dificultăți tehnice extreme. În acest fel, putem atribui un anumit sens matematic și experimental răspândirii conceptului de „multe lumi” în teoria cuantică și putem demonstra realitatea acestuia.

Entanglementul cuantic, sau „acțiunea înfricoșătoare la distanță”, așa cum a numit-o Albert Einstein, este un fenomen mecanic cuantic în care stările cuantice a două sau mai multe obiecte devin interdependente. Această dependență se păstrează chiar dacă obiectele sunt îndepărtate unul de celălalt pe mulți kilometri. De exemplu, puteți încurca o pereche de fotoni, puteți duce unul dintre ei într-o altă galaxie și apoi măsurați rotația celui de-al doilea foton - și va fi opus rotației primului foton și invers. Ei încearcă să adapteze întanglementul cuantic pentru transmiterea instantanee de date pe distanțe gigantice sau chiar pentru teleportare.

Calculatoarele moderne oferă destul de multe oportunități pentru modelarea unei varietăți de situații. Cu toate acestea, orice calcul va fi „liniar” într-o oarecare măsură, deoarece se supun unor algoritmi bine definiți și nu se pot abate de la aceștia. Iar acest sistem nu permite simularea unor mecanisme complexe în care aleatorietatea este un fenomen aproape constant. Aceasta este o simulare a vieții. Și ce dispozitiv i-ar putea permite să facă? Calculator cuantic! Pe una dintre aceste mașini a fost lansat cel mai mare proiect de simulare a vieții cuantice.

Traducere

eu

Independent: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

Încurcat: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

Versiunea independentă poate fi scrisă și ca:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

Observați cum, în acest din urmă caz, parantezele separă în mod clar primul și al doilea sistem în părți independente.

Dar prăjiturile cuantice sunt prăjiturile cuantice... Sau quantonii... Se comportă destul de diferit. Faptul că un quanton în unele situații poate avea o formă și o culoare diferită nu înseamnă neapărat că are simultan atât o formă, cât și o culoare. De fapt, bunul simț pe care Einstein l-a cerut realității fizice nu se potrivește cu faptele experimentale, așa cum vom vedea în curând.

Ca urmare, teoria cuantică ne obligă să fim atenți în atribuirea proprietăților realității fizice. Pentru a evita controversele, trebuie să recunoaștem că:

Nu există nicio proprietate dacă nu a fost măsurată.
Măsurarea este un proces activ care modifică sistemul măsurat

II

III

Dar când experimentatorii se reunesc și compară rezultatele, analiza dezvăluie un rezultat surprinzător. Să presupunem că numim o formă pătrată și o culoare roșie „bună”, iar cercuri și culoarea albastră - „rău”. Experimentatorii constată că, dacă doi dintre ei decid să măsoare forma, iar al treilea alege culoarea, atunci fie 0, fie 2 măsurători sunt „rele” (adică, rotunde sau albastre). Dar dacă toți trei decid să măsoare culoarea, atunci fie 1, fie 3 măsurători sunt rele. Mecanica cuantică prezice acest lucru și exact asta se întâmplă.