ควอนตัมพัวพัน - ร่างกายมนุษย์ - ความรู้ในตนเอง - แคตตาล็อกบทความ - ความรักที่ไม่มีเงื่อนไข การพัวพันควอนตัมคืออะไร? สาระสำคัญในคำง่าย ๆ

หมายถึง "ทฤษฎีจักรวาล"

ควอนตัมพัวพัน

มีบทความดีๆ มากมายบนอินเทอร์เน็ตที่ช่วยพัฒนาแนวคิดที่เพียงพอเกี่ยวกับ "รัฐที่พัวพัน" ซึ่งยังคงทำการเลือกที่เหมาะสมที่สุด สร้างระดับของคำอธิบายที่ดูเหมือนจะยอมรับได้สำหรับไซต์โลกทัศน์

หัวเรื่องของบทความ: หลายคนมีความใกล้เคียงกับความคิดที่ว่ามุมแหลมที่มีเสน่ห์ของรัฐที่พัวพันสามารถอธิบายได้ด้วยวิธีนี้ เราผสมลูกบอลขาวดำโดยไม่ได้มอง เราบรรจุมันในกล่องแล้วส่งไปในทิศทางที่ต่างกัน เราเปิดกล่องด้านหนึ่งดู: ลูกบอลสีดำ หลังจากนั้นเรามั่นใจ 100% ว่าเป็นสีขาวในอีกกล่องหนึ่ง นั่นคือทั้งหมด :)

วัตถุประสงค์ของบทความไม่ใช่การหมกมุ่นอยู่กับคุณลักษณะทั้งหมดของการทำความเข้าใจ "รัฐที่พัวพัน" อย่างเข้มงวด แต่เป็นการรวบรวมระบบความคิดทั่วไปด้วยความเข้าใจในหลักการสำคัญ มันต้องประมาณนี้ทุกอย่าง :)

มากำหนดบริบทที่กำหนดกันทันที เมื่อผู้เชี่ยวชาญ (และไม่ใช่ผู้อภิปรายที่อยู่ห่างไกลจากความเฉพาะเจาะจงนี้ แม้ว่าพวกเขาจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ในทางใดทางหนึ่ง) พูดถึงการพัวพันของวัตถุควอนตัม พวกเขาไม่ได้หมายความว่ามันก่อตัวเป็นภาพรวมที่มีความสัมพันธ์บางอย่าง แต่วัตถุนั้นกลายเป็นวัตถุชิ้นเดียว ลักษณะควอนตัมเหมือนกันทุกประการ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด แต่เป็นลักษณะที่อนุญาตให้มีตัวตนเป็นคู่ตามกฎของเปาลี ดังนั้นการหมุนของคู่ที่พัวพันจึงไม่เหมือนกัน แต่เป็นการเสริมซึ่งกันและกัน) เหล่านั้น. นี่ไม่ใช่การเชื่อมต่อและไม่มีกระบวนการโต้ตอบ แม้ว่าจะสามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันทั่วไปก็ตาม นี่เป็นลักษณะเฉพาะของรัฐที่สามารถ "เคลื่อนย้าย" จากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้ หากคุณไม่ได้ตัดสินใจในทันทีคุณสามารถไปสู่เวทย์มนตร์ได้ ดังนั้นในตอนแรก ทุกคนที่มีความสนใจในประเด็นนี้ควรแน่ใจว่า "ความสับสน" หมายถึงอะไรกันแน่

บทความนี้เริ่มต้นขึ้นเพื่ออะไรลดลงเหลือเพียงคำถามเดียว ความแตกต่างระหว่างพฤติกรรมของออบเจ็กต์ควอนตัมและออบเจกต์คลาสสิกนั้นแสดงออกมาในวิธีการตรวจสอบเพียงวิธีเดียวที่ทราบกันดีอยู่แล้ว: ไม่ว่าจะเป็นไปตามเงื่อนไขการตรวจสอบหรือไม่ก็ตาม - ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ (รายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งสำหรับออบเจกต์ควอนตัมที่ "พัวพัน" มีพฤติกรรมดังนี้ หากมีการเชื่อมต่อระหว่างวัตถุที่ส่งไปในทิศทางที่ต่างกัน แต่การเชื่อมต่ออย่างที่เคยเป็นมานั้นไม่จริงเพราะ ไม่สามารถส่งข้อมูลหรือพลังงานได้

ยิ่งกว่านั้นความสัมพันธ์นี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ ไม่ว่าระยะทางหรือเวลา: ถ้าวัตถุสองชิ้นถูก "พันกัน" ดังนั้น โดยไม่คำนึงถึงความปลอดภัยของวัตถุแต่ละชิ้น วัตถุที่สองจะทำงานราวกับว่าการเชื่อมต่อยังคงมีอยู่ (แม้ว่าการเชื่อมต่อดังกล่าวจะสามารถตรวจพบได้เมื่อทำการวัดทั้งสองวัตถุเท่านั้น การวัดดังกล่าวสามารถทำได้ แยกจากกันในเวลา: วัดแรก จากนั้นทำลายหนึ่งในวัตถุ และวัดวินาทีในภายหลัง ตัวอย่างเช่น ดู R. Penrose) เป็นที่ชัดเจนว่าในกรณีนี้ "การเชื่อมต่อ" ใด ๆ กลายเป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจและคำถามเกิดขึ้นดังนี้: กฎของความน่าจะเป็นที่จะตกจากพารามิเตอร์ที่วัดได้ (ซึ่งอธิบายโดยฟังก์ชันคลื่น) เป็นไปได้หรือไม่ ความไม่เท่าเทียมกันไม่ถูกละเมิดที่ปลายแต่ละด้านและด้วยสถิติทั่วไปจากปลายทั้งสอง - ถูกละเมิด - และไม่มีการเชื่อมต่อใด ๆ แน่นอนยกเว้นการเชื่อมต่อโดยการกระทำที่เกิดขึ้นทั่วไป

ฉันจะให้คำตอบล่วงหน้า: ใช่ บางที หากความน่าจะเป็นเหล่านี้ไม่ใช่ "แบบคลาสสิก" แต่ทำงานกับตัวแปรที่ซับซ้อนเพื่ออธิบาย "สถานะซ้อนทับ" - ราวกับว่ากำลังค้นหาสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมดพร้อมกันด้วยความน่าจะเป็นที่แน่นอนสำหรับแต่ละสถานะ

สำหรับออบเจกต์ควอนตัม ตัวบอกสถานะ (ฟังก์ชันคลื่น) นั้นเป็นเพียงแค่นั้น หากเราพูดถึงการอธิบายตำแหน่งของอิเล็กตรอน ความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนจะเป็นตัวกำหนดโทโพโลยีของ "เมฆ" ซึ่งเป็นรูปร่างของการโคจรของอิเล็กตรอน อะไรคือความแตกต่างระหว่างคลาสสิกและควอนตัม?

ลองนึกภาพล้อจักรยานที่หมุนเร็ว มีแผ่นสะท้อนแสงด้านข้างสีแดงติดอยู่ที่ใดที่หนึ่ง แต่เราสามารถมองเห็นเงาที่เบลอหนาแน่นกว่าในที่นี้เท่านั้น ความน่าจะเป็นที่เมื่อใส่แท่งเข้าไปในวงล้อแล้ว ตัวสะท้อนแสงจะหยุดในตำแหน่งที่แน่นอนจากแท่งนั้นถูกกำหนดอย่างง่ายๆ: แท่งเดียว - หนึ่งตำแหน่ง Sunem สองแท่ง แต่อันที่ปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะหยุดล้อ ถ้าเราลองติดไม้ให้ครบ พร้อมกันเมื่อไม่มีเวลาระหว่างปลายแท่งไม้ที่สัมผัสกับล้อ ความไม่แน่นอนบางอย่างก็จะปรากฏขึ้น ใน "ไม่มีเวลา" ระหว่างการโต้ตอบกับแก่นแท้ของวัตถุ - แก่นแท้ของการทำความเข้าใจปาฏิหาริย์ควอนตัม :)

ความเร็วของ "การหมุน" ของสิ่งที่กำหนดรูปร่างของอิเล็กตรอน (โพลาไรเซชัน - การแพร่กระจายของการรบกวนทางไฟฟ้า) เท่ากับความเร็วจำกัดที่ทุกสิ่งสามารถแพร่กระจายในธรรมชาติได้เลย (ความเร็วของแสงในสุญญากาศ) เราทราบข้อสรุปของทฤษฎีสัมพัทธภาพ: ในกรณีนี้ เวลาสำหรับการก่อกวนนี้จะกลายเป็นศูนย์: ไม่มีอะไรในธรรมชาติที่สามารถรับรู้ได้ระหว่างจุดสองจุดของการแพร่กระจายของการก่อกวนนี้ ไม่มีเวลาสำหรับมัน ซึ่งหมายความว่าการก่อกวนสามารถโต้ตอบกับ "แท่ง" อื่น ๆ ที่ส่งผลกระทบโดยไม่ต้องเสียเวลา - พร้อมกัน. และความน่าจะเป็นของผลลัพธ์ที่จะได้รับ ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศในระหว่างการโต้ตอบควรคำนวณโดยความน่าจะเป็นที่คำนึงถึงผลกระทบเชิงสัมพันธ์นี้: เนื่องจากไม่มีเวลาสำหรับอิเล็กตรอนจึงไม่สามารถ เลือกความแตกต่างเพียงเล็กน้อยระหว่าง "แท่ง" ทั้งสองในระหว่างการโต้ตอบกับพวกมันและทำมัน พร้อมกันจาก "มุมมอง" ของมัน: อิเล็กตรอนจะผ่านสองช่องพร้อมกันด้วยความหนาแน่นของคลื่นที่ต่างกันในแต่ละช่อง แล้วไปรบกวนตัวเองเป็นคลื่นซ้อนสองคลื่น

นี่คือความแตกต่างระหว่างคำอธิบายของความน่าจะเป็นในคลาสสิกและควอนต์: ความสัมพันธ์ของควอนตัมนั้น "แข็งแกร่ง" กว่าความสัมพันธ์แบบคลาสสิก หากผลของการดรอปเหรียญขึ้นอยู่กับปัจจัยที่มีอิทธิพลหลายประการ แต่โดยทั่วไปแล้ว พวกมันถูกกำหนดอย่างเฉพาะเจาะจงในลักษณะที่มีเพียงการสร้างเครื่องจักรที่แม่นยำสำหรับการขว้างเหรียญ และพวกเขาจะตกไปในลักษณะเดียวกัน การสุ่ม " หายไป". อย่างไรก็ตาม หากเราสร้างหุ่นยนต์ที่เจาะเข้าไปในก้อนเมฆของอิเล็กตรอน ผลลัพธ์จะถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าการสะกิดแต่ละครั้งจะกระทบกับบางสิ่งเสมอ มีเพียงความหนาแน่นที่แตกต่างกันของสาระสำคัญของอิเล็กตรอนในสถานที่นี้ ไม่มีปัจจัยอื่นใด ยกเว้นการกระจายแบบคงที่ของความน่าจะเป็นในการค้นหาพารามิเตอร์ที่วัดได้ในอิเล็กตรอน และนี่คือการกำหนดระดับของชนิดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงจากแบบคลาสสิก แต่นี่ก็เป็นปัจจัยกำหนด มันสามารถคำนวณได้เสมอ ทำซ้ำได้ เฉพาะกับภาวะเอกฐานที่อธิบายโดยฟังก์ชันคลื่นเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน การกำหนดควอนตัมดังกล่าวเกี่ยวข้องกับคำอธิบายแบบองค์รวมของคลื่นควอนตัมเท่านั้น แต่เนื่องจากไม่มีเวลาที่เหมาะสมสำหรับควอนตัม มันจึงโต้ตอบแบบสุ่มโดยสิ้นเชิง กล่าวคือ ไม่มีเกณฑ์ในการทำนายผลการวัดผลรวมของพารามิเตอร์ล่วงหน้า ในความหมายของ e (ในมุมมองคลาสสิก) นี้ จะไม่ถูกกำหนดโดยเด็ดขาด

อิเล็กตรอนมีอยู่จริงและอยู่ในรูปแบบของการก่อตัวคงที่ (และไม่ใช่จุดที่หมุนในวงโคจร) - คลื่นนิ่งของการรบกวนทางไฟฟ้าซึ่งมีผลเชิงสัมพันธ์อีกอย่างหนึ่ง: ตั้งฉากกับระนาบหลักของ "การแพร่กระจาย" (ชัดเจน ทำไมในเครื่องหมายคำพูด :) สนามไฟฟ้านอกจากนี้ยังมีบริเวณโพลาไรซ์แบบคงที่ซึ่งสามารถมีอิทธิพลต่อบริเวณเดียวกันของอิเล็กตรอนอื่น: โมเมนต์แม่เหล็ก โพลาไรซ์ไฟฟ้าในอิเล็กตรอนให้ผลของประจุไฟฟ้า สะท้อนในอวกาศในรูปแบบของความเป็นไปได้ที่จะมีอิทธิพลต่ออิเล็กตรอนอื่น ๆ - ในรูปแบบของประจุแม่เหล็กซึ่งไม่มีอยู่โดยตัวมันเองโดยไม่มีไฟฟ้า และถ้าในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าได้รับการชดเชยด้วยประจุของนิวเคลียส ประจุที่เป็นแม่เหล็กก็สามารถถูกจัดวางในทิศทางเดียวและเราจะได้รับแม่เหล็ก เพื่อความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น - ในบทความ .

ทิศทางที่กำหนดโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนเรียกว่าสปิน เหล่านั้น. สปิน - การรวมตัวกันของวิธีการซ้อนทับคลื่นการเปลี่ยนรูปทางไฟฟ้าด้วยการก่อตัวของคลื่นนิ่ง ค่าตัวเลขของการหมุนสอดคล้องกับลักษณะของการซ้อนทับของคลื่นในตัวมันเอง สำหรับอิเล็กตรอน: +1/2 หรือ -1/2 (เครื่องหมายเป็นสัญลักษณ์ของทิศทางของการเลื่อนด้านข้างของโพลาไรซ์ - "แม่เหล็ก" เวกเตอร์)

หากมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวบนชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกของอะตอมและอีกตัวหนึ่งมารวมกัน (การก่อตัว พันธะโควาเลนต์) จากนั้นพวกมันก็เหมือนกับแม่เหล็กสองตัว เข้าไปในตำแหน่ง 69 ทันที ก่อตัวเป็นโครงร่างแบบจับคู่ด้วยพลังงานพันธะที่ต้องแตกออกเพื่อแยกอิเล็กตรอนเหล่านี้ออกอีกครั้ง สปินทั้งหมดของคู่ดังกล่าวคือ 0

สปินเป็นพารามิเตอร์ที่มีบทบาทสำคัญในการพิจารณาสถานะที่พันกัน สำหรับควอนตัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายอย่างอิสระ สาระสำคัญของพารามิเตอร์แบบมีเงื่อนไข "สปิน" ยังคงเหมือนเดิม: การวางแนวขององค์ประกอบแม่เหล็กของสนาม แต่มันไม่คงที่อีกต่อไปและไม่นำไปสู่การเกิดขึ้น โมเมนต์แม่เหล็ก. ในการแก้ไขคุณไม่จำเป็นต้องมีแม่เหล็ก แต่เป็นช่องเสียบโพลาไรเซอร์

ในการเพาะแนวคิดเกี่ยวกับการพัวพันควอนตัม ฉันแนะนำให้อ่านบทความสั้นยอดนิยมโดย Alexei Levin: ความหลงใหลในระยะไกล . โปรดติดตามลิงค์และอ่านก่อนดำเนินการต่อ :)

ดังนั้น พารามิเตอร์การวัดเฉพาะจะถูกรับรู้ระหว่างการวัดเท่านั้น และก่อนหน้านั้นจะมีอยู่ในรูปแบบของการแจกแจงความน่าจะเป็นที่ประกอบเป็นสถิตของผลสัมพัทธภาพของไดนามิกการแพร่กระจายโพลาไรเซชันของจุลภาคที่มองเห็นได้ในมหภาค เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของสิ่งที่เกิดขึ้นในโลกควอนตัมหมายถึงการเจาะเข้าไปในปรากฏการณ์ของผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพซึ่งอันที่จริงแล้วทำให้วัตถุควอนตัมมีคุณสมบัติของการเป็น พร้อมกันในสถานะต่างๆ จนถึงช่วงเวลาของการวัดเฉพาะ

"สถานะพัวพัน" เป็นสถานะที่กำหนดโดยสมบูรณ์ของอนุภาคสองอนุภาคที่มีการพึ่งพาอาศัยกันของคำอธิบายคุณสมบัติควอนตัมที่มีความสัมพันธ์สอดคล้องกันปรากฏขึ้นที่ปลายทั้งสอง เนื่องจากลักษณะเฉพาะของสาระสำคัญของสถิตย์ควอนตัมซึ่งมีพฤติกรรมที่สอดคล้องกัน ไม่เหมือนสถิติมาโครใน สถิติควอนตัมเป็นไปได้ที่จะรักษาความสัมพันธ์ดังกล่าวสำหรับวัตถุที่แยกจากกันในอวกาศและเวลาและมีการประสานกันก่อนหน้านี้ในแง่ของพารามิเตอร์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นในสถิติการเติมเต็มความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์

อะไรคือความแตกต่างระหว่างฟังก์ชันคลื่น (คำอธิบายที่เป็นนามธรรมของเรา) ของอิเล็กตรอนที่ไม่พันกันของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม (แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าพารามิเตอร์ของมันจะเป็นตัวเลขควอนตัมที่ยอมรับโดยทั่วไป) ไม่มีอะไร ยกเว้นว่าการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จะเป็นการสุ่มโดยไม่ละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ ในกรณีของการก่อตัวของวงโคจรทรงกลมคู่ในอะตอมฮีเลียมหรือในพันธะโควาเลนต์ของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมด้วยการก่อตัวของการโคจรของโมเลกุลโดยทั่วไปโดยอะตอมสองอะตอม พารามิเตอร์ของอิเล็กตรอนทั้งสองจะสอดคล้องกัน . หากอิเล็กตรอนที่พันกันถูกแยกออกและเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกัน พารามิเตอร์จะปรากฏในฟังก์ชันคลื่นที่อธิบายการกระจัดของความหนาแน่นของความน่าจะเป็นในอวกาศจากเวลา - วิถี และนี่ไม่ได้หมายความว่าฟังก์ชันจะกระจายออกไปในอวกาศ เพียงเพราะความน่าจะเป็นที่จะพบวัตถุกลายเป็นศูนย์ที่ระยะห่างจากวัตถุนั้น และไม่มีสิ่งใดหลงเหลืออยู่ข้างหลังเพื่อบ่งชี้ความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอน ทั้งหมดนี้ชัดเจนยิ่งขึ้นในกรณีที่ทั้งคู่ห่างกันตามเวลา เหล่านั้น. มีตัวอธิบายอนุภาคท้องถิ่นและอิสระสองตัวที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม แม้ว่าตัวอธิบายทั่วไปหนึ่งตัวจะยังใช้ได้ แต่ก็เป็นสิทธิ์ของคนที่ทำให้เป็นทางการ :)

นอกจากนี้ สภาพแวดล้อมของอนุภาคไม่สามารถคงอยู่เฉยและยังอาจมีการปรับเปลี่ยน: ตัวอธิบายการทำงานของคลื่นของอนุภาคของสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปและมีส่วนร่วมในสถิติควอนตัมที่เกิดจากอิทธิพลของพวกมัน (ทำให้เกิดปรากฏการณ์เช่นการแยกตัวออกจากกัน) แต่โดยปกติแล้ว จะไม่มีใครอธิบายสิ่งนี้ว่าเป็นฟังก์ชันคลื่นทั่วไป แม้ว่าจะเป็นไปได้ก็ตาม

ในหลาย ๆ แหล่ง คุณสามารถทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์เหล่านี้อย่างละเอียด

M.B. Mensky พิมพ์ว่า:

"จุดประสงค์อย่างหนึ่งของบทความนี้...คือเพื่อยืนยันมุมมองว่ามีสูตรของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งไม่มีความขัดแย้งเกิดขึ้น และคำถามทั้งหมดที่นักฟิสิกส์มักจะถามสามารถตอบได้ ความขัดแย้งเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อผู้วิจัยไม่พอใจกับทฤษฎีระดับ "ทางกายภาพ" นี้เท่านั้น เมื่อเขาตั้งคำถามที่ไม่ใช่เรื่องปกติในวิชาฟิสิกส์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเขาใช้เสรีภาพในการพยายามก้าวข้ามขีดจำกัดของฟิสิกส์. ...ลักษณะเฉพาะของกลศาสตร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับสถานะพัวพันนั้นได้รับการกำหนดขึ้นเป็นครั้งแรกโดยเชื่อมโยงกับ EPR Paradox แต่ในปัจจุบันนี้ไม่ถือเป็นความขัดแย้ง สำหรับผู้ที่ทำงานอย่างมืออาชีพด้วยรูปแบบกลไกควอนตัม (เช่นสำหรับนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่) ไม่มีอะไรที่ขัดแย้งกันในคู่ EPR หรือแม้แต่ในรัฐที่พัวพันที่ซับซ้อนมากด้วยเงื่อนไขจำนวนมากและปัจจัยจำนวนมากในแต่ละเทอม โดยหลักการแล้วผลลัพธ์ของการทดลองใดๆ ที่มีสถานะดังกล่าวนั้นง่ายต่อการคำนวณ (แม้ว่าแน่นอนว่าอาจมีปัญหาทางเทคนิคในการคำนวณสถานะที่พันกันที่ซับซ้อนก็ตาม)"

แม้ว่าจะต้องกล่าวในการให้เหตุผลเกี่ยวกับบทบาทของจิตสำนึก การเลือกอย่างมีสติในกลศาสตร์ควอนตัม Mensky กลับกลายเป็นผู้ที่ใช้ " ใช้เสรีภาพในการพยายามก้าวข้ามฟิสิกส์" นี่เป็นการเตือนความจำถึงความพยายามที่จะเข้าใกล้ปรากฏการณ์ของจิตใจ Mensky เป็นมืออาชีพด้านควอนตัมนั้นดี แต่ในกลไกของจิตใจเขาเหมือน Penrose ไร้เดียงสา

สั้นมากและมีเงื่อนไข (เพียงเพื่อเข้าใจแก่นแท้) เกี่ยวกับการใช้สถานะที่พันกันในการเข้ารหัสควอนตัมและการเคลื่อนย้ายทางไกล (เพราะนี่คือสิ่งที่กระทบจินตนาการของผู้ชมที่รู้สึกขอบคุณ)

ดังนั้นการเข้ารหัส คุณต้องส่งลำดับ1001

เราใช้สองช่อง ในอันแรกเราเริ่มต้นอนุภาคพัวพันในวินาที - ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการตีความข้อมูลที่ได้รับในรูปแบบของหนึ่งบิต

สมมติว่ามีสถานะอื่นที่เป็นไปได้ของการหมุนพารามิเตอร์ทางกลควอนตัมที่ใช้ในสถานะตามเงื่อนไข: 1 หรือ 0 ในกรณีนี้ ความน่าจะเป็นที่จะตกลงไปพร้อมกับอนุภาคที่ปล่อยออกมาแต่ละคู่นั้นเป็นแบบสุ่มอย่างแท้จริงและไม่ได้สื่อความหมายใด ๆ เลย

โอนครั้งแรก. เมื่อวัด ที่นี่ปรากฎว่าสถานะของอนุภาคคือ 1 ซึ่งหมายความว่าอีกอันหนึ่งมี 0 เพื่อที่จะ ปริมาณในตอนท้ายเพื่อให้ได้หน่วยที่ต้องการเราส่งบิต 1 ที่นั่นพวกเขาวัดสถานะของอนุภาคและเพื่อค้นหาความหมายของมันเพิ่มเข้าไปในการส่งผ่าน 1 พวกเขาได้รับ 1 ในเวลาเดียวกันพวกเขาตรวจสอบด้วยสีขาวว่าสิ่งกีดขวางไม่แตกหักเช่น infa ไม่ถูกสกัดกั้น

โอนครั้งที่สอง. สถานะ 1 ออกมาอีกครั้ง อีกอันมี 0 เราส่งผ่านข้อมูล - 0 เรารวมเข้าด้วยกัน เราได้ 0 ที่ต้องการ

เกียร์สาม. สถานะตรงนี้คือ 0 ตรงนี้ หมายความว่า - 1 เพื่อให้ได้ 0 เราผ่าน 0 เราบวก เราจะได้ 0 (ในบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุด)

ที่สี่ ที่นี่ - 0 ที่นั่น - 1 จำเป็นต้องตีความว่าเป็น 1 เราส่งข้อมูล - 0

ในหลักการนี้ การสกัดกั้นช่องข้อมูลไม่มีประโยชน์เนื่องจากลำดับที่ไม่สัมพันธ์กันโดยสิ้นเชิง (การเข้ารหัสด้วยคีย์สถานะของอนุภาคแรก) การสกัดกั้นช่องสัญญาณพันกัน - รบกวนการรับสัญญาณและตรวจพบ สถิติการส่งจากปลายทั้งสอง (ปลายรับมีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดในส่วนปลายที่ส่ง) ตาม Bell กำหนดความถูกต้องและการไม่สกัดกั้นของการส่ง

นี่คือสิ่งที่เกี่ยวกับเทเลพอร์ต ไม่มีการกำหนดโดยพลการของสถานะบนอนุภาค แต่มีเพียงการคาดการณ์ว่าสถานะนี้จะเป็นอย่างไรหลังจาก (และหลังจากนี้) อนุภาคที่นี่จะถูกนำออกจากการเชื่อมต่อโดยการวัด แล้วพวกเขาก็บอกว่ามีการถ่ายโอนสถานะควอนตัมด้วยการทำลายสถานะเสริมที่จุดเริ่มต้น เมื่อได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะที่นี่ เราสามารถแก้ไขพารามิเตอร์ทางกลควอนตัมไม่ทางใดก็ทางหนึ่งเพื่อให้ปรากฏเหมือนกับที่นี่ แต่จะไม่อยู่ที่นี่อีกต่อไปและมีคนพูดถึงข้อห้ามในการโคลน รัฐที่ถูกผูกไว้

ดูเหมือนว่าไม่มีความคล้ายคลึงของปรากฏการณ์เหล่านี้ในมหภาค ไม่มีลูกบอล แอปเปิ้ล ฯลฯ จากกลไกแบบคลาสสิกไม่สามารถตีความการปรากฎของธรรมชาติของวัตถุควอนตัมดังกล่าวได้ (อันที่จริง ไม่มีอุปสรรคพื้นฐานในเรื่องนี้ ซึ่งจะแสดงอยู่ด้านล่างในลิงก์สุดท้าย) นี่เป็นปัญหาหลักสำหรับผู้ที่ต้องการ "คำอธิบาย" ที่มองเห็นได้ นี่ไม่ได้หมายความว่าสิ่งนั้นจะเป็นไปไม่ได้อย่างที่บางครั้งอ้างว่า ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องทำงานค่อนข้างระมัดระวังในการแทนค่าเชิงสัมพันธ์ ซึ่งมีบทบาทชี้ขาดในโลกควอนตัมและเชื่อมโยงโลกของควอนตัมกับโลกมหภาค

แต่ก็ไม่จำเป็นเช่นกัน ขอให้เราระลึกถึงงานหลักของการเป็นตัวแทน: สิ่งที่ควรเป็นกฎของการทำให้เป็นจริงของพารามิเตอร์ที่วัดได้ (ซึ่งอธิบายโดยฟังก์ชันคลื่น) เพื่อไม่ให้เกิดความไม่เท่าเทียมกันในแต่ละด้านและด้วยสถิติทั่วไปจากปลายทั้งสอง ละเมิด มีการตีความหลายอย่างเพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้โดยใช้นามธรรมเสริม คุยเรื่องเดียวกัน ภาษาที่แตกต่างกันนามธรรมดังกล่าว ในจำนวนนี้ สองสิ่งที่สำคัญที่สุดในแง่ของความถูกต้องร่วมกันระหว่างตัวแทนของตัวแทน ฉันหวังว่าหลังจากที่สิ่งที่ได้พูดไปมันจะชัดเจนในความหมาย :)

การตีความในโคเปนเฮเกนจากบทความเกี่ยวกับความขัดแย้งของ Einstein-Podolsky-Rosen:

" (EPR-paradox) - ความขัดแย้งที่เห็นได้ชัด... อันที่จริง ให้ลองนึกภาพว่าบนดาวเคราะห์สองดวงในส่วนต่างๆ ของกาแล็กซี่ มีเหรียญสองเหรียญที่หลุดออกมาในลักษณะเดียวกันเสมอ หากคุณบันทึกผลลัพธ์ของการพลิกทั้งหมดแล้วเปรียบเทียบพวกเขาจะตรงกัน ดรอปเองเป็นแบบสุ่มไม่สามารถได้รับอิทธิพลแต่อย่างใด เป็นไปไม่ได้ ตัวอย่างเช่น ที่จะยอมรับว่านกอินทรีเป็นหน่วย และหางเป็นศูนย์ และด้วยเหตุนี้จึงส่งรหัสไบนารี่ ท้ายที่สุด ลำดับของศูนย์และหมายเลขจะถูกสุ่มที่ปลายทั้งสองของเส้นลวดและจะไม่มีความหมายใดๆ

ปรากฎว่าความขัดแย้งมีคำอธิบายที่เข้ากันได้เชิงตรรกะกับทั้งทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม

บางคนอาจคิดว่าคำอธิบายนี้ไม่น่าเชื่อเกินไป แปลกมากที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ไม่เคยเชื่อเรื่อง "พระเจ้าเล่นลูกเต๋า" แต่การทดสอบเชิงทดลองอย่างรอบคอบเกี่ยวกับความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ได้แสดงให้เห็นว่ามีอุบัติเหตุที่ไม่ใช่ในพื้นที่ของเรา

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นถึงผลที่ตามมาของตรรกะนี้ที่กล่าวถึงแล้ว: การวัดสถานะที่พันกันจะไม่ละเมิดสัมพัทธภาพและความเป็นเหตุเป็นผลหากเป็นการสุ่มอย่างแท้จริง ไม่ควรมีความเชื่อมโยงระหว่างสถานการณ์ของการวัดและการรบกวน ไม่ใช่ความสม่ำเสมอเพียงเล็กน้อย เพราะไม่เช่นนั้นจะมีความเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลในทันที ดังนั้นกลศาสตร์ควอนตัม (ในการตีความของโคเปนเฮเกน) และการมีอยู่ของรัฐที่พัวพันพิสูจน์การมีอยู่ของความไม่แน่นอนในธรรมชาติ"

ในการตีความทางสถิติ สิ่งนี้แสดงให้เห็นผ่านแนวคิดของ "ตระการตาทางสถิติ" (เหมือนกัน):

จากมุมมองของการตีความทางสถิติ วัตถุจริงของการศึกษาในกลศาสตร์ควอนตัมไม่ใช่วัตถุขนาดเล็กเพียงชิ้นเดียว แต่เป็นชุดทางสถิติของวัตถุขนาดเล็กที่อยู่ในสภาวะมหภาคเดียวกัน ดังนั้น วลีที่ว่า "อนุภาคอยู่ในสถานะดังกล่าวและสถานะดังกล่าว" จริงๆ แล้วหมายถึง "อนุภาคนั้นอยู่ในกลุ่มดังกล่าวและกลุ่มสถิติดังกล่าว" (ประกอบด้วยอนุภาคที่คล้ายกันจำนวนมาก) ดังนั้นการเลือกชุดย่อยหนึ่งชุดหรือชุดอื่นในชุดเริ่มต้นจะเปลี่ยนสถานะของอนุภาคอย่างมีนัยสำคัญแม้ว่าจะไม่มีผลกระทบโดยตรงก็ตาม

เพื่อเป็นการยกตัวอย่างง่ายๆ ให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้ นำเหรียญสี 1,000 เหรียญมาวางบนกระดาษ 1,000 แผ่น ความน่าจะเป็นที่ "นกอินทรี" ถูกพิมพ์ลงบนแผ่นที่เราสุ่มเลือกคือ 1/2 ในขณะเดียวกันสำหรับแผ่นที่เหรียญเป็น "หาง" ความน่าจะเป็นเดียวกันคือ 1 - นั่นคือเรามีโอกาสทางอ้อม กำหนดลักษณะของการพิมพ์บนกระดาษ ไม่ได้ดูที่ตัวแผ่นเอง แต่ดูที่เหรียญเท่านั้น อย่างไรก็ตาม วงดนตรีที่เกี่ยวข้องกับ "การวัดทางอ้อม" นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากชุดเดิม: ไม่มีกระดาษ 1,000 แผ่นอีกต่อไป แต่มีเพียง 500 แผ่นเท่านั้น!

ดังนั้น การหักล้างความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนใน "ความขัดแย้ง" ของ EPR จะมีผลก็ต่อเมื่อสำหรับชุดเริ่มต้น จะสามารถเลือกชุดย่อยที่ไม่ว่างพร้อมกันทั้งบนพื้นฐานของโมเมนตัมและบนพื้นฐานของพิกัดเชิงพื้นที่ อย่างไรก็ตาม มันเป็นความเป็นไปไม่ได้อย่างแน่นอนของตัวเลือกดังกล่าวที่ยืนยันโดยความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอน! กล่าวอีกนัยหนึ่ง "ความขัดแย้ง" ของ EPR แท้จริงแล้วกลายเป็นวงจรอุบาทว์: มันสันนิษฐานว่าเป็นเท็จของข้อเท็จจริงที่ถูกหักล้าง

ตัวแปรที่มี "สัญญาณ superluminal" จากอนุภาค อาสู่อนุภาค บียังขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าการแจกแจงความน่าจะเป็นของค่าของปริมาณที่วัดได้นั้นไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของอนุภาค แต่เป็นชุดทางสถิติที่มีคู่ดังกล่าวจำนวนมาก ในสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกัน เราสามารถพิจารณาสถานการณ์เมื่อเหรียญสีถูกโยนลงบนแผ่นกระดาษในความมืด หลังจากนั้นก็ดึงแผ่นออกและล็อคในตู้นิรภัย ความน่าจะเป็นที่ "นกอินทรี" ถูกตราตรึงบนแผ่นกระดาษมีค่าเท่ากับ 1/2 และความจริงที่ว่ามันจะกลายเป็น 1 ทันทีหากเราเปิดไฟและตรวจสอบให้แน่ใจว่าเหรียญ "หาง" ไม่ได้อยู่ที่ ทั้งหมดบ่งบอกถึงความสามารถในการจ้องมองของเราในหมอกเพื่อโน้มน้าววัตถุที่ถูกล็อคไว้ในที่ปลอดภัยในแบบจินตภาพ

มากกว่า: AA Pechenkin Ensemble Interpretation of Quantum Mechanics ในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต

และอีกหนึ่งการตีความจาก http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm :

การตีความโมดอลของ Van Fraassen เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าสถานะของระบบทางกายภาพเปลี่ยนแปลงเพียงสาเหตุเท่านั้น กล่าวคือ ตามสมการชโรดิงเงอร์ อย่างไรก็ตาม สถานะนี้ไม่ได้กำหนดค่าอย่างเฉพาะเจาะจง ปริมาณทางกายภาพตรวจพบระหว่างการวัด

Popper ยกตัวอย่างที่เขาชื่นชอบ: บิลเลียดสำหรับเด็ก (กระดานที่ปูด้วยเข็มซึ่งมีลูกโลหะซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของระบบทางกายภาพกลิ้งลงมาจากด้านบน - บิลเลียดเป็นสัญลักษณ์ของอุปกรณ์ทดลอง) เมื่อลูกบอลอยู่ด้านบนสุดของบิลเลียด เรามีนิสัยหนึ่ง หนึ่งแนวโน้มที่จะไปถึงจุดหนึ่งที่ด้านล่างของกระดาน หากเราตรึงลูกบอลไว้ตรงกลางกระดาน เราก็เปลี่ยนข้อกำหนดของการทดสอบและได้ความโน้มเอียงใหม่ ความไม่แน่นอนเชิงควอนตัมเครื่องกลได้รับการเก็บรักษาไว้ที่นี่โดยสมบูรณ์: Popper กำหนดว่าบิลเลียดไม่ใช่ระบบกลไก เราไม่สามารถติดตามวิถีของลูกบอลได้ แต่ "การลดแพ็กเก็ตคลื่น" ไม่ใช่การสังเกตแบบอัตนัย แต่เป็นการกำหนดสถานการณ์การทดลองใหม่อย่างมีสติ ซึ่งเป็นการจำกัดเงื่อนไขของประสบการณ์ให้แคบลง

เพื่อสรุปข้อเท็จจริง

1. แม้จะมีการสูญเสียพารามิเตอร์แบบสุ่มแน่นอนเมื่อทำการวัดมวลของอนุภาคที่พันกัน ความสอดคล้องจะปรากฏในแต่ละคู่ดังกล่าว: หากอนุภาคหนึ่งในคู่กลายเป็น 1 สปิน 1 อนุภาคอื่นใน a คู่มีสปินตรงกันข้าม นี่เป็นสิ่งที่เข้าใจได้ในหลักการ: เนื่องจากในสถานะที่จับคู่กันจะไม่มีอนุภาคสองตัวที่มีสปินเดียวกันในสถานะพลังงานเดียวกัน จากนั้นเมื่อแยกออก หากคงความสม่ำเสมอไว้ สปินจะยังคงมีความสม่ำเสมอ ทันทีที่มีการกำหนดการหมุนของอันใดอันหนึ่ง การหมุนของอีกอันหนึ่งจะกลายเป็นที่ทราบ ถึงแม้ว่าการสุ่มของการหมุนในการวัดจากด้านใดด้านหนึ่งจะเป็นแบบสัมบูรณ์

ให้ฉันอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ของสถานะที่เหมือนกันอย่างสมบูรณ์ของอนุภาคสองตัวในที่เดียวในกาลอวกาศซึ่งในแบบจำลองโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมเรียกว่าหลักการ Pauli และในการพิจารณาเชิงควอนตัมของสถานะที่สอดคล้องกัน - หลักการของความเป็นไปไม่ได้ของการโคลนวัตถุพัวพัน

มีบางอย่าง (จนถึงตอนนี้ยังไม่ทราบ) ที่ป้องกันไม่ให้ควอนตัมหรืออนุภาคที่เกี่ยวข้องอยู่ในสถานะท้องถิ่นหนึ่งกับอีกสถานะหนึ่ง - เหมือนกันอย่างสมบูรณ์ในพารามิเตอร์ควอนตัม สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น ในเอฟเฟกต์ Casimir เมื่อควอนตาเสมือนระหว่างแผ่นเปลือกโลกสามารถมีความยาวคลื่นได้ไม่เกินช่องว่าง และสิ่งนี้เข้าใจได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการอธิบายอะตอม เมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมที่กำหนดไม่สามารถมีพารามิเตอร์ที่เหมือนกันในทุกสิ่งได้ ซึ่งถูกทำให้เป็นรูปเป็นร่างตามหลักสัจพจน์ตามหลักการของเพาลี

ในชั้นแรกที่ใกล้ที่สุด จะพบอิเล็กตรอนเพียง 2 ตัวเท่านั้นในรูปทรงกลม (ส-อิเล็กตรอน) หากมีสองตัว พวกมันจะมีสปินต่างกันและถูกจับคู่ (พันกัน) ก่อตัวเป็นคลื่นร่วมที่มีพลังงานยึดเหนี่ยวซึ่งต้องใช้เพื่อทำลายคู่นี้

ในระดับที่สองที่ห่างไกลและมีพลังมากขึ้นอาจมี "ออร์บิทัล" 4 อิเล็กตรอนคู่ในรูปแบบของคลื่นนิ่งที่มีรูปร่างเหมือนปริมาตรแปด (p-อิเล็กตรอน) เหล่านั้น. พลังงานที่สูงขึ้นฉันใช้พื้นที่มากขึ้นและช่วยให้คู่หลายคู่อยู่ร่วมกันได้ จากชั้นแรก ชั้นที่สองแตกต่างกันอย่างกระฉับกระเฉงโดยสถานะพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องที่เป็นไปได้ 1 สถานะ (อิเล็กตรอนภายนอกมากกว่า ซึ่งอธิบายเมฆขนาดใหญ่เชิงพื้นที่ก็มีพลังงานสูงกว่าเช่นกัน)

ชั้นที่สามเชิงพื้นที่แล้วช่วยให้คุณมี 9 โคจรในรูปแบบของ quatrefoil (d-อิเล็กตรอน) ที่สี่ - 16 วงโคจร - 32 อิเล็กตรอนแบบฟอร์ม ซึ่งคล้ายกับเล่มที่แปดในชุดค่าผสมที่แตกต่างกัน ( ฉ-อิเล็กตรอน)

รูปแบบของเมฆอิเล็กตรอน:

เอ – s-อิเล็กตรอน; b – p-อิเล็กตรอน; c – d-อิเล็กตรอน

ชุดของสถานะที่แตกต่างกันอย่างไม่ต่อเนื่องกัน - ตัวเลขควอนตัม - กำหนดลักษณะสถานะท้องถิ่นของอิเล็กตรอนที่เป็นไปได้ และนี่คือสิ่งที่ออกมาจากมัน

เมื่ออิเล็กตรอนสองตัวที่มีสปินต่างกันหนึ่งระดับพลังงาน (แม้ว่าจะไม่จำเป็นโดยพื้นฐาน: http://www.membrana.ru/lenta/?9250) คู่ จากนั้น "การโคจรของโมเลกุล" ทั่วไปจะก่อตัวขึ้นโดยมีระดับพลังงานลดลงเนื่องจากพลังงานและพันธะ อะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอม ซึ่งแต่ละอะตอมมีอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กัน ทำให้เกิดการทับซ้อนกันของอิเล็กตรอนเหล่านี้ ซึ่งเป็นพันธะ (โควาเลนต์ธรรมดา) ตราบใดที่ยังมีอยู่ - แท้จริงสองอิเล็กตรอนมีไดนามิกที่ประสานกัน - ฟังก์ชันคลื่นร่วม นานแค่ไหน? “อุณหภูมิ” หรือสิ่งอื่นที่สามารถชดเชยพลังงานของพันธะที่ทำลายมันได้ อะตอมจะแยกตัวออกจากกันโดยที่อิเล็กตรอนไม่มีคลื่นร่วมกันอีกต่อไป แต่ยังอยู่ในสถานะพัวพันที่สอดคล้องกันและสอดคล้องกัน แต่ไม่มีการเชื่อมต่ออีกต่อไป :) นี่คือช่วงเวลาที่ไม่คุ้มค่าที่จะพูดถึงฟังก์ชันคลื่นทั่วไปอีกต่อไป แม้ว่าลักษณะความน่าจะเป็นในแง่ของกลศาสตร์ควอนตัมจะยังคงเหมือนเดิมราวกับว่าฟังก์ชันนี้ยังคงอธิบายคลื่นทั่วไปต่อไป นี่หมายถึงการรักษาความสามารถในการแสดงความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกัน

วิธีการรับอิเล็กตรอนที่พันกันผ่านปฏิสัมพันธ์ได้อธิบายไว้: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.htmlหรือนิยมแบบแผน - in http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " ในการสร้าง "ความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอน" สำหรับอิเล็กตรอน กล่าวคือ "สร้างความสับสน" ให้กับอิเล็กตรอน คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอิเล็กตรอนเหมือนกันทุกประการ จากนั้นจึงยิงอิเล็กตรอนเหล่านี้ไปที่ตัวแยกลำแสง (ตัวแยกลำแสง) กลไก "แยก" อิเล็กตรอนแต่ละตัวทำให้พวกมันอยู่ในสถานะควอนตัมของ "การซ้อน" ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางหนึ่งในสองเส้นทางที่มีความน่าจะเป็นเท่ากัน".

2. ด้วยสถิติการวัดทั้งสองด้าน ความสอดคล้องกันของการสุ่มเป็นคู่อาจนำไปสู่การละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ภายใต้เงื่อนไขบางประการ แต่ไม่ผ่านการใช้สาระสำคัญทางกลควอนตัมพิเศษบางอย่างที่ยังไม่รู้จัก

บทความเล็ก ๆ ต่อไปนี้ (ตามแนวคิดที่กำหนดโดย R. Pnrose) ช่วยให้คุณติดตาม (แสดงหลักการ ตัวอย่าง) ว่ามันเป็นไปได้อย่างไร: สัมพัทธภาพของความไม่เท่าเทียมกันของ Bell หรือ ความคิดใหม่ของราชาที่เปลือยเปล่า สิ่งนี้ยังแสดงให้เห็นในผลงานของ A.V. Belinsky ซึ่งตีพิมพ์ใน Uspekhi fizicheskikh nauk: Bell's theorem โดยไม่มีสมมติฐานเกี่ยวกับท้องที่ งานอื่นของ A.V. Belinsky เพื่อการไตร่ตรองโดยผู้สนใจ: ทฤษฎีบทของ Bell สำหรับการสังเกตแบบไตรโคโตมัส รวมถึงการพูดคุยกับ d.f.-m.s. , prof., acad. Valery Borisovich Morozov (โดยทั่วไปรู้จัก coryphaeus ของฟอรัมของแผนกฟิสิกส์ของ FRTK-MIPT และ "clubs") ซึ่ง Morozov เสนอให้พิจารณางานทั้งสองนี้โดย A.V. Belinsky: Experience of Aspect: คำถามสำหรับ Morozov และนอกเหนือจากหัวข้อความเป็นไปได้ของการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell โดยไม่ต้องแนะนำการดำเนินการในระยะยาว: Bell's Inequality Modeling

ฉันดึงความสนใจของคุณไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่า "สัมพัทธภาพความเหลื่อมล้ำของเบลล์หรือความคิดใหม่ของราชาเปลือย" เช่นเดียวกับ "ทฤษฎีบทของเบลล์ที่ปราศจากข้อสันนิษฐานของสถานที่" ในบริบทของบทความนี้ไม่ได้แสร้งทำเป็นอธิบายกลไกของควอนตัม พัวพัน ปัญหาแสดงในประโยคสุดท้ายของลิงก์แรก: "ไม่มีเหตุผลที่จะอ้างถึงการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell เป็นการพิสูจน์ที่เถียงไม่ได้ของแบบจำลองใดๆ ของความสมจริงในท้องถิ่น" เหล่านั้น. ขอบเขตของการใช้มันคือทฤษฎีบทที่ระบุไว้ในตอนต้น: "อาจมีแบบจำลองของท้องที่แบบคลาสสิกซึ่งความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ถูกละเมิด" เกี่ยวกับสิ่งนี้ - คำอธิบายเพิ่มเติมในการสนทนา

ฉันจะนำแบบจำลองของฉันเอง
"การละเมิดสัจนิยมในท้องถิ่น" เป็นเพียงผลสัมพัทธภาพ
ไม่มีใคร (ปกติ) โต้แย้งกับความจริงที่ว่าสำหรับระบบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วจำกัด (ความเร็วของแสงในสุญญากาศ) ไม่มีที่ว่างและเวลา (การแปลงลอเรนซ์ในกรณีนี้ทำให้เวลาและพื้นที่เป็นศูนย์) เช่น สำหรับควอนตัม มันคือทั้งที่นี่และที่นั่น ไม่ว่าจะอยู่ไกลแค่ไหน
เป็นที่ชัดเจนว่าควอนตาพันกันมีจุดเริ่มต้นของตัวเอง และอิเล็กตรอนเป็นควอนตั้มเดียวกันในสถานะคลื่นนิ่ง กล่าวคือ มีอยู่ที่นี่และที่นั่นในคราวเดียวตลอดอายุของอิเล็กตรอน คุณสมบัติทั้งหมดของควอนตากลายเป็นสิ่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับเรา ผู้ที่รับรู้จากภายนอก นั่นคือเหตุผล ในที่สุดเราก็ประกอบด้วยควอนตั้มที่อยู่ที่นี่และที่นั่น สำหรับพวกเขา ความเร็วของการแพร่กระจายของการโต้ตอบ (จำกัดความเร็ว) นั้นสูงมาก แต่อนันต์เหล่านี้ทั้งหมดต่างกัน เช่นเดียวกับความยาวของเซ็กเมนต์ต่างกัน แม้ว่าแต่ละส่วนจะมีจำนวนจุดอนันต์ แต่อัตราส่วนของอนันต์เหล่านี้ให้อัตราส่วนของความยาว นี่คือลักษณะที่เวลาและพื้นที่ปรากฏแก่เรา
สำหรับเรา ความสมจริงในท้องถิ่นถูกละเมิดในการทดลอง แต่ไม่ใช่สำหรับควอนตัม
แต่ความคลาดเคลื่อนนี้ไม่ส่งผลกระทบต่อความเป็นจริง แต่อย่างใด เนื่องจากเราไม่สามารถใช้ความเร็วที่ไม่มีที่สิ้นสุดได้ในทางปฏิบัติ ไม่มีการส่งข้อมูลหรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งเรื่องอย่างรวดเร็วอย่างไม่มีขอบเขตระหว่าง "การเคลื่อนย้ายควอนตัม"
ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องตลกเกี่ยวกับเอฟเฟกต์เชิงสัมพัทธภาพ ไม่มีอะไรมากไปกว่านี้ สามารถใช้ในการเข้ารหัสควอนตัมหรืออะไรก็ตามและไม่สามารถใช้สำหรับการดำเนินการระยะยาวได้จริง

เรามองเห็นแก่นแท้ของสิ่งที่ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน
1. หากทิศทางของมิเตอร์ที่ปลายทั้งสองเท่ากัน การวัดการหมุนที่ปลายทั้งสองจะตรงกันข้ามเสมอ
2. หากการวางแนวของเมตรตรงข้าม ผลลัพธ์จะเหมือนกัน
3. หากการวางแนวของเกจด้านซ้ายแตกต่างจากการวางแนวของด้านขวาน้อยกว่ามุมที่กำหนด จุดที่ 1 จะถูกนำไปใช้ และความบังเอิญจะอยู่ภายในความน่าจะเป็นที่เบลล์ทำนายไว้สำหรับอนุภาคอิสระ
4. ถ้ามุมเกินแล้ว - จุดที่ 2 และการแข่งขันจะมากกว่าความน่าจะเป็นที่เบลล์ทำนายไว้

เหล่านั้น. ในมุมที่เล็กกว่า เราจะได้ค่าสปินที่ตรงข้ามกันเป็นส่วนใหญ่ และในมุมที่ใหญ่ขึ้น ส่วนใหญ่จะอยู่ประจวบกัน
เหตุใดจึงเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้นกับสปินสามารถจินตนาการได้โดยคำนึงถึงสปินของอิเล็กตรอนเป็นแม่เหล็กและยังวัดจากทิศทางของสนามแม่เหล็กด้วย (หรือในควอนตัมอิสระการหมุนเป็นทิศทางของโพลาไรซ์และวัด โดยการวางแนวของช่องว่างที่ระนาบการหมุนโพลาไรซ์ต้องตก)
เป็นที่ชัดเจนว่าการส่งแม่เหล็กที่เชื่อมโยงกันในขั้นต้นและคงทิศทางร่วมกันไว้เมื่อส่งเรา สนามแม่เหล็กเมื่อทำการวัด เราจะมีอิทธิพลต่อพวกมัน (หมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง) ในลักษณะเดียวกับที่เกิดขึ้นในความขัดแย้งของควอนตัม
เป็นที่ชัดเจนว่าเมื่อพบกับสนามแม่เหล็ก (รวมถึงการหมุนของอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่ง) สปินจำเป็นต้องปรับทิศทางตัวเองตามสนามแม่เหล็ก (ตรงข้ามกันในกรณีของการหมุนของอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่ง) ดังนั้นพวกเขาจึงกล่าวว่า "การวางแนวของการหมุนเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างการวัด" แต่ในขณะเดียวกันก็ขึ้นอยู่กับตำแหน่งเริ่มต้น (ในทิศทางที่จะหมุน) และทิศทางของอิทธิพลของมิเตอร์
เป็นที่ชัดเจนว่าไม่จำเป็นต้องดำเนินการในระยะยาว เช่นเดียวกับที่ไม่จำเป็นต้องกำหนดพฤติกรรมดังกล่าวในสถานะเริ่มต้นของอนุภาค
ฉันมีเหตุผลที่จะเชื่อว่าจนถึงตอนนี้ เมื่อทำการวัดการหมุนของอิเล็กตรอนแต่ละตัว สถานะขั้นกลางของการหมุนจะไม่ถูกนำมาพิจารณา แต่เฉพาะที่โดดเด่นกว่า - ตามแนวสนามการวัดและกับสนาม ตัวอย่างวิธีการ: , . ควรให้ความสนใจกับวันที่พัฒนาวิธีการเหล่านี้ซึ่งช้ากว่าการทดลองที่อธิบายไว้ข้างต้น
แน่นอนว่ารูปแบบที่นำเสนอนั้นเรียบง่าย (ในปรากฏการณ์ควอนตัม สปินไม่ใช่แม่เหล็กที่แท้จริง ถึงแม้ว่าพวกมันจะให้ปรากฏการณ์แม่เหล็กที่สังเกตได้ทั้งหมด) และไม่คำนึงถึงความแตกต่างมากมาย จึงไม่เป็นการพรรณนาถึงปรากฏการณ์จริง แต่แสดงให้เห็นเท่านั้น หลักการที่เป็นไปได้. และเขายังแสดงให้เห็นด้วยว่าการเชื่อในพิธีการเชิงพรรณนา (สูตร) นั้นเลวร้ายเพียงใดโดยไม่เข้าใจสาระสำคัญของสิ่งที่เกิดขึ้น
ในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีบทของ Bell นั้นถูกต้องในสูตรจากบทความของ Aspek: "เป็นไปไม่ได้ที่จะหาทฤษฎีที่มีพารามิเตอร์เพิ่มเติมที่ตอบสนอง คำอธิบายทั่วไปซึ่งทำซ้ำการคาดการณ์ทั้งหมดของกลศาสตร์ควอนตัม" และไม่ใช่เลยในสูตรของเพนโรส: "ปรากฎว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างการทำนายของทฤษฎีควอนตัมด้วยวิธีนี้ (ไม่ใช่ควอนตัม)" แบบจำลองยกเว้นกลศาสตร์ควอนตัม การทดลองไม่สามารถละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ได้

นี่เป็นตัวอย่างที่พูดเกินจริงไปบ้าง เราอาจกล่าวได้ว่าตัวอย่างการตีความที่หยาบคาย เพียงเพื่อแสดงให้เห็นว่าคนๆ หนึ่งสามารถถูกหลอกในผลลัพธ์ดังกล่าวได้อย่างไร แต่ขอให้อธิบายให้ชัดเจนว่าเบลล์ต้องการพิสูจน์อะไรและเกิดอะไรขึ้นจริง เบลล์สร้างการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าไม่มี "อัลกอริธึม" ที่มีอยู่ก่อนในการพัวพัน ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แล้วความน่าจะเป็นในการทดลองของเขาควรจะสูงกว่าความน่าจะเป็นของกระบวนการสุ่มจริงๆ (เหตุใดจึงอธิบายไว้ด้านล่างอย่างดี)
แต่ในความเป็นจริง พวกมันมีการพึ่งพาความน่าจะเป็นเหมือนกัน มันหมายความว่าอะไร? ซึ่งหมายความว่าไม่มีการเชื่อมต่อที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าระหว่างการตรึงพารามิเตอร์โดยการวัด แต่ผลลัพธ์ของการตรึงดังกล่าวมาจากความจริงที่ว่ากระบวนการมีฟังก์ชันความน่าจะเป็น (เสริม) เหมือนกัน (ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะตามมาโดยตรงจากควอนตัม แนวคิดทางกล) ซึ่งเป็นการตระหนักรู้ของพารามิเตอร์ในระหว่างการตรึงซึ่งไม่ได้กำหนดไว้เนื่องจากไม่มีที่ว่างและเวลาใน "กรอบอ้างอิง" เนื่องจากไดนามิกสูงสุดที่เป็นไปได้ของการดำรงอยู่ , ดู สูญญากาศ, ควอนตั้ม, สสาร)

นี่คือวิธีที่ Brian Greene อธิบายสาระสำคัญของระเบียบวิธีของประสบการณ์ของ Bell ในหนังสือ The Fabric of the Cosmos ของเขา จากเขา ผู้เล่นสองคนแต่ละคนได้รับกล่องมากมาย แต่ละกล่องมีสามประตู หากผู้เล่นคนแรกเปิดประตูบานเดียวกันกับประตูที่สองในกล่องที่มีหมายเลขเดียวกัน มันจะกะพริบด้วยแสงเดียวกัน: สีแดงหรือสีน้ำเงิน
ผู้เล่นคนแรก Scully สันนิษฐานว่าสิ่งนี้มั่นใจได้ด้วยโปรแกรมสีแฟลชที่ฝังอยู่ในแต่ละคู่ขึ้นอยู่กับประตู ผู้เล่นคนที่สอง Mulder เชื่อว่าแฟลชตามมาด้วยความน่าจะเป็นเท่ากัน แต่มีการเชื่อมต่ออย่างใด (โดยการกระทำระยะไกลที่ไม่ใช่ในพื้นที่ ). ตามผู้เล่นคนที่สอง ประสบการณ์จะตัดสินทุกอย่าง: หากเป็นโปรแกรม ความน่าจะเป็นของสีเดียวกันเมื่อเปิดประตูที่แตกต่างกันควรมากกว่า 50% ซึ่งตรงกันข้ามกับความน่าจะเป็นแบบสุ่มที่แท้จริง เขายกตัวอย่างว่าทำไม:
เพื่อให้เฉพาะเจาะจง ให้ลองนึกภาพว่าโปรแกรมสำหรับทรงกลมในกล่องแยกสร้างสีน้ำเงิน (ประตูที่ 1) สีฟ้า (ประตูที่ 2) และสีแดง (ประตูที่ 3) เนื่องจากเราทั้งคู่เลือกประตูบานใดบานหนึ่งจากสามบาน จึงมีประตูรวมกันทั้งหมดเก้าบานที่เราสามารถเลือกเปิดสำหรับกล่องนี้ได้ ตัวอย่างเช่น ฉันสามารถเลือกประตูด้านบนในกล่องของฉัน ในขณะที่คุณสามารถเลือกประตูด้านข้างบนกล่องของคุณได้ หรือผมสามารถเลือกประตูหน้าและคุณสามารถเลือกประตูด้านบนได้ และอื่นๆ"
"อือ แน่นอน" สกัลลีกระโดดขึ้น “ถ้าเราเรียกประตูบนสุด 1 ประตูด้านข้าง 2 และประตูหน้า 3 ดังนั้นชุดประตูที่เป็นไปได้เก้าแบบก็คือ (1,1), (1,2), (1,3), (2,1 ), ( 2.2), (2.3), (3.1), (3.2) และ (3.3)"
“ใช่ ถูกต้อง” Mulder กล่าวต่อ - "ตอนนี้ จุดสำคัญ: จากความเป็นไปได้ทั้งเก้านี้ โปรดทราบว่าการรวมกันของประตูห้าบาน - (1.1), (2.2), (3.3), (1.2) และ (2.1) - นำไปสู่ผลลัพธ์ที่เราเห็นว่าทรงกลมในกล่องของเรากะพริบเหมือนกัน สี
ประตูสามชุดแรกเป็นประตูที่เราเลือกประตูเดียวกัน และอย่างที่เราทราบ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าเราเห็นสีเดียวกันเสมอ อีกสองประตูรวมกัน (1,2) และ (2,1) ส่งผลให้เป็นสีเดียวกันเนื่องจากโปรแกรมกำหนดว่าทรงกลมจะกะพริบเป็นสีเดียวกัน - สีน้ำเงิน - ถ้าประตู 1 หรือประตู 2 เปิดอยู่ ดังนั้น เนื่องจาก 5 มากกว่าครึ่งหนึ่งของ 9 ซึ่งหมายความว่าสำหรับมากกว่าครึ่ง - มากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ - ของประตูที่เป็นไปได้ที่เราสามารถเลือกเปิดได้ ทรงกลมจะกะพริบเป็นสีเดียวกัน"
“แต่เดี๋ยวก่อน” สกัลลีประท้วง - "นี่เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของโปรแกรมพิเศษ: น้ำเงิน น้ำเงิน แดง ในคำอธิบายของฉัน ฉันคิดว่ากล่องที่มีตัวเลขต่างกันอาจเป็นไปได้ กรณีทั่วไปจะมีโปรแกรมต่างๆ
“จริง ๆ มันไม่สำคัญ ข้อสรุปใช้ได้กับโปรแกรมใด ๆ ที่เป็นไปได้

และนี่เป็นกรณีจริงถ้าเรากำลังติดต่อกับโปรแกรม แต่นี่ไม่ใช่กรณีทั้งหมดหากเรากำลังจัดการกับการพึ่งพาแบบสุ่มสำหรับการทดลองจำนวนมาก แต่การสุ่มเหล่านี้แต่ละครั้งมีรูปแบบเดียวกันในการทดสอบแต่ละครั้ง
ในกรณีของอิเล็กตรอน เมื่อพวกมันถูกผูกมัดเป็นคู่ในตอนแรก ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าการหมุนของพวกมันโดยสมบูรณ์ (ตรงกันข้ามกัน) และกระจัดกระจาย แน่นอนว่าการพึ่งพาอาศัยกันนี้จะถูกเก็บรักษาไว้ด้วยภาพรวมที่สมบูรณ์ของความน่าจะเป็นที่แท้จริงของการออกกลางคัน สามารถพูดได้ล่วงหน้าว่าการหมุนของอิเล็กตรอนสองตัวในคู่นั้นเป็นไปไม่ได้จนกว่าจะมีการกำหนดตัวใดตัวหนึ่ง แต่พวกมัน "แล้ว" (ถ้าฉันจะพูดอย่างนั้นเกี่ยวกับสิ่งที่ไม่มีเวลาและพื้นที่ของมันเอง) มีตำแหน่งสัมพัทธ์บางอย่าง

เพิ่มเติมในหนังสือของ Brian Green:
มีวิธีตรวจสอบว่าเราขัดแย้งกับ รฟท. โดยไม่ได้ตั้งใจหรือไม่ คุณสมบัติทั่วไปของสสารและพลังงานคือสามารถถ่ายโอนข้อมูลได้จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โฟตอนเดินทางจากสถานีวิทยุไปยังเครื่องรับส่งข้อมูล อิเล็กตรอนที่เดินทางผ่านสายเคเบิลของอินเทอร์เน็ตไปยังคอมพิวเตอร์ของคุณจะมีข้อมูล ในสถานการณ์ใดๆ ที่บางสิ่ง—แม้กระทั่งบางสิ่งที่ไม่ปรากฏชื่อ—มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วแสง การทดสอบที่แน่นอนคือการถามว่ามันส่งข้อมูลหรืออย่างน้อยก็สามารถส่งข้อมูลได้ หากคำตอบคือไม่ การให้เหตุผลมาตรฐานก็ถือว่าไม่มีอะไรเกินความเร็วแสง และรฟท. ยังคงไม่มีใครขัดขวาง ในทางปฏิบัติ นักฟิสิกส์มักใช้การทดสอบนี้เพื่อพิจารณาว่ากระบวนการที่ละเอียดอ่อนบางอย่างละเมิดกฎสัมพัทธภาพพิเศษหรือไม่ ไม่มีอะไรรอดจากการทดสอบนี้

สำหรับแนวทางของ ร. เพนโรส และเป็นต้น ล่ามจากนั้นจากงานของเขา Penrouz.djvu ฉันจะพยายามเน้นทัศนคติพื้นฐาน (โลกทัศน์) ที่นำไปสู่มุมมองลึกลับโดยตรงเกี่ยวกับการไม่ใช่คนในท้องถิ่น (ด้วยความคิดเห็นของฉัน - สีดำ):

จำเป็นต้องหาวิธีที่จะทำให้เราสามารถแยกความจริงออกจากสมมติฐานในวิชาคณิตศาสตร์ได้ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่เป็นทางการบางประเภท ซึ่งเราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าข้อความทางคณิตศาสตร์ที่ให้มานั้นเป็นความจริงหรือไม่ (คัดค้านดูวิธีการของอริสโตเติลและความจริงเกณฑ์ของความจริง). จนกว่าปัญหานี้จะได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสม เราแทบจะไม่สามารถหวังความสำเร็จในการแก้ปัญหาอื่น ๆ ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างจริงจัง นั่นคือปัญหาที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของกองกำลังที่ขับเคลื่อนโลก ไม่ว่ากองกำลังเดียวกันเหล่านี้จะมีความสัมพันธ์แบบใดกับความจริงทางคณิตศาสตร์ก็ตาม การตระหนักว่าคณิตศาสตร์ที่หักล้างไม่ได้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจจักรวาลอาจเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญครั้งแรกในทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไป แม้แต่ชาวอียิปต์โบราณและชาวบาบิโลนยังเดาเกี่ยวกับความจริงทางคณิตศาสตร์ประเภทต่างๆ แต่หินก้อนแรกในรากฐานของความเข้าใจทางคณิตศาสตร์ ...
... ผู้คนเป็นครั้งแรกมีโอกาสที่จะกำหนดข้อความที่เชื่อถือได้และหักล้างไม่ได้อย่างชัดเจน - คำแถลงซึ่งความจริงที่ไม่มีข้อสงสัยแม้แต่ในทุกวันนี้แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าวิทยาศาสตร์ได้ก้าวไปข้างหน้าตั้งแต่ครั้งนั้น เป็นครั้งแรกที่ผู้คนได้เปิดเผยธรรมชาติที่ไร้กาลเวลาอย่างแท้จริงของคณิตศาสตร์
หลักฐานทางคณิตศาสตร์คืออะไร? ในวิชาคณิตศาสตร์ การพิสูจน์เป็นการให้เหตุผลอันไร้ที่ติซึ่งใช้เฉพาะเทคนิคของตรรกะล้วนๆ (ตรรกะที่บริสุทธิ์ไม่มีอยู่จริง ตรรกะคือการสร้างรูปแบบและความสัมพันธ์แบบสัจพจน์ที่พบในธรรมชาติ)ซึ่งทำให้สามารถสรุปผลได้อย่างชัดเจนเกี่ยวกับความถูกต้องของข้อความทางคณิตศาสตร์อย่างใดอย่างหนึ่งตามความถูกต้องของข้อความทางคณิตศาสตร์อื่น ๆ ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในลักษณะที่คล้ายคลึงกันหรือไม่ต้องการการพิสูจน์เลย (ข้อความพื้นฐานพิเศษความจริงของ ซึ่งในความเห็นทั่วไปมีความชัดเจนในตัวเองเรียกว่าสัจพจน์) . คำสั่งทางคณิตศาสตร์ที่พิสูจน์แล้วมักจะเรียกว่าทฤษฎีบท นี่คือที่ที่ฉันไม่เข้าใจเขา จริงๆ แล้วมีทฤษฎีบทพูดง่ายๆ แต่ไม่ได้รับการพิสูจน์
... แนวคิดทางคณิตศาสตร์เชิงวัตถุควรแสดงเป็นวัตถุที่ไม่มีวันตกยุค เราไม่ควรคิดว่าการดำรงอยู่ของพวกเขาเริ่มต้นในขณะที่พวกเขาปรากฏในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งในจินตนาการของมนุษย์
... ดังนั้น การดำรงอยู่ทางคณิตศาสตร์ไม่เพียงแค่การมีอยู่ของร่างกายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการมีอยู่ที่การรับรู้อย่างมีสติของเราสามารถมอบวัตถุด้วย อย่างไรก็ตาม มันมีความเชื่อมโยงอย่างชัดเจนกับการดำรงอยู่สองรูปแบบสุดท้าย นั่นคือ กับการดำรงอยู่ทางร่างกายและจิตใจ การเชื่อมต่อเป็นแนวคิดทางกายภาพที่สมบูรณ์ Penrose หมายถึงอะไรที่นี่- และการเชื่อมต่อที่สอดคล้องกันนั้นเป็นพื้นฐานที่ลึกลับ
ข้าว. 1.3. สาม "โลก" - คณิตศาสตร์ ร่างกายและจิตใจอย่างสงบ - และปริศนาพื้นฐานสามข้อที่เชื่อมโยงพวกเขา...
... ดังที่แสดงในรูป โครงการ 1.3 โลกทางกายภาพทั้งหมดถูกควบคุมโดยกฎทางคณิตศาสตร์ ในบทต่อๆ ไปของหนังสือเล่มนี้ เราจะเห็นว่ามีหลักฐานที่ชัดเจน (แต่ไม่ครบถ้วน) ที่สนับสนุนมุมมองนี้ หากเราเชื่อในหลักฐานนี้ เราต้องยอมรับว่าทุกสิ่งที่มีอยู่ในจักรวาลทางกายภาพ จนถึงรายละเอียดที่เล็กที่สุด แท้จริงแล้วถูกควบคุมโดยหลักการทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำ - อาจเป็นสมการ ที่นี่ฉันแค่นอนอาบแดดอย่างเงียบ ๆ ....
...ถ้าเป็นเช่นนี้ การกระทำทางกายภาพของเราจะอยู่ภายใต้การควบคุมทางคณิตศาสตร์แบบสากลอย่างสมบูรณ์และสมบูรณ์ แม้ว่า "การควบคุม" นี้ยังคงอนุญาตให้มีพฤติกรรมแบบสุ่มบางอย่าง ซึ่งควบคุมโดยหลักการความน่าจะเป็นที่เข้มงวด
หลายคนเริ่มรู้สึกไม่สบายใจอย่างมากกับสมมติฐานดังกล่าว สำหรับฉันและสำหรับตัวฉันเอง ฉันขอสารภาพว่า ความคิดเหล่านี้ทำให้เกิดความวิตกกังวล
... บางที ในแง่หนึ่ง ทั้งสามโลกไม่ได้แยกจากกันเลย แต่สะท้อนแง่มุมต่าง ๆ ของความจริงพื้นฐานบางอย่าง (ฉันเน้นย้ำ) ที่อธิบายโลกโดยรวม - ความจริงเกี่ยวกับสิ่งที่เราไม่ทำในปัจจุบัน มีแนวคิดน้อยที่สุด - ทำความสะอาด มิสติก....
.................
ปรากฎว่ามีพื้นที่บนหน้าจอที่ไม่สามารถเข้าถึงอนุภาคที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดได้ แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคจะเข้าสู่บริเวณเหล่านี้ได้ค่อนข้างประสบความสำเร็จเมื่อเปิดช่องเดียวเท่านั้น! แม้ว่าจุดจะปรากฏบนหน้าจอทีละจุดในตำแหน่งที่แปล และแม้ว่าการเผชิญหน้าของอนุภาคที่มีหน้าจอแต่ละครั้งจะสัมพันธ์กับการกระทำบางอย่างในการปล่อยอนุภาคจากแหล่งกำเนิด แต่พฤติกรรมของอนุภาคระหว่างแหล่งกำเนิดและ หน้าจอรวมทั้งความคลุมเครือที่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของช่องว่างสองช่องในสิ่งกีดขวางนั้นคล้ายกับพฤติกรรมของคลื่นซึ่งคลื่นเมื่ออนุภาคชนกับหน้าจอจะตรวจจับรอยแยกทั้งสองพร้อมกัน นอกจากนี้ (และนี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับจุดประสงค์ของเราในทันที) ระยะห่างระหว่างขอบบนหน้าจอสอดคล้องกับความยาวคลื่น A ของคลื่นอนุภาคของเรา ซึ่งสัมพันธ์กับโมเมนตัมของอนุภาค p โดยสูตร XXXX เดิม
ทั้งหมดนี้เป็นไปได้ทีเดียว คนขี้ระแวงที่มีสติสัมปชัญญะจะพูด แต่สิ่งนี้ไม่ได้บังคับให้เราระบุโมเมนตัมพลังงานที่ดูไร้สาระกับตัวดำเนินการบางประเภท! ใช่ นั่นคือสิ่งที่ฉันต้องการจะพูด: ผู้ปฏิบัติงานเป็นเพียงรูปแบบการอธิบายปรากฏการณ์ภายในกรอบการทำงานบางอย่างเท่านั้น ไม่ใช่ตัวตนของปรากฏการณ์
แน่นอนว่ามันไม่ได้บังคับเรา แต่เราควรละทิ้งปาฏิหาริย์เมื่อปรากฏแก่เรา ?! ปาฏิหาริย์นี้คืออะไร? เป็นเรื่องมหัศจรรย์ที่ความไร้สาระที่ดูเหมือนไร้สาระของข้อเท็จจริงในการทดลองนี้ (คลื่นกลายเป็นอนุภาคและอนุภาคกลายเป็นคลื่น) สามารถนำเข้าสู่ระบบด้วยความช่วยเหลือของรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่สวยงามซึ่งระบุโมเมนตัมด้วย " ความแตกต่างในพิกัด" และพลังงานด้วย " ความแตกต่างของเวลา
... ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องปกติ แต่เวกเตอร์ของรัฐล่ะ อะไรขัดขวางไม่ให้คุณรับรู้ว่ามันเป็นตัวแทนของความเป็นจริง เหตุใดนักฟิสิกส์จึงมักไม่เต็มใจอย่างยิ่งที่จะรับตำแหน่งทางปรัชญาเช่นนี้ ไม่ใช่แค่นักฟิสิกส์เท่านั้น แต่ผู้ที่มีทุกอย่างตามหลักโลกทัศน์แบบองค์รวมและไม่อยากถูกชักนำให้ใช้เหตุผลแบบไร้เหตุผล
.... หากคุณต้องการ คุณสามารถจินตนาการได้ว่าฟังก์ชันคลื่นของโฟตอนออกจากแหล่งกำเนิดในรูปแบบของแพ็กเก็ตคลื่นขนาดเล็กที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน จากนั้นหลังจากพบกับตัวแยกลำแสงจะแบ่งออกเป็นสองส่วน อันหนึ่งสะท้อนจากตัวแยกส่วน และอีกอันหนึ่งไหลผ่าน ตัวอย่างเช่น ในทิศทางตั้งฉาก เราทำให้ wavefunction แยกออกเป็นสองส่วนในตัวแยกลำแสงแรก... สัจพจน์ที่ 1: ควอนตัมหารไม่ได้ บุคคลที่พูดถึงควอนตัมครึ่งหนึ่งที่อยู่นอกความยาวคลื่นนั้น ข้าพเจ้ารับรู้ด้วยความสงสัยไม่น้อยไปกว่าบุคคลที่สร้างจักรวาลใหม่ด้วยการเปลี่ยนแปลงในสถานะของควอนตัมแต่ละครั้ง สัจพจน์ที่ 2: โฟตอนไม่เปลี่ยนวิถีของมัน และถ้ามันเปลี่ยนไป นี่คือการปล่อยโฟตอนอีกครั้งโดยอิเล็กตรอน เพราะควอนตัมไม่ใช่อนุภาคยืดหยุ่น และไม่มีอะไรที่มันจะกระเด้งออกมา ด้วยเหตุผลบางอย่าง ในคำอธิบายทั้งหมดเกี่ยวกับประสบการณ์ดังกล่าว ทั้งสองสิ่งนี้หลีกเลี่ยงได้ ถึงแม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะมีความหมายพื้นฐานมากกว่าผลที่ได้อธิบายไว้ ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมเพนโรสถึงพูดแบบนี้ เขาต้องรู้เรื่องการหารควอนตัมไม่ได้ ยิ่งกว่านั้น เขาพูดถึงมันในคำอธิบายแบบสองช่อง ในกรณีอัศจรรย์ดังกล่าว เรายังคงต้องพยายามอยู่ในกรอบของสัจพจน์พื้นฐาน และหากขัดแย้งกับประสบการณ์ นี่เป็นโอกาสที่จะคิดให้รอบคอบมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการและการตีความ
ในตอนนี้ อย่างน้อยที่สุดในฐานะแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของโลกควอนตัม คำอธิบายที่น่าสงสัยนี้ ตามที่สถานะควอนตัมวิวัฒนาการตลอดเวลาในรูปของฟังก์ชันคลื่น โดยปกติแล้วจะ "ป้าย" ทั่วทุกพื้นที่ (แต่ด้วยความสามารถในการ โฟกัสในพื้นที่จำกัดมากขึ้น) จากนั้น เมื่อทำการวัด สถานะนี้จะกลายเป็นสิ่งที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นและค่อนข้างแน่นอน
เหล่านั้น. พูดอย่างจริงจังเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่จะละเลงอะไรบางอย่างเป็นเวลาหลายปีแสงโดยมีความเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนแปลงร่วมกันในทันที สิ่งนี้สามารถแสดงเป็นนามธรรมได้อย่างหมดจด - เพื่อรักษาคำอธิบายที่เป็นทางการในแต่ละด้าน แต่ไม่ใช่ในรูปแบบของเอนทิตีจริงบางประเภทซึ่งแสดงโดยธรรมชาติของควอนตัม นี่คือความต่อเนื่องที่ชัดเจนของแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นจริงของการมีอยู่ของรูปแบบทางคณิตศาสตร์

นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันถือว่าทั้งเพนโรสและนักฟิสิกส์ที่เชื่อในพรหมลิขิตที่คล้ายคลึงกันคนอื่น ๆ ด้วยความสงสัยอย่างมาก ทั้งๆ ที่มีอำนาจดังก้องมาก...

ในหนังสือ Dreams of a Final Theory ของ S. Weinberg:
ปรัชญาของกลศาสตร์ควอนตัมไม่เกี่ยวข้องกับการใช้งานจริงจนเราเริ่มสงสัยว่าคำถามเชิงลึกทั้งหมดเกี่ยวกับความหมายของการวัดนั้นว่างเปล่าจริง ๆ ซึ่งเกิดจากความไม่สมบูรณ์ของภาษาของเรา ซึ่งถูกสร้างขึ้นในโลกที่ควบคุมโดยกฎของ ฟิสิกส์คลาสสิก

ในบทความ ท้องที่คืออะไร และเหตุใดจึงไม่อยู่ในโลกควอนตัม โดยที่ปัญหาถูกสรุปโดยอิงจากเหตุการณ์ล่าสุดโดย Alexander Lvovsky พนักงานของ RCC และศาสตราจารย์ที่ University of Calgary:
ความไม่เป็นไปตามท้องถิ่นของควอนตัมมีอยู่เฉพาะภายในกรอบของการตีความกลศาสตร์ควอนตัมในโคเปนเฮเกนเท่านั้น ตามนั้น เมื่อวัดสถานะควอนตัม มันจะยุบ หากเราใช้การตีความจากหลายโลกเป็นพื้นฐาน ซึ่งบอกว่าการวัดของรัฐนั้นขยายการซ้อนทับไปยังผู้สังเกตเท่านั้น จะไม่มีความเป็นท้องถิ่น นี่เป็นเพียงภาพลวงตาของผู้สังเกตการณ์ "ไม่รู้" ว่าเขาเข้าสู่สถานะพัวพันกับอนุภาคที่ปลายอีกด้านของเส้นควอนตัม

ข้อสรุปบางส่วนจากบทความและการอภิปรายที่มีอยู่แล้ว
ในปัจจุบัน มีการตีความระดับความซับซ้อนที่แตกต่างกันมากมาย ไม่เพียงแต่พยายามอธิบายปรากฏการณ์ของการพัวพันและ "ผลกระทบที่ไม่ใช่ในท้องถิ่น" อื่นๆ แต่ยังเพื่ออธิบายสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติ (กลไก) ของปรากฏการณ์เหล่านี้ เช่น สมมติฐาน ยิ่งไปกว่านั้น ความคิดเห็นเหนือกว่านั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงบางสิ่งในหัวข้อนี้ แต่เป็นไปได้ที่จะพึ่งพาการทำให้เป็นทางการบางอย่างเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม รูปแบบเดียวกันเหล่านี้สามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยการโน้มน้าวใจเท่าๆ กันที่ล่ามต้องการ จนถึงการอธิบายการเกิดขึ้นของจักรวาลใหม่ทุกครั้ง ในช่วงเวลาของความไม่แน่นอนของควอนตัม และเนื่องจากช่วงเวลาดังกล่าวเกิดขึ้นระหว่างการสังเกต จากนั้นจึงนำสติ - เป็นผู้มีส่วนร่วมโดยตรงในปรากฏการณ์ควอนตัม
สำหรับเหตุผลโดยละเอียด - เหตุใดวิธีการนี้จึงดูผิดทั้งหมด - ดูบทความ Heuristics
ดังนั้น เมื่อใดก็ตามที่นักคณิตศาสตร์เจ๋งๆ คนอื่นเริ่มพิสูจน์บางอย่าง เช่น เอกภาพของธรรมชาติของปรากฏการณ์สองปรากฏการณ์ที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง โดยอิงจากความคล้ายคลึงกันของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของพวกมัน (เช่น กฎของคูลอมบ์และกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน) หรือ "อธิบาย" ควอนตัมพัวพันโดย " มิติ" พิเศษโดยไม่ต้องจินตนาการถึงศูนย์รวมที่แท้จริงของมัน (หรือการดำรงอยู่ของเส้นเมอริเดียนในพิธีการของฉัน Earthlings) ฉันจะให้มันพร้อม :)

ควอนตัมพัวพัน

ควอนตัมพัวพัน (พัวพัน) (eng. Entanglement) - ปรากฏการณ์เชิงกลของควอนตัมซึ่งต้องอธิบายสถานะควอนตัมของวัตถุสองชิ้นขึ้นไปที่สัมพันธ์กันแม้ว่าวัตถุแต่ละชิ้นจะถูกแยกออกจากกันในอวกาศ เป็นผลให้มีความสัมพันธ์ระหว่างการสังเกต คุณสมบัติทางกายภาพวัตถุ ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะเตรียมอนุภาคสองตัวที่อยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน เพื่อที่ว่าเมื่อสังเกตอนุภาคหนึ่งในสถานะที่มีการหมุนขึ้น การหมุนของอีกอนุภาคหนึ่งจะลดลง และในทางกลับกัน แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่า ตามกลศาสตร์ควอนตัม ทำนายว่าทิศทางใดที่ได้รับในแต่ละครั้งเป็นไปไม่ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ดูเหมือนว่าการวัดที่ทำกับระบบหนึ่งจะมีผลทันทีกับระบบที่พัวพันกับมัน อย่างไรก็ตาม สิ่งที่มีความหมายโดยข้อมูลในความหมายแบบคลาสสิกยังไม่สามารถถ่ายทอดผ่านสิ่งกีดขวางได้เร็วกว่าความเร็วแสง
ก่อนหน้านี้ คำว่า "พัวพัน" เดิมได้รับการแปลในความหมายตรงกันข้าม - เป็นการพัวพัน แต่ความหมายของคำคือการรักษาการเชื่อมต่อแม้หลังจากชีวประวัติที่ซับซ้อนของอนุภาคควอนตัม ดังนั้นเมื่อมีการเชื่อมต่อระหว่างสองอนุภาคในขดลวดของระบบทางกายภาพ โดยการ "ดึง" อนุภาคหนึ่ง จึงสามารถกำหนดอีกอนุภาคหนึ่งได้

การพัวพันกันของควอนตัมเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีในอนาคต เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเข้ารหัสควอนตัม และยังถูกใช้ในการทดลองการเคลื่อนย้ายควอนตัมด้วย ในทางทฤษฎีและเชิงปรัชญา ปรากฏการณ์นี้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ปฏิวัติวงการมากที่สุดของทฤษฎีควอนตัม เนื่องจากจะเห็นได้ว่าความสัมพันธ์ที่ทำนายโดยกลศาสตร์ควอนตัมนั้นเข้ากันไม่ได้กับแนวคิดของท้องที่ที่ดูเหมือนชัดเจน โลกแห่งความจริงซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของระบบสามารถส่งผ่านสภาพแวดล้อมใกล้เคียงเท่านั้น มุมมองที่แตกต่างกันของสิ่งที่เกิดขึ้นจริงระหว่างกระบวนการพัวพันทางกลควอนตัมนำไปสู่การตีความกลศาสตร์ควอนตัมที่แตกต่างกัน

พื้นหลัง

ในปี 1935 Einstein, Podolsky และ Rosen ได้คิดค้น Einstein-Podolsky-Rosen Paradox ที่มีชื่อเสียง ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากลศาสตร์ควอนตัมกลายเป็นทฤษฎีที่ไม่เกี่ยวกับท้องถิ่นเนื่องจากการเชื่อมต่อ เรารู้ว่าไอน์สไตน์เยาะเย้ยการเชื่อมต่อโดยเรียกมันว่า "ฝันร้ายในระยะไกล โดยธรรมชาติแล้ว การเชื่อมต่อที่ไม่ใช่ในท้องถิ่นได้หักล้างสมมติฐานของ TO เกี่ยวกับความเร็วที่จำกัดของแสง (การส่งสัญญาณ)

ในทางกลับกัน กลศาสตร์ควอนตัมสามารถทำนายผลการทดลองได้ดีเยี่ยม และในความเป็นจริง แม้แต่ความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นก็ได้รับการสังเกตเนื่องจากปรากฏการณ์พัวพัน มีวิธีหนึ่งที่ดูเหมือนว่าจะประสบความสำเร็จในการอธิบายการพัวพันควอนตัม ซึ่งเป็นแนวทาง "ทฤษฎีตัวแปรที่ซ่อนอยู่" ซึ่งพารามิเตอร์ทางจุลทรรศน์บางตัวแต่ไม่ทราบค่ามีส่วนรับผิดชอบต่อความสัมพันธ์ อย่างไรก็ตาม ในปี 1964 เจ.เอส. เบลล์ ได้แสดงให้เห็นว่ายังคงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างทฤษฎีท้องถิ่นที่ "ดี" ด้วยวิธีนี้ นั่นคือ ความพัวพันที่ทำนายโดยกลศาสตร์ควอนตัมสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างการทดลองกับผลลัพธ์ที่ทำนายโดยทฤษฎีต่างๆ มากมาย กับท้องถิ่น ตัวเลือกที่ซ่อนอยู่. ผลการทดลองครั้งต่อๆ มายืนยันได้อย่างน่าทึ่งเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม การตรวจสอบบางรายการแสดงให้เห็นว่ามีคอขวดจำนวนมากในการทดลองเหล่านี้ แต่โดยทั่วไปแล้วเป็นที่ยอมรับว่าไม่มีคอขวดที่มีนัยสำคัญ

การเชื่อมต่อมีความสัมพันธ์ที่น่าสนใจกับหลักการสัมพัทธภาพ ซึ่งระบุว่าข้อมูลไม่สามารถเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้เร็วกว่าความเร็วของแสง แม้ว่าทั้งสองระบบอาจจะแยกจากกัน ระยะไกลและพัวพันไปพร้อม ๆ กัน ถ่ายทอดผ่านสายสัมพันธ์ ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เป็นไปไม่ได้ ดังนั้น เวรกรรมจึงไม่ถูกรบกวนโดยสิ่งกีดขวาง สิ่งนี้เกิดขึ้นด้วยเหตุผลสองประการ:
1. ผลลัพธ์ของการวัดในกลศาสตร์ควอนตัมมีความน่าจะเป็นโดยพื้นฐาน
2. ทฤษฎีบทการโคลนสถานะควอนตัมห้ามการตรวจสอบทางสถิติของรัฐที่พัวพัน

สาเหตุของอิทธิพลของอนุภาค

ในโลกของเรา มีสถานะพิเศษของอนุภาคควอนตัมหลายตัว - สถานะพัวพันซึ่งมีการสังเกตสหสัมพันธ์ของควอนตัม (โดยทั่วไป สหสัมพันธ์คือความสัมพันธ์ระหว่างเหตุการณ์ที่อยู่เหนือระดับของความบังเอิญแบบสุ่ม) ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถตรวจพบได้ในการทดลอง ซึ่งทำครั้งแรกเมื่อ 20 ปีที่แล้ว และปัจจุบันใช้เป็นประจำในการทดลองต่างๆ ในโลกคลาสสิก (ซึ่งไม่ใช่ควอนตัม) มีความสัมพันธ์สองประเภท - เมื่อเหตุการณ์หนึ่งเป็นสาเหตุของอีกเหตุการณ์หนึ่ง หรือเมื่อทั้งสองมีสาเหตุร่วมกัน ในทฤษฎีควอนตัม มีความสัมพันธ์ประเภทที่สามเกิดขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับคุณสมบัติที่ไม่ใช่เฉพาะของสถานะพัวพันของอนุภาคหลายตัว ความสัมพันธ์ประเภทที่สามนี้เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการโดยใช้การเปรียบเทียบในครัวเรือนที่คุ้นเคย หรือบางทีความสัมพันธ์ของควอนตัมเหล่านี้อาจเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ใหม่ที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน เนื่องจากอนุภาคที่พัวพัน (และมีเพียงพวกเขาเท่านั้น) ที่มีอิทธิพลต่อกันและกัน?

ทันทีที่เน้นย้ำถึง "ความผิดปกติ" ของการปฏิสัมพันธ์เชิงสมมุติฐานดังกล่าว สหสัมพันธ์ควอนตัมจะสังเกตได้แม้ว่าการตรวจจับอนุภาคสองชิ้นที่แยกจากกันด้วยระยะห่างขนาดใหญ่จะเกิดขึ้นพร้อมกัน (ภายในขอบเขตของข้อผิดพลาดในการทดลอง) ซึ่งหมายความว่าหากเกิดปฏิกิริยาดังกล่าว จะต้องเผยแพร่ในกรอบอ้างอิงของห้องปฏิบัติการอย่างรวดเร็วอย่างยิ่งที่ความเร็ว superluminal และจากสิ่งนี้ย่อมตามมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ว่าในกรอบอ้างอิงอื่น ๆ ปฏิสัมพันธ์นี้โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นทันทีและจะกระทำจากอนาคตสู่อดีต (แม้ว่าจะไม่ละเมิดหลักการของเวรกรรมก็ตาม)

สาระสำคัญของการทดลอง

เรขาคณิตของการทดลอง โฟตอนที่พันกันถูกสร้างขึ้นในเจนีวา จากนั้นโฟตอนก็ถูกส่งไปตาม สายไฟเบอร์ออปติกที่มีความยาวเท่ากัน (ทำเครื่องหมายด้วยสีแดง) ลงในตัวรับสัญญาณสองตัว (ทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษร APD) โดยเว้นระยะห่าง 18 กม. ภาพจากบทความที่เป็นปัญหาใน Nature

แนวคิดของการทดลองมีดังนี้: เราสร้างโฟตอนพัวพันสองอันและส่งไปยังเครื่องตรวจจับสองเครื่องให้ห่างกันมากที่สุด (ในการทดลองที่อธิบายไว้ ระยะห่างระหว่างเครื่องตรวจจับทั้งสองคือ 18 กม.) ในกรณีนี้ เราสร้างเส้นทางของโฟตอนไปยังเครื่องตรวจจับให้เหมือนกันมากที่สุด เพื่อให้ช่วงเวลาของการตรวจจับอยู่ใกล้ที่สุด ในงานนี้ ช่วงเวลาการตรวจจับใกล้เคียงกับความแม่นยำประมาณ 0.3 นาโนวินาที ความสัมพันธ์ของควอนตัมยังคงถูกสังเกตภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ดังนั้น หากเราคิดว่าพวกมัน "ทำงาน" เนื่องจากการโต้ตอบที่อธิบายข้างต้น ความเร็วของมันควรจะเกินความเร็วแสงเป็นแสนเท่า
อันที่จริงการทดลองดังกล่าวเคยดำเนินการโดยกลุ่มเดียวกันมาก่อน ความแปลกใหม่ของงานนี้เป็นเพียงการทดลองที่กินเวลานานเท่านั้น มีการสังเกตสหสัมพันธ์ควอนตัมอย่างต่อเนื่องและไม่ได้หายไปทุกช่วงเวลาของวัน
ทำไมมันถึงสำคัญ? หากมีการโต้ตอบตามสมมุติฐานโดยสื่อบางอย่าง สื่อนี้จะมีกรอบอ้างอิงที่แตกต่างออกไป เนื่องจากการหมุนของโลก หน้าต่างอ้างอิงของห้องปฏิบัติการจึงเคลื่อนที่สัมพันธ์กับหน้าต่างอ้างอิงนี้ด้วยความเร็วที่ต่างกัน ซึ่งหมายความว่าช่วงเวลาระหว่างสองเหตุการณ์ในการตรวจจับโฟตอนสองตัวจะแตกต่างกันสำหรับตัวกลางนี้ตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จะมีช่วงเวลาที่ทั้งสองเหตุการณ์สำหรับสภาพแวดล้อมนี้ดูเหมือนจะเกิดขึ้นพร้อมกัน (อย่างไรก็ตาม ในที่นี้ ข้อเท็จจริงจากทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกใช้ว่าเหตุการณ์สองเหตุการณ์พร้อมกันจะเกิดพร้อมกันในกรอบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมดที่เคลื่อนที่ตั้งฉากกับเส้นที่เชื่อมต่อกัน)

หากความสัมพันธ์ของควอนตัมเกิดขึ้นเนื่องจากการโต้ตอบตามสมมุติฐานที่อธิบายไว้ข้างต้น และหากอัตราการโต้ตอบนี้มีขอบเขตจำกัด (แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่ตามอำเภอใจ) ในขณะนี้ ความสัมพันธ์ก็จะหายไป ดังนั้นการสังเกตความสัมพันธ์อย่างต่อเนื่องในระหว่างวันจะปิดความเป็นไปได้นี้อย่างสมบูรณ์ และการทำซ้ำของการทดลองในช่วงเวลาต่างๆ ของปี จะเป็นการปิดสมมติฐานนี้ แม้ว่าจะมีการโต้ตอบที่รวดเร็วอย่างไม่สิ้นสุดในกรอบอ้างอิงที่เลือกเอง

น่าเสียดายที่สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของการทดสอบ ในการทดลองนี้ เพื่อที่จะบอกว่าสังเกตความสัมพันธ์ได้จริง จำเป็นต้องสะสมสัญญาณเป็นเวลาหลายนาที การหายไปของความสัมพันธ์ ตัวอย่างเช่น 1 วินาที การทดลองนี้ไม่สามารถสังเกตได้ นั่นคือเหตุผลที่ผู้เขียนไม่สามารถปิดปฏิสัมพันธ์สมมุติฐานได้อย่างสมบูรณ์ แต่ได้รับการ จำกัด ความเร็วของการแพร่กระจายในกรอบอ้างอิงที่เลือกซึ่งแน่นอนว่าลดมูลค่าของผลลัพธ์ที่ได้รับอย่างมาก

อาจจะ...?

ผู้อ่านอาจถามว่า: อย่างไรก็ตาม หากมีความเป็นไปได้ตามสมมุติฐานที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่การทดลองเพียงมองข้ามไปเพราะความไม่สมบูรณ์ หมายความว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ถูกต้องหรือไม่? สามารถใช้เอฟเฟกต์นี้สำหรับการส่งข้อมูล superluminal หรือแม้แต่การเคลื่อนที่ในอวกาศได้หรือไม่?

เลขที่ ปฏิสัมพันธ์สมมุติที่อธิบายข้างต้นโดยการก่อสร้างมีจุดประสงค์เพียงอย่างเดียว - นี่คือ "เกียร์" ที่ทำให้ควอนตัมสหสัมพันธ์ "ทำงาน" แต่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าด้วยความช่วยเหลือของควอนตัมสหสัมพันธ์ มันเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งข้อมูลได้เร็วกว่าความเร็วของแสง ดังนั้น ไม่ว่ากลไกของความสัมพันธ์ของควอนตัมจะเป็นอย่างไร ก็ไม่สามารถละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพได้
© Igor Ivanov

ดู สนามบิด
พื้นฐานของโลกที่ละเอียดอ่อน - สนามสูญญากาศและแรงบิดทางกายภาพ สี่.

การพัวพันของควอนตัม

การแปล

การพัวพันกับควอนตัมเป็นหนึ่งในแนวคิดที่ซับซ้อนที่สุดในวิทยาศาสตร์ แต่หลักการพื้นฐานนั้นเรียบง่าย และถ้าคุณเข้าใจมัน ความพัวพันจะเปิดทางให้เข้าใจแนวคิดต่างๆ เช่น โลกมากมายในทฤษฎีควอนตัม

รัศมีแห่งความลึกลับที่น่าหลงใหลล้อมรอบแนวคิดเรื่องควอนตัมพัวพัน รวมถึงการอ้างสิทธิ์ที่เกี่ยวข้อง (อย่างใด) ของทฤษฎีควอนตัมว่าต้องมี "โลกมากมาย" และแก่นแท้ของพวกมัน สิ่งเหล่านี้คือแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่มีความหมายทางโลกและการประยุกต์ใช้เฉพาะ ฉันอยากจะอธิบายแนวความคิดเกี่ยวกับความพัวพันและโลกต่างๆ อย่างเรียบง่ายและชัดเจนเหมือนที่ฉันรู้จักด้วยตนเอง

ฉัน

คิดว่าการพัวพันเป็นปรากฏการณ์เฉพาะสำหรับกลศาสตร์ควอนตัม แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น อันที่จริง มันจะเป็นที่เข้าใจได้มากกว่านี้ (แม้ว่าจะเป็นแนวทางที่ไม่ธรรมดา) ในการเริ่มต้นด้วยการพัวพันแบบเรียบง่ายที่ไม่ใช่ควอนตัม (คลาสสิก) สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถแยกรายละเอียดปลีกย่อยที่เกี่ยวข้องกับการพัวพันกับความแปลกประหลาดอื่น ๆ ของทฤษฎีควอนตัม

ความยุ่งเหยิงปรากฏขึ้นในสถานการณ์ที่เรามีข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับสถานะของสองระบบ ตัวอย่างเช่น สองอ็อบเจ็กต์สามารถกลายเป็นระบบของเราได้ - เรียกมันว่า kaons "K" จะหมายถึงวัตถุ "คลาสสิค" แต่ถ้าคุณอยากจะจินตนาการถึงสิ่งที่เป็นรูปธรรมและน่ารื่นรมย์จริงๆ ลองนึกภาพว่านี่คือเค้ก

คานของเราจะมีรูปร่างสองแบบ คือ สี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือทรงกลม และรูปร่างเหล่านี้จะบ่งบอกถึงสถานะที่เป็นไปได้ จากนั้นสถานะร่วมสี่ประการที่เป็นไปได้ของสองคาออนจะเป็น: (สี่เหลี่ยมจัตุรัส) (สี่เหลี่ยมจัตุรัส วงกลม) (วงกลม สี่เหลี่ยมจัตุรัส) (วงกลม วงกลม) ตารางแสดงความน่าจะเป็นของระบบที่อยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งจากสี่รายการ

เราจะบอกว่าคาออนนั้น "เป็นอิสระ" หากความรู้เกี่ยวกับสถานะของหนึ่งในนั้นไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของอีกอันหนึ่งแก่เรา และตารางนี้มีคุณสมบัติดังกล่าว ถ้าเค้กก้อนแรกเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เราก็ยังไม่รู้รูปร่างของก้อนที่สอง ตรงกันข้าม รูปร่างของวินาทีไม่ได้บอกเราเกี่ยวกับรูปร่างของรูปร่างแรก

ในทางกลับกัน เราบอกว่าคาออนสองอันพันกัน ถ้าข้อมูลเกี่ยวกับอันหนึ่งช่วยปรับปรุงความรู้ของเราเกี่ยวกับอีกอันหนึ่ง เม็ดที่สองจะแสดงให้เราเห็นการพัวพันที่รุนแรง ในกรณีนี้ถ้าคานแรกเป็นวงกลม เราจะรู้ว่าตัวที่สองเป็นวงกลมด้วย และถ้าคานแรกเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส คานที่สองก็จะเท่ากัน เมื่อรู้รูปร่างของอันหนึ่งแล้ว เราสามารถกำหนดรูปร่างของอีกอันหนึ่งได้โดยไม่ซ้ำกัน

ความพัวพันรุ่นควอนตัมในความเป็นจริงเหมือนกัน - มันคือการขาดความเป็นอิสระ ในทฤษฎีควอนตัม สถานะต่างๆ ถูกอธิบายโดยวัตถุทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าฟังก์ชันคลื่น กฎที่รวมฟังก์ชันคลื่นกับความเป็นไปได้ทางกายภาพทำให้เกิดความซับซ้อนที่น่าสนใจมาก ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง แต่แนวคิดพื้นฐานของความรู้ที่พันกันที่เราแสดงให้เห็นสำหรับกรณีคลาสสิกยังคงเหมือนเดิม

แม้ว่าเค้กจะไม่ถือว่าเป็นระบบควอนตัม แต่การพัวพันในระบบควอนตัมนั้นเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น หลังจากการชนกันของอนุภาค ในทางปฏิบัติ รัฐที่ไม่พันกัน (อิสระ) ถือได้ว่าเป็นข้อยกเว้นที่หายาก เนื่องจากมีความสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างกันระหว่างปฏิสัมพันธ์ของระบบ

พิจารณาตัวอย่างเช่นโมเลกุล ประกอบด้วยระบบย่อย - โดยเฉพาะอิเล็กตรอนและนิวเคลียส สถานะพลังงานขั้นต่ำของโมเลกุลซึ่งมักจะตั้งอยู่นั้นเป็นสถานะที่พัวพันกันสูงของอิเล็กตรอนและนิวเคลียส เนื่องจากการจัดเรียงของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบเหล่านี้จะไม่เป็นอิสระ เมื่อนิวเคลียสเคลื่อนที่ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปด้วย

ลองกลับไปที่ตัวอย่างของเรา ถ้าเราเขียน Φ■, Φ● เป็นฟังก์ชันคลื่นที่อธิบายระบบ 1 ในสถานะกำลังสองหรือรูปทรงกลม และ ψ■, ψ● สำหรับฟังก์ชันคลื่นที่อธิบายระบบ 2 ในสถานะกำลังสองหรือรูปทรงกลม จากนั้นในตัวอย่างการทำงานของเรา สถานะทั้งหมดสามารถอธิบายได้ , อย่างไร:

อิสระ: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

พันกัน: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

เวอร์ชันอิสระสามารถเขียนได้ดังนี้:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

สังเกตว่าในกรณีหลัง วงเล็บแยกระบบที่หนึ่งและที่สองออกเป็นส่วนอิสระอย่างชัดเจนอย่างไร

มีหลายวิธีในการสร้างรัฐพัวพัน หนึ่งคือการวัดระบบคอมโพสิตที่ให้ข้อมูลบางส่วนแก่คุณ เป็นไปได้ที่จะรู้ ตัวอย่างเช่น สองระบบตกลงที่จะอยู่ในรูปแบบเดียวกันโดยไม่ทราบว่าพวกเขาเลือกรูปแบบใด แนวคิดนี้จะมีความสำคัญในภายหลัง

ผลกระทบที่เป็นลักษณะเฉพาะมากขึ้นของการพัวพันกับควอนตัม เช่น Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) และผลกระทบของ Greenberg-Horn-Seilinger (GHZ) เกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์กับสมบัติอื่นของทฤษฎีควอนตัมที่เรียกว่า "หลักการเสริม" เพื่อหารือเกี่ยวกับ EPR และ GHZ ให้ฉันแนะนำคุณเกี่ยวกับหลักการนี้ก่อน

ถึงจุดนี้เราจินตนาการว่า kaons มีสองรูปร่าง (สี่เหลี่ยมและกลม) ตอนนี้ลองนึกดูว่ามีสองสีคือสีแดงและสีน้ำเงิน เมื่อพิจารณาถึงระบบคลาสสิกเช่นเค้ก คุณสมบัติเพิ่มเติมนี้จะหมายความว่า kaon สามารถมีอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งที่เป็นไปได้ ได้แก่ สี่เหลี่ยมสีแดง วงกลมสีแดง สี่เหลี่ยมสีน้ำเงิน และวงกลมสีน้ำเงิน

แต่เค้กควอนตัมเป็นเค้กควอนตัม... หรือควอนตั้น... พวกมันมีพฤติกรรมแตกต่างกันมาก ความจริงที่ว่าควอนตันในบางสถานการณ์สามารถมีได้ แบบต่างๆและสีไม่ได้แปลว่ามีทั้งรูปทรงและสีไปพร้อมกันเสมอไป อันที่จริง สามัญสำนึกที่ไอน์สไตน์เรียกร้องจากความเป็นจริงทางกายภาพนั้นไม่ตรงกับข้อเท็จจริงจากการทดลอง ดังที่เราจะได้เห็นในไม่ช้านี้

เราสามารถวัดรูปร่างของควอนตันได้ แต่ในการทำเช่นนั้น เราจะสูญเสียข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับสีของมัน หรือเราสามารถวัดสีแต่สูญเสียข้อมูลเกี่ยวกับรูปร่างของมัน ตามทฤษฎีควอนตัม เราไม่สามารถวัดทั้งรูปร่างและสีได้ในเวลาเดียวกัน ไม่มีใครมองว่าความเป็นจริงของควอนตัมสมบูรณ์ เราต้องคำนึงถึงรูปภาพที่แตกต่างกันและไม่ซ้ำกันมากมายซึ่งแต่ละภาพมีความคิดที่ไม่สมบูรณ์ในสิ่งที่เกิดขึ้น นี่คือแก่นแท้ของหลักการของการเติมเต็ม เช่นที่ Niels Bohr เป็นผู้กำหนด

ด้วยเหตุนี้ ทฤษฎีควอนตัมจึงบังคับให้เราระมัดระวังในการกำหนดคุณสมบัติตามความเป็นจริงทางกายภาพ เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้ง ต้องตระหนักว่า:

ไม่มีทรัพย์สินถ้าไม่ได้วัด
การวัดเป็นกระบวนการที่ใช้งานอยู่ซึ่งจะเปลี่ยนระบบที่กำลังวัด

II

ตอนนี้เราอธิบายภาพประกอบสองตัวอย่างที่เป็นแบบอย่างแต่ไม่ใช่แบบคลาสสิกของความแปลกประหลาดของทฤษฎีควอนตัม ทั้งสองได้รับการทดสอบในการทดลองที่เข้มงวด (ในการทดลองจริง ผู้คนไม่ได้วัดรูปร่างและสีของเค้ก แต่วัดโมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอน)

Albert Einstein, Boris Podolsky และ Nathan Rosen (EPR) บรรยายถึงผลกระทบอันน่าทึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อระบบควอนตัมสองระบบพันกัน เอฟเฟกต์ EPR ผสมผสานรูปแบบควอนตัมพัวพันรูปแบบพิเศษที่ทำได้ในการทดลองกับหลักการเสริม

คู่ EPR ประกอบด้วยควอนตันสองตัว ซึ่งแต่ละตัวสามารถวัดเป็นรูปร่างหรือสีได้ (แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง) สมมติว่าเรามีคู่ดังกล่าวหลายคู่ ซึ่งเหมือนกันทั้งหมด และเราสามารถเลือกการวัดที่เราใช้กับส่วนประกอบได้ ถ้าเราวัดรูปร่างของหนึ่งในสมาชิกของคู่ EPR เราน่าจะได้สี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือวงกลมเท่ากัน หากเราวัดสี ด้วยความน่าจะเป็นเท่ากัน เราจะได้สีแดงหรือสีน้ำเงิน

ผลกระทบที่น่าสนใจซึ่งดูขัดแย้งกับ EPR เกิดขึ้นเมื่อเราวัดทั้งสองสมาชิกของทั้งคู่ เมื่อเราวัดสีของสมาชิกทั้งสองหรือรูปร่าง เราจะพบว่าผลลัพธ์ตรงกันเสมอ นั่นคือ หากเราพบว่าหนึ่งในนั้นเป็นสีแดง แล้ววัดสีของวินาทีนั้น เราก็พบว่ามันเป็นสีแดง เป็นต้น ในทางกลับกัน หากเราวัดรูปร่างของสีหนึ่งและสีของอีกสีหนึ่ง จะไม่มีการสังเกตความสัมพันธ์ นั่นคือถ้าอันแรกเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส อันที่สองที่มีความน่าจะเป็นเท่ากันอาจเป็นสีน้ำเงินหรือสีแดง

ตามทฤษฎีควอนตัม เราจะได้ผลลัพธ์ดังกล่าวแม้ว่าทั้งสองระบบจะถูกแยกจากกันด้วยระยะทางที่ใหญ่โตและการวัดจะทำเกือบพร้อมกัน การเลือกประเภทการวัดในสถานที่หนึ่งดูเหมือนจะส่งผลต่อสถานะของระบบที่อื่น "การกระทำอันน่าสะพรึงกลัวในระยะไกล" ตามที่ไอน์สไตน์เรียกว่า ดูเหมือนว่าจะต้องมีการส่งข้อมูล - ในกรณีของเรา ข้อมูลเกี่ยวกับการวัดที่ดำเนินการ - ด้วยความเร็วที่เร็วกว่าความเร็วแสง

แต่มันคือ? จนกว่าฉันจะรู้ว่าผลลัพธ์ของคุณเป็นอย่างไร ฉันไม่รู้ว่าจะคาดหวังอะไร ฉันได้รับข้อมูลที่เป็นประโยชน์เมื่อได้รับผลลัพธ์ ไม่ใช่เมื่อคุณทำการวัด และข้อความใดๆ ที่มีผลลัพธ์ที่คุณได้รับจะต้องส่งในลักษณะทางกายภาพ ช้ากว่าความเร็วแสง

ด้วยการศึกษาเพิ่มเติม ความขัดแย้งจะยิ่งถูกทำลาย ลองพิจารณาสถานะของระบบที่สอง ถ้าการวัดครั้งแรกให้สีแดง ถ้าเราตัดสินใจวัดสีของควอนตันที่สอง เราจะได้สีแดง แต่โดยหลักการของการเกื้อกูลกัน ถ้าเราตัดสินใจที่จะวัดรูปร่างของมันเมื่อมันอยู่ในสถานะ "สีแดง" เราจะมีโอกาสเท่ากันที่จะได้สี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือวงกลม ดังนั้นผลลัพธ์ของ EPR จึงถูกกำหนดไว้อย่างมีเหตุผล นี่เป็นเพียงการบอกเล่าถึงหลักการเสริมเติม

ไม่มีความขัดแย้งในความจริงที่ว่าเหตุการณ์ที่อยู่ห่างไกลมีความสัมพันธ์กัน เพราะหากเราใส่ถุงมืออันใดอันหนึ่งจากคู่หนึ่งลงในกล่องแล้วส่งไปยังส่วนต่างๆ ของโลก ก็ไม่น่าแปลกใจที่การดูในกล่องเดียว ฉันสามารถระบุได้ว่าถุงมืออีกข้างหนึ่งเหมาะสำหรับมือใด ในทำนองเดียวกัน ในทุกกรณี ความสัมพันธ์ของคู่ EPR จะต้องได้รับการแก้ไขเมื่อพวกเขาอยู่ใกล้ ๆ เพื่อให้สามารถทนต่อการแยกที่ตามมาราวกับว่าพวกเขามีหน่วยความจำ ความแปลกประหลาดของ EPR Paradox นั้นไม่ได้อยู่ในความเป็นไปได้ที่จะมีความสัมพันธ์กัน แต่อยู่ในความเป็นไปได้ของการรักษามันไว้ในรูปแบบของการเพิ่มเติม

สาม

Daniel Greenberger, Michael Horn และ Anton Zeilinger ค้นพบอีกตัวอย่างที่ดีของการพัวพันควอนตัม ประกอบด้วยควอนตันสามตัวของเรา ซึ่งอยู่ในสถานะพัวพันที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ (สถานะ GHZ) เราแจกจ่ายแต่ละรายการให้กับผู้ทดลองทางไกลที่แตกต่างกัน แต่ละคนเลือกอย่างอิสระและสุ่มว่าจะวัดสีหรือรูปร่างแล้วบันทึกผลลัพธ์ การทดลองซ้ำหลายครั้ง แต่มักจะมีสามควอนตันในสถานะ GHZ

ผู้ทดลองแต่ละคนจะได้รับผลลัพธ์แบบสุ่ม โดยการวัดรูปร่างของควอนตัน เขาจะได้สี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือวงกลมที่มีความน่าจะเป็นเท่ากัน เมื่อวัดสีของควอนตัน เขาได้สีแดงหรือสีน้ำเงินด้วยความน่าจะเป็นเท่ากัน ในขณะที่ทุกอย่างเป็นปกติ

แต่เมื่อผู้ทดลองรวมตัวกันและเปรียบเทียบผลลัพธ์ การวิเคราะห์เผยให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ สมมติว่าเราเรียกรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสีแดงว่า "ชนิด" และวงกลมและ สีฟ้า- "ความชั่วร้าย". ผู้ทดลองพบว่าหากสองคนตัดสินใจวัดรูปร่าง และคนที่สามเลือกสี การวัด 0 หรือ 2 ค่าจะเป็น "ความชั่วร้าย" (เช่น กลมหรือสีน้ำเงิน) แต่ถ้าทั้งสามคนตัดสินใจวัดสี การวัด 1 หรือ 3 อย่างถือว่าชั่วร้าย กลศาสตร์ควอนตัมทำนายสิ่งนี้ และนั่นคือสิ่งที่จะเกิดขึ้น

คำถาม: จำนวนความชั่วร้ายเป็นจำนวนเท่ากันหรือคี่? ความเป็นไปได้ทั้งสองจะเกิดขึ้นในมิติที่ต่างกัน เราต้องทิ้งประเด็นนี้ มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะพูดถึงปริมาณของความชั่วร้ายในระบบโดยไม่คำนึงถึงวิธีการวัด และสิ่งนี้นำไปสู่ความขัดแย้ง

เอฟเฟกต์ GHZ ตามที่นักฟิสิกส์ Sidney Colman อธิบายคือ "การตบหน้ากลศาสตร์ควอนตัม" มันทำลายความคาดหวังที่เป็นนิสัยและเรียนรู้ว่าระบบทางกายภาพมีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดยไม่ขึ้นกับการวัด หากเป็นกรณีนี้ ความสมดุลของความดีและความชั่วจะไม่ขึ้นอยู่กับการเลือกประเภทการวัด เมื่อคุณยอมรับการมีอยู่ของเอฟเฟกต์ GHZ คุณจะไม่ลืมมัน และขอบเขตอันไกลโพ้นของคุณจะกว้างขึ้น

IV

สำหรับตอนนี้ เรากำลังพูดถึงวิธีที่การพัวพันกันป้องกันไม่ให้เรากำหนดสถานะอิสระที่ไม่ซ้ำกันให้กับควอนตันหลายตัว เหตุผลเดียวกันนี้ใช้กับการเปลี่ยนแปลงหนึ่งควอนตันที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

เรากำลังพูดถึง "เรื่องพัวพัน" เมื่อเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดสถานะบางอย่างให้กับระบบในแต่ละช่วงเวลา เช่นเดียวกับที่เราแยกแยะความเป็นไปได้ในการพัวพันแบบดั้งเดิม เรายังสามารถสร้างประวัติศาสตร์ที่พันกันได้โดยการวัดที่รวบรวมข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับเหตุการณ์ในอดีต ในเรื่องที่พันกันง่ายที่สุด เรามีควอนตันหนึ่งตัวที่เราศึกษา ณ จุดที่แตกต่างกันสองจุดในเวลา เราสามารถจินตนาการถึงสถานการณ์ที่เราตัดสินได้ว่ารูปร่างของควอนตันเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสทั้งสองครั้ง หรือรอบทั้งสองครั้ง แต่ทั้งสองสถานการณ์ยังคงเป็นไปได้ นี่คือการเปรียบเทียบควอนตัมชั่วคราวกับตัวแปรพัวพันที่ง่ายที่สุดที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การใช้โปรโตคอลที่ซับซ้อนมากขึ้น เราสามารถเพิ่มความเพิ่มเติมเล็กน้อยให้กับระบบนี้ และอธิบายสถานการณ์ที่ทำให้เกิดคุณสมบัติ "หลายโลก" ของทฤษฎีควอนตัม ควอนตันของเราสามารถเตรียมในสถานะสีแดง จากนั้นวัดและได้สีน้ำเงิน และดังในตัวอย่างก่อนหน้านี้ เราไม่สามารถกำหนดคุณสมบัติของสีให้กับควอนตันอย่างถาวรในช่วงเวลาระหว่างสองมิติ ไม่มีรูปแบบที่แน่นอน เรื่องราวดังกล่าวทำให้เข้าใจถึงสัญชาตญาณที่มีอยู่ในภาพของโลกหลายใบในกลศาสตร์ควอนตัมในวิธีที่จำกัดแต่ควบคุมได้อย่างเต็มที่และแม่นยำ รัฐหนึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองวิถีทางทางประวัติศาสตร์ที่ขัดแย้งกัน จากนั้นจึงเชื่อมต่อใหม่

เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ ผู้ก่อตั้งทฤษฎีควอนตัม ซึ่งไม่เชื่อในความถูกต้องของมัน ย้ำว่าวิวัฒนาการของระบบควอนตัมโดยธรรมชาติจะนำไปสู่สถานะต่างๆ การวัดค่าซึ่งสามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมาก การทดลองทางความคิดของเขากับ "แมวของชโรดิงเงอร์" สมมุติฐานดังที่คุณทราบ ความไม่แน่นอนของควอนตัม ได้นำไปสู่ระดับของอิทธิพลต่อการตายของแมว ก่อนทำการวัด เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดทรัพย์สินแห่งชีวิต (หรือความตาย) ให้กับแมว ทั้งสองหรือไม่มีอยู่ด้วยกันในโลกแห่งความเป็นไปได้ในต่างโลก

ภาษาในชีวิตประจำวันไม่เหมาะที่จะอธิบายการเสริมควอนตัม ส่วนหนึ่งเป็นเพราะประสบการณ์ในชีวิตประจำวันไม่ได้รวมไว้ แมวที่ใช้งานได้จริงมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของอากาศโดยรอบและวัตถุอื่นๆ ในรูปแบบที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขายังมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว ดังนั้นในทางปฏิบัติ การวัดจะเป็นแบบอัตโนมัติ และแมวยังคงมีชีวิต (หรือไม่มีชีวิต) แต่เรื่องราวต่างๆ บรรยายถึงควอนตอน ซึ่งเป็นลูกแมวของชโรดิงเงอร์ที่มีความสลับซับซ้อน คำอธิบายแบบเต็มของพวกเขากำหนดให้เราต้องพิจารณาถึงสองวิถีทางทรัพย์สินที่ไม่เกิดร่วมกัน

การทดลองควบคุมของประวัติศาสตร์พัวพันเป็นสิ่งที่ละเอียดอ่อน เนื่องจากต้องมีการรวบรวมข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับควอนตัน การวัดควอนตัมแบบธรรมดามักจะรวบรวมข้อมูลทั้งหมดในคราวเดียว ตัวอย่างเช่น กำหนดรูปร่างที่แน่นอนหรือสีที่แน่นอน แทนที่จะรับข้อมูลบางส่วนหลายครั้ง แต่ก็สามารถทำได้แม้ว่าจะมีปัญหาทางเทคนิคมาก ด้วยวิธีนี้ เราสามารถกำหนดความหมายทางคณิตศาสตร์และการทดลองบางอย่างให้กับการแพร่กระจายของแนวคิด "หลายโลก" ในทฤษฎีควอนตัม และแสดงให้เห็นถึงความเป็นจริงของมัน

การพัวพันกันของควอนตัมหรือ "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล" อย่างที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เรียกว่า เป็นปรากฏการณ์ทางกลของควอนตัมที่สถานะควอนตัมของวัตถุสองชิ้นหรือมากกว่านั้นต้องพึ่งพาอาศัยกัน การพึ่งพาอาศัยกันนี้ได้รับการเก็บรักษาไว้แม้ว่าวัตถุจะถูกลบออกจากกันเป็นเวลาหลายกิโลเมตร ตัวอย่างเช่น คุณสามารถพัวพันโฟตอนคู่หนึ่ง นำโฟตอนหนึ่งไปยังอีกกาแลคซีหนึ่ง จากนั้นวัดการหมุนของโฟตอนที่สอง - และโฟตอนนั้นจะตรงกันข้ามกับการหมุนของโฟตอนแรก และในทางกลับกัน พวกเขากำลังพยายามปรับการพัวพันของควอนตัมสำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางที่กว้างใหญ่ในทันที หรือแม้แต่การเทเลพอร์ต

คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ให้โอกาสค่อนข้างมากในการสร้างแบบจำลองสถานการณ์ต่างๆ อย่างไรก็ตาม การคำนวณใดๆ จะเป็น "เส้นตรง" ในระดับหนึ่ง เนื่องจากเป็นไปตามอัลกอริธึมที่กำหนดไว้อย่างดีและไม่สามารถเบี่ยงเบนไปจากการคำนวณได้ และระบบนี้ไม่อนุญาตให้จำลองกลไกที่ซับซ้อนซึ่งการสุ่มเป็นปรากฏการณ์ที่เกือบจะคงที่ นี่คือการจำลองชีวิต และอุปกรณ์ใดที่อนุญาตให้ผลิตได้? คอมพิวเตอร์ควอนตัม! มันเป็นหนึ่งในเครื่องจักรเหล่านี้ที่มีการเปิดตัวโครงการที่ใหญ่ที่สุดในการจำลองชีวิตควอนตัม

การแปล

ฉัน

อิสระ: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

พันกัน: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

เวอร์ชันอิสระสามารถเขียนได้ดังนี้:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

แต่เค้กควอนตัมเป็นเค้กควอนตัม... หรือควอนตั้น... พวกมันมีพฤติกรรมแตกต่างกันมาก ความจริงที่ว่าควอนตันในบางสถานการณ์สามารถมีรูปร่างและสีต่างกันได้ ไม่ได้หมายความว่าควอนตันจะมีทั้งรูปร่างและสีไปพร้อม ๆ กัน อันที่จริง สามัญสำนึกที่ไอน์สไตน์เรียกร้องจากความเป็นจริงทางกายภาพนั้นไม่ตรงกับข้อเท็จจริงจากการทดลอง ดังที่เราจะได้เห็นในไม่ช้านี้

II

สาม

แต่เมื่อผู้ทดลองรวมตัวกันและเปรียบเทียบผลลัพธ์ การวิเคราะห์เผยให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ สมมติว่าเราเรียกรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสีแดงว่า "ดี" และวงกลมและสีน้ำเงินเรียกว่า "ชั่วร้าย" ผู้ทดลองพบว่าถ้าสองคนตัดสินใจวัดรูปร่าง และคนที่สามเลือกสี การวัด 0 หรือ 2 ค่าจะเป็น "ความชั่วร้าย" (เช่น กลมหรือสีน้ำเงิน) แต่ถ้าทั้งสามคนตัดสินใจที่จะวัดสี การวัด 1 หรือ 3 อย่างถือว่าชั่วร้าย กลศาสตร์ควอนตัมทำนายสิ่งนี้ และนั่นคือสิ่งที่จะเกิดขึ้น