اتصال الكم. التشابك الكمي - جسم الإنسان - معرفة الذات - فهرس المقالات - الحب غير المشروط. خلاف أينشتاين مع بوهر. من على حق

• ترجمة

يعتبر التشابك الكمي أحد أكثر المفاهيم تعقيدًا في العلوم ، لكن مبادئه الأساسية بسيطة. وإذا فهمت ذلك ، فإن التشابك يفتح الطريق لفهم أفضل لمفاهيم مثل العوالم المتعددة في نظرية الكم.

تحيط هالة ساحرة من الغموض بمفهوم التشابك الكمومي ، فضلاً عن الادعاء (بطريقة ما) ذات الصلة بنظرية الكم بأنه يجب أن يكون هناك "عوالم عديدة". ومع ذلك ، في جوهرها ، هذه أفكار علمية ذات معنى عادي وتطبيقات محددة. أود أن أشرح مفاهيم التشابك والعديد من العوالم ببساطة ووضوح كما أعرفهم بنفسي.

أنا

يُعتقد أن التشابك ظاهرة تنفرد بها ميكانيكا الكم - لكنها ليست كذلك. في الواقع ، سيكون من الأسهل فهمًا (وإن كان أسلوبًا غير معتاد) أن نبدأ بنسخة بسيطة غير كمومية (كلاسيكية) من التشابك. سيسمح لنا هذا بفصل التفاصيل الدقيقة المرتبطة بالتشابك نفسه عن الشذوذ الآخر في نظرية الكم.

يظهر التشابك في المواقف التي لدينا فيها معلومات جزئية عن حالة نظامين. على سبيل المثال ، يمكن أن يصبح كائنان أنظمتنا - دعنا نطلق عليهما kaons. سيشير "K" إلى الأشياء "الكلاسيكية". ولكن إذا كنت تريد حقًا أن تتخيل شيئًا ملموسًا وممتعًا ، فتخيل أنها كعكات.

سيكون للكاونات شكلين ، مربع أو دائري ، وستشير هذه الأشكال إلى حالاتها المحتملة. ثم تكون الحالات المشتركة الأربعة المحتملة لاثنين من الكاونات: (مربع ، مربع) ، (مربع ، دائرة) ، (دائرة ، مربع) ، (دائرة ، دائرة). يوضح الجدول احتمال وجود النظام في إحدى الحالات الأربع المدرجة.

سنقول إن الكاونات "مستقلة" إذا كانت المعرفة بحالة أحدهم لا تعطينا معلومات عن حالة الآخر. وهذا الجدول له مثل هذه الخاصية. إذا كان الكاون الأول (الكيك) مربعًا ، فإننا ما زلنا لا نعرف شكل الثاني. على العكس من ذلك ، لا يخبرنا شكل الشكل الثاني شيئًا عن شكل الأول.

من ناحية أخرى ، نقول إن اثنين من الكاونات متشابكان إذا أدت المعلومات حول أحدهما إلى تحسين معرفتنا بالآخر. سوف يظهر لنا الجهاز اللوحي الثاني تشابكًا قويًا. في هذه الحالة ، إذا كان الكاون الأول مستديرًا ، فسنعلم أن الثاني مستدير أيضًا. وإذا كان الكاون الأول مربعًا ، فسيكون الثاني هو نفسه. بمعرفة شكل أحدهما ، يمكننا تحديد شكل الآخر بشكل فريد.

تبدو النسخة الكمومية من التشابك ، في الواقع ، هي نفسها - إنها نقص في الاستقلالية. في نظرية الكم ، يتم وصف الحالات بواسطة كائنات رياضية تسمى وظائف الموجة. تؤدي القواعد التي تجمع بين وظائف الموجة والإمكانيات المادية إلى تعقيدات مثيرة للاهتمام للغاية ، والتي سنناقشها لاحقًا ، لكن المفهوم الأساسي للمعرفة المتشابكة الذي أظهرناه للحالة الكلاسيكية يظل كما هو.

على الرغم من أن الكيك لا يمكن اعتباره أنظمة كمومية ، فإن التشابك في الأنظمة الكمومية يحدث بشكل طبيعي - على سبيل المثال ، بعد اصطدام الجسيمات. في الممارسة العملية ، يمكن اعتبار الحالات غير المتشابكة (المستقلة) استثناءات نادرة ، حيث تنشأ الارتباطات بينها أثناء تفاعل الأنظمة.

تأمل ، على سبيل المثال ، الجزيئات. تتكون من أنظمة فرعية - على وجه التحديد ، الإلكترونات والنوى. الحد الأدنى لحالة الطاقة للجزيء ، الذي يوجد فيه عادةً ، هو حالة متشابكة للغاية من الإلكترونات والنواة ، لأن ترتيب هذه الجسيمات المكونة لن يكون مستقلاً بأي حال من الأحوال. عندما تتحرك النواة ، يتحرك الإلكترون معها.

دعنا نعود إلى مثالنا. إذا كتبنا Φ ■ ، Φ ● كوظائف موجية تصف النظام 1 في حالته المربعة أو المستديرة و ψ ■ ، ψ ● لوظائف الموجة التي تصف النظام 2 في حالته المربعة أو المستديرة ، ثم في مثالنا العملي ، يمكن وصف جميع الحالات ، كيف:

مستقل: Φ ■ ψ ■ + Φ ■ ψ ● + Φ ● ψ ■ + Φ ● ψ ●

متشابك: Φ ■ ψ ■ + Φ ● ψ ●

يمكن أيضًا كتابة الإصدار المستقل على النحو التالي:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

لاحظ كيف أنه في الحالة الأخيرة ، تفصل الأقواس بوضوح النظام الأول والثاني إلى أجزاء مستقلة.

هناك طرق عديدة لإنشاء حالات متشابكة. الأول هو قياس النظام المركب الذي يمنحك معلومات جزئية. من الممكن أن تعرف ، على سبيل المثال ، أن نظامين اتفقا على أن يكونا من نفس الشكل دون معرفة الشكل الذي اختاراهما. سيصبح هذا المفهوم مهمًا بعد ذلك بقليل.

تنشأ النتائج الأكثر تميزًا للتشابك الكمي ، مثل تأثيرات أينشتاين-بودولسكي-روزين (EPR) وغرينبرغ-هورن-سيلينجر (GHZ) ، من تفاعلها مع خاصية أخرى لنظرية الكم تسمى "مبدأ التكامل". لمناقشة EPR و GHZ ، اسمحوا لي أولاً أن أقدم لكم هذا المبدأ.

حتى هذه النقطة ، تخيلنا أن الكاونات تأتي في شكلين (مربع ودائري). تخيل الآن أنها تأتي أيضًا بلونين - الأحمر والأزرق. بالنظر إلى الأنظمة الكلاسيكية مثل الكعك ، فإن هذه الخاصية الإضافية تعني أن الكاون يمكن أن يوجد في واحدة من أربع حالات محتملة: المربع الأحمر ، والدائرة الحمراء ، والمربع الأزرق ، والدائرة الزرقاء.

لكن كعكات الكم هي كعكات كمومية ... أو كمونات ... تتصرف بشكل مختلف تمامًا. حقيقة أن الكم في بعض المواقف يمكن أن يكون له شكل ولون مختلف لا يعني بالضرورة أنه له شكل ولون في نفس الوقت. في الواقع ، الفطرة السليمة التي طالب بها أينشتاين من الواقع المادي لا تتطابق مع الحقائق التجريبية ، كما سنرى قريبًا.

يمكننا قياس شكل الكم ، لكن بفعل ذلك نفقد كل المعلومات عن لونه. أو يمكننا قياس اللون لكننا نفقد المعلومات حول شكله. وفقًا لنظرية الكم ، لا يمكننا قياس كل من الشكل واللون في نفس الوقت. لا تكتمل رؤية أي شخص للواقع الكمومي ؛ على المرء أن يأخذ في الاعتبار العديد من الصور المختلفة والحصرية المتبادلة ، ولكل منها فكرة غير مكتملة عما يحدث. هذا هو جوهر مبدأ التكامل ، كما صاغه نيلز بور.

نتيجة لذلك ، تجبرنا نظرية الكم على توخي الحذر في عزو الخصائص إلى الواقع المادي. لتجنب الجدل ، يجب الاعتراف بما يلي:

لا توجد خاصية إذا لم يتم قياسها.
القياس هو عملية نشطة تغير النظام الذي يتم قياسه

ثانيًا

نصف الآن اثنين من الرسوم التوضيحية النموذجية ، ولكن ليست كلاسيكية ، من شذوذ نظرية الكم. تم اختبار كلاهما في تجارب صارمة (في تجارب حقيقية ، لا يقيس الناس أشكال وألوان الكعك ، ولكن الزخم الزاوي للإلكترونات).

وصف ألبرت أينشتاين وبوريس بودولسكي وناثان روزين (EPR) التأثير المذهل الذي يحدث عندما يتشابك نظامان كميان. يجمع تأثير EPR بين شكل خاص يمكن تحقيقه تجريبيًا من التشابك الكمومي مع مبدأ التكامل.

يتكون زوج EPR من كمين ، يمكن قياس كل منهما من حيث الشكل أو اللون (ولكن ليس كلاهما). لنفترض أن لدينا العديد من هذه الأزواج ، جميعها متشابهة ، ويمكننا اختيار القياسات التي نأخذها على مكوناتها. إذا قمنا بقياس شكل أحد أعضاء زوج EPR ، فمن المرجح أن نحصل على مربع أو دائرة. إذا قمنا بقياس اللون ، فمع نفس الاحتمال نحصل على اللون الأحمر أو الأزرق.

تظهر التأثيرات المثيرة للاهتمام التي بدت متناقضة بالنسبة لـ EPR عندما نقيس كلا العضوين في الزوج. عندما نقيس لون كلا العضوين أو شكلهما ، نجد أن النتائج تتطابق دائمًا. أي ، إذا وجدنا أن أحدهما أحمر ثم قمنا بقياس لون الثاني ، فسنجد أيضًا أنه أحمر - وهكذا. من ناحية أخرى ، إذا قمنا بقياس شكل ولون الآخر ، فلا يوجد ارتباط. بمعنى ، إذا كان الأول مربعًا ، فيمكن أن يكون الثاني بنفس الاحتمال أزرق أو أحمر.

وفقًا لنظرية الكم ، سنحصل على مثل هذه النتائج حتى لو تم فصل النظامين بمسافة كبيرة وأخذت القياسات في وقت واحد تقريبًا. يبدو أن اختيار نوع القياس في مكان واحد يؤثر على حالة النظام في مكان آخر. يبدو أن هذا "العمل المخيف عن بعد" ، كما أسماه أينشتاين ، يتطلب نقل المعلومات - في حالتنا ، معلومات حول القياس المأخوذ - بسرعة أعلى من سرعة الضوء.

لكن هل هو كذلك؟ حتى أعرف النتيجة التي حصلت عليها ، لا أعرف ماذا أتوقع. أحصل على معلومات مفيدة عندما أحصل على نتيجتك ، وليس عند إجراء القياس. وأي رسالة تحتوي على النتيجة التي تلقيتها يجب أن يتم إرسالها بطريقة مادية ، أبطأ من سرعة الضوء.

مع مزيد من الدراسة ، يتم تدمير المفارقة بشكل أكبر. لنفكر في حالة النظام الثاني ، إذا أعطى قياس الأول لونًا أحمر. إذا قررنا قياس لون الكم الثاني ، نحصل على اللون الأحمر. ولكن وفقًا لمبدأ التكامل ، إذا قررنا قياس شكله عندما يكون في الحالة "الحمراء" ، فستكون لدينا فرصة متساوية للحصول على مربع أو دائرة. لذلك ، يتم تحديد نتيجة EPR منطقيًا مسبقًا. هذا مجرد إعادة سرد لمبدأ التكامل.

لا يوجد تناقض في حقيقة أن الأحداث البعيدة مترابطة. بعد كل شيء ، إذا وضعنا أحد القفازات من زوج في الصناديق وأرسلناهم إلى أجزاء مختلفة من الكوكب ، فليس من المستغرب أنه من خلال النظر في صندوق واحد ، يمكنني تحديد اليد التي يقصد بها القفاز الآخر. وبالمثل ، في جميع الحالات ، يجب تثبيت ارتباط أزواج EPR عليهم عندما يكونون في مكان قريب حتى يتمكنوا من تحمل الفصل اللاحق كما لو كان لديهم ذاكرة. إن غرابة مفارقة EPR لا تكمن في إمكانية الارتباط نفسه ، ولكن في إمكانية الحفاظ عليها في شكل إضافات.

ثالثا

اكتشف دانيال جرينبيرجر ومايكل هورن وأنتون زيلينجر مثالًا رائعًا آخر للتشابك الكمي. يتضمن ثلاثة من الكميات الخاصة بنا ، والتي تكون في حالة متشابكة معدة خصيصًا (حالة GHZ). نوزع كل واحد منهم على مجربين مختلفين عن بعد. يختار كل فرد ، بشكل مستقل وعشوائي ، ما إذا كان يقيس لونًا أم شكلًا ويسجل النتيجة. تتكرر التجربة عدة مرات ، ولكن دائمًا بثلاثة كمونات في حالة GHZ.

يتلقى كل مجرب فردي نتائج عشوائية. بقياس شكل الكم ، يحصل على مربع أو دائرة باحتمالية متساوية ؛ بقياس لون الكم ، يحصل على اللون الأحمر أو الأزرق باحتمالية متساوية. بينما كل شيء طبيعي.

ولكن عندما يجتمع المجربون معًا ويقارنون النتائج ، يكشف التحليل عن نتيجة مفاجئة. لنفترض أننا ندعو شكل مربعواللون الأحمر "جيد" ، بينما الدوائر والأزرق "شرير". وجد المجربون أنه إذا قرر اثنان منهم قياس الشكل والثالث اختار اللون ، فسيكون إما 0 أو 2 قياس "شرير" (أي مستدير أو أزرق). ولكن إذا قرر الثلاثة قياس اللون ، فعندئذٍ يكون إما قياس 1 أو 3 قياسات شريرة. ميكانيكا الكم تتنبأ بهذا ، وهذا بالضبط ما يحدث.

سؤال: هل مقدار الشر زوجي أم عجيب؟ يتم تحقيق كلا الاحتمالين في أبعاد مختلفة. علينا التخلي عن هذه القضية. لا معنى للحديث عن مقدار الشر في نظام ما دون النظر إلى كيفية قياسه. وهذا يؤدي إلى التناقضات.

تأثير GHZ ، كما يصفه الفيزيائي سيدني كولمان ، "صفعة في وجه ميكانيكا الكم". إنه يكسر التوقعات المعتادة والمتعلمة بأن الأنظمة الفيزيائية لها خصائص محددة مسبقًا مستقلة عن قياسها. إذا كان الأمر كذلك ، فلن يعتمد ميزان الخير والشر على اختيار أنواع القياس. بمجرد قبولك لوجود تأثير GHZ ، لن تنساه ، وسوف تتسع آفاقك.

رابعا

في الوقت الحالي ، نتحدث عن كيف يمنعنا التشابك من تخصيص حالات مستقلة فريدة لكمونات متعددة. ينطبق نفس المنطق على التغييرات في كم واحد والتي تحدث بمرور الوقت.

نحن نتحدث عن "قصص متشابكة" عندما يكون من المستحيل تخصيص حالة معينة للنظام في كل لحظة من الزمن. تمامًا كما نستبعد الاحتمالات في التشابك التقليدي ، يمكننا أيضًا إنشاء تواريخ متشابكة عن طريق إجراء قياسات تجمع معلومات جزئية عن الأحداث الماضية. في أبسط القصص المتشابكة ، لدينا كمون واحد ندرسه في نقطتين زمنيتين مختلفتين. يمكننا أن نتخيل موقفًا نحدد فيه أن شكل الكم الخاص بنا كان مربعًا في كلتا المرتين ، أو دائريًا في كلتا المرتين ، لكن كلا الموقفين يظلان ممكنين. هذا تشبيه كمي زمني لأبسط متغيرات التشابك الموصوفة سابقًا.

باستخدام بروتوكول أكثر تعقيدًا ، يمكننا إضافة القليل من الإضافية إلى هذا النظام ، ووصف المواقف التي تسبب خاصية "العوالم المتعددة" لنظرية الكم. يمكن تحضير الكم الخاص بنا في الحالة الحمراء ، ثم قياسه والحصول عليه باللون الأزرق. وكما في الأمثلة السابقة ، لا يمكننا أن نخصص بشكل دائم للكم خاصية اللون في الفترة بين بعدين ؛ ليس لها شكل محدد. تدرك مثل هذه القصص ، بطريقة محدودة ولكن محكومة تمامًا ودقيقة ، الحدس المتأصل في صورة العوالم العديدة في ميكانيكا الكم. يمكن تقسيم دولة معينة إلى قسمين متناقضةالمسارات التاريخية لبعضها البعض ، ثم إعادة الاتصال.

أكد إروين شرودنجر ، مؤسس نظرية الكم ، والذي كان متشككًا في صحتها ، أن تطور الأنظمة الكمومية يؤدي بشكل طبيعي إلى حالات ، يمكن أن يؤدي قياسها إلى نتائج مختلفة تمامًا. تجربته الفكرية مع "قطة شرودنغر" تفترض ، كما تعلمون ، عدم اليقين الكمي ، إلى مستوى التأثير على موت القطط. قبل القياس ، من المستحيل تخصيص خاصية الحياة (أو الموت) للقط. كلاهما ، أو كلاهما ، موجودان معًا في عالم آخر من الاحتمالات.

اللغة اليومية ليست مناسبة لشرح التكامل الكمي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن التجربة اليومية لا تشملها. تتفاعل القطط العملية مع جزيئات الهواء المحيطة ، والأشياء الأخرى ، بطرق مختلفة تمامًا ، اعتمادًا على ما إذا كانت حية أو ميتة ، لذلك في الممارسة العملية ، يكون القياس تلقائيًا ، وتستمر القطة في العيش (أو لا تعيش). لكن القصص تصف الكميات ، وهي قطط شرودنجر الصغيرة ، مع التعقيد. هم وصف كامليتطلب منا النظر في مسارين خاصين متعارضين.

إن الإدراك التجريبي المتحكم فيه للتواريخ المتشابكة أمر حساس ، لأنه يتطلب جمع معلومات جزئية عن الكمونات. عادةً ما تجمع القياسات الكمومية التقليدية جميع المعلومات في وقت واحد - على سبيل المثال ، تحديد الشكل الدقيق أو اللون الدقيق - بدلاً من الحصول على معلومات جزئية عدة مرات. ولكن يمكن القيام بذلك ، وإن كان ذلك مع وجود صعوبات فنية شديدة. وبهذه الطريقة ، يمكننا تخصيص معنى رياضي وتجريبي معين لانتشار مفهوم "العوالم المتعددة" في نظرية الكم ، وإثبات حقيقته.

يشير إلى "نظرية الكون"

تشابك الكم

هناك العديد من المقالات الجيدة على الإنترنت التي تساعد على تطوير أفكار مناسبة حول "الحالات المتشابكة" بحيث يبقى تحديد أنسب التحديدات ، وبناء مستوى الوصف الذي يبدو مقبولاً لموقع وجهة نظر عالمية.

موضوع المقال: كثير من الناس قريبون من فكرة أن كل المراوغات الساحرة للحالات المتشابكة يمكن تفسيرها بهذه الطريقة. نقوم بخلط الكرات البيضاء والسوداء ، دون النظر ، نقوم بتغليفها في صناديق وإرسالها في اتجاهات مختلفة. نفتح الصندوق على جانب واحد ، ننظر: كرة سوداء ، وبعد ذلك نتأكد بنسبة 100٪ أنها بيضاء في الصندوق الآخر. هذا كل شئ:)

الغرض من المقال ليس الانغماس الصارم في جميع سمات فهم "الحالات المتشابكة" ، بل تجميع نظام للأفكار العامة ، مع فهم المبادئ الأساسية. هذه هي الطريقة التي من المفترض أن تدور حول كل شيء :)

دعنا نضبط السياق المحدد على الفور. عندما يتحدث الخبراء (وليس المتناقشون البعيدين عن هذه الخصوصية ، حتى لو كانوا علماء في بعض النواحي) عن تشابك الأجسام الكمومية ، فإنهم لا يقصدون أنها تشكل كلًا واحدًا مع نوع من الاتصال ، ولكن هذا الكائن الواحد تصبح الخصائص الكمومية هي نفسها تمامًا مثل الأخرى (ولكن ليس جميعها ، ولكن تلك التي تسمح بالتطابق في الزوج وفقًا لقانون باولي ، وبالتالي فإن دوران الزوج المتشابك ليس متطابقًا ، ولكنه مكمل لبعضه البعض). أولئك. هذا ليس اتصالًا ولا عملية تفاعل ، حتى لو كان يمكن وصفه بوظيفة مشتركة. هذه سمة لحالة يمكن "الانتقال الآني" من كائن إلى آخر (بالمناسبة ، هنا أيضًا ، التفسير الخاطئ لكلمة "النقل الآني" شائع أيضًا). إذا لم تتخذ قرارًا بشأن ذلك على الفور ، فيمكنك حينئذٍ الذهاب بعيدًا في التصوف. لذلك ، في المقام الأول ، يجب على كل شخص مهتم بالموضوع أن يكون متأكدًا بوضوح من المقصود بالضبط بكلمة "الارتباك".

ما بدأ هذا المقال من أجله تم اختزاله إلى سؤال واحد. يتجلى الفرق بين سلوك الأجسام الكمومية والأجسام الكلاسيكية في طريقة التحقق الوحيدة المعروفة حتى الآن: ما إذا كان قد تم استيفاء شرط معين للتحقق أم لا - عدم مساواة بيل (مزيد من التفاصيل أدناه) ، والتي تتصرف بالنسبة للأجسام الكمومية "المتشابكة" على أنها إذا كان هناك اتصال بين الكائنات المرسلة في اتجاهات مختلفة. لكن الاتصال ، كما كان ، ليس حقيقيًا ، لأنه. لا يمكن نقل المعلومات أو الطاقة.

علاوة على ذلك ، هذه العلاقة لا تعتمد لا مسافة ولا وقت: إذا تم "الخلط" بين كائنين ، فبغض النظر عن سلامة كل منهما ، يتصرف الكائن الثاني كما لو كان الاتصال لا يزال موجودًا (على الرغم من أنه لا يمكن اكتشاف وجود مثل هذا الاتصال إلا عند قياس كلا الجسمين ، مثل هذا القياس يمكن فصلها في الوقت المناسب: قم بالقياس أولاً ، ثم قم بتدمير أحد الأشياء ، ثم قم بقياس الثانية لاحقًا ، على سبيل المثال ، انظر R. Penrose). من الواضح أن أي نوع من "الاتصال" يصعب فهمه في هذه الحالة ، ويظهر السؤال على النحو التالي: هل يمكن أن يكون قانون احتمالية السقوط من المعلمة المقاسة (التي توصفها دالة الموجة) لا يتم انتهاك عدم المساواة في كل طرف ، ومع الإحصائيات العامة من كلا الطرفين - تم انتهاكها - وبدون أي صلة ، بالطبع ، باستثناء الاتصال بفعل الظهور العام.

سأقدم إجابة مقدمًا: نعم ، ربما ، بشرط ألا تكون هذه الاحتمالات "كلاسيكية" ، ولكنها تعمل مع متغيرات معقدة لوصف "تراكب الحالات" - كما لو كنت تجد في نفس الوقت جميع الحالات الممكنة مع احتمال معين لكل منها.

بالنسبة للأجسام الكمومية ، فإن واصف حالتها (دالة الموجة) هو ذلك بالضبط. إذا تحدثنا عن وصف موضع الإلكترون ، فإن احتمال العثور عليه يحدد طوبولوجيا "السحابة" - شكل مدار الإلكترون. ما هو الفرق بين الكلاسيكية والكمية؟

تخيل عجلة دراجة تدور بسرعة. يوجد قرص عاكس جانبي أحمر متصل به في مكان ما ، لكن يمكننا فقط رؤية ظل ضبابي أكثر كثافة في هذا المكان. يتم تحديد احتمال توقف العاكس عن طريق وضع عصا في العجلة في موضع معين بعيدًا عن العصا: عصا واحدة - موضع واحد. عصا Sunem اثنين ، ولكن فقط التي تظهر قبل ذلك بقليل ستوقف العجلة. إذا حاولنا لصق العصي تمامًا الوقت ذاته، مما يحقق عدم وجود وقت بين أطراف العصا التي تلامس العجلة ، ثم يظهر بعض عدم اليقين. في "لم يكن هناك وقت" بين التفاعلات مع جوهر الشيء - جوهر فهم المعجزات الكمية :)

إن سرعة "دوران" ما يحدد شكل الإلكترون (الاستقطاب - انتشار اضطراب كهربائي) تساوي السرعة المحددة التي يمكن لأي شيء أن ينتشر بها في الطبيعة على الإطلاق (سرعة الضوء في الفراغ). نحن نعرف خاتمة نظرية النسبية: في هذه الحالة ، يصبح وقت هذا الاضطراب صفراً: لا يوجد شيء في الطبيعة يمكن إدراكه بين أي نقطتين لانتشار هذا الاضطراب ، ولا يوجد وقت لذلك. هذا يعني أن الاضطراب قادر على التفاعل مع أي "عصي" أخرى تؤثر عليه دون إضاعة الوقت - الوقت ذاته. ويجب حساب احتمال النتيجة التي سيتم الحصول عليها في نقطة معينة في الفضاء أثناء التفاعل من خلال الاحتمال الذي يأخذ في الاعتبار هذا التأثير النسبي: نظرًا لحقيقة أنه لا يوجد وقت للإلكترون ، فهو غير قادر على اختر أدنى فرق بين "العصا" أثناء التفاعل معهم ويفعل ذلك الوقت ذاتهمن "وجهة نظره" الخاصة: يمر الإلكترون عبر فتحتين في وقت واحد مع كثافة موجة مختلفة في كل منهما ثم يتداخل مع نفسه كموجتين متراكبتين.

هنا هو الفرق بين أوصاف الاحتمالات في الكلاسيكيات والكميات: الارتباطات الكمية "أقوى" من العلاقات التقليدية. إذا كانت نتيجة انخفاض العملة تعتمد على العديد من العوامل المؤثرة ، ولكن بشكل عام يتم تحديدها بشكل فريد بحيث لا يتعين على المرء سوى صنع آلة دقيقة لرمي العملات المعدنية ، وسوف تسقط بنفس الطريقة ، فعندئذ العشوائية " اختفى ". ومع ذلك ، إذا صنعنا آليًا يطغى على سحابة إلكترونية ، فسيتم تحديد النتيجة من خلال حقيقة أن كل نقرة ستصطدم دائمًا بشيء ما ، فقط بكثافة مختلفة من جوهر الإلكترون في هذا المكان. لا توجد عوامل أخرى ، باستثناء التوزيع الثابت لاحتمال إيجاد المعلمة المقاسة في الإلكترون ، وهذه حتمية من نوع مختلف تمامًا عن الكلاسيكيات. لكن هذه حتمية أيضًا. إنه قابل للحساب دائمًا وقابل للتكرار فقط مع تفرد موصوف بواسطة دالة الموجة. في الوقت نفسه ، فإن هذه الحتمية الكمية تتعلق فقط بوصف شامل للموجة الكمومية. لكن في ضوء غياب الوقت المناسب للكم ، فإنه يتفاعل بشكل عشوائي تمامًا ، أي لا يوجد معيار للتنبؤ مسبقًا بنتيجة قياس مجمل معلماته. في هذا المعنى لـ e (في النظرة الكلاسيكية) ، فهي غير حتمية على الإطلاق.

يوجد الإلكترون حقًا في شكل تكوين ثابت (وليس نقطة تدور في مدار) - موجة ثابتة من الاضطراب الكهربائي ، والتي لها تأثير نسبي آخر: عمودي على المستوى الرئيسي لـ "الانتشار" (من الواضح لماذا في علامتي الاقتباس :) ينشأ المجال الكهربائي أيضًا منطقة استقطاب ثابتة قادرة على التأثير على نفس المنطقة لإلكترون آخر: العزم المغناطيسي. يعطي الاستقطاب الكهربائي في الإلكترون تأثير الشحنة الكهربائية وانعكاسها في الفضاء على شكل إمكانية التأثير على الإلكترونات الأخرى - على شكل شحنة مغناطيسية لا توجد في حد ذاتها بدون شحنة كهربائية. وإذا تم تعويض الشحنات الكهربائية في ذرة محايدة كهربائيًا بواسطة شحنات النوى ، فيمكن توجيه الشحنات المغناطيسية في اتجاه واحد وسنحصل على مغناطيس. لفهم أعمق لهذا - في المقال .

يسمى الاتجاه الذي يتم فيه توجيه اللحظة المغناطيسية للإلكترون بالدوران. أولئك. تدور - مظهر من مظاهر طريقة تركيب موجة تشوه كهربائية على نفسها بتشكيل موجة واقفة. تتوافق القيمة العددية للدوران مع خاصية تراكب الموجة على نفسها. بالنسبة للإلكترون: +1/2 أو -1/2 (ترمز العلامة إلى اتجاه التحول الجانبي للاستقطاب - "المغناطيسي" المتجه).

إذا كان هناك إلكترون واحد على طبقة الإلكترون الخارجية للذرة وفجأة انضم إلكترون آخر إليها (تكوين رابطة تساهمية) ، فإنهم ، مثل مغناطيسين ، يقفون على الفور في الموضع 69 ، ويشكلون تكوينًا مزدوجًا مع طاقة الرابطة التي يجب كسرها من أجل مشاركة هذه الإلكترونات مرة أخرى. إجمالي الدوران لهذا الزوج هو 0.

Spin هي المعلمة التي تلعب دورًا مهمًا عند التفكير في حالات التشابك. بالنسبة للكم الكهرومغناطيسي الذي ينتشر بحرية ، فإن جوهر المعلمة الشرطية "الدوران" لا يزال كما هو: اتجاه المكون المغناطيسي للمجال. لكنها لم تعد ثابتة ولا تؤدي إلى ظهور لحظة مغناطيسية. لإصلاحه ، لا تحتاج إلى مغناطيس ، بل إلى فتحة مستقطب.

لزرع الأفكار حول التشابكات الكمومية ، أقترح قراءة مقال قصير وشائع بقلم أليكسي ليفين: العاطفة في المسافة . يرجى اتباع الرابط وقراءة قبل المتابعة :)

لذلك ، لا تتحقق معلمات القياس المحددة إلا أثناء القياس ، وقبل ذلك كانت موجودة في شكل توزيع الاحتمالات الذي شكل إحصائيات التأثيرات النسبية لديناميات انتشار الاستقطاب الصغير المرئي للعالم الكبير. لفهم جوهر ما يحدث في العالم الكمي يعني التغلغل في مظاهر مثل هذه التأثيرات النسبية ، والتي في الواقع تمنح الكائن الكمي خصائص الوجود. الوقت ذاتهفي حالات مختلفة حتى لحظة قياس معين.

"الحالة المتشابكة" هي حالة حتمية تمامًا لجسيمين لهما مثل هذا الاعتماد المتطابق لوصف الخصائص الكمومية بحيث تظهر الارتباطات المتسقة في كلا الطرفين ، بسبب خصائص جوهر الإحصائيات الكمومية ، والتي لها سلوك ثابت. على عكس الإحصائيات الكلية ، في الإحصائيات الكمومية ، من الممكن الحفاظ على مثل هذه الارتباطات للكائنات المنفصلة في المكان والزمان والتي تم تنسيقها مسبقًا من حيث المعلمات. يتجلى هذا في إحصائيات تحقيق عدم المساواة لدى بيل.

ما هو الفرق بين وظيفة الموجة (وصفنا المجرد) للإلكترونات غير المتشابكة لذرتين من الهيدروجين (على الرغم من حقيقة أن معلماتها ستكون أرقامًا كمومية مقبولة بشكل عام)؟ لا شيء ، باستثناء أن دوران الإلكترون غير المزاوج عشوائي دون انتهاك عدم المساواة لدى بيل. في حالة تكوين مدار كروي مزدوج في ذرة الهيليوم ، أو في الروابط التساهمية لذرتي هيدروجين ، مع تكوين مدار جزيئي معمم بواسطة ذرتين ، فإن معلمات الإلكترونين تكون متسقة بشكل متبادل . إذا تم تقسيم الإلكترونات المتشابكة ، وبدأت تتحرك في اتجاهات مختلفة ، فسيظهر معامل في دالة الموجة الخاصة بهم يصف إزاحة كثافة الاحتمال في الفضاء من الوقت - المسار. وهذا لا يعني على الإطلاق أن الوظيفة منتشرة في الفضاء ، وذلك ببساطة لأن احتمال العثور على كائن يصبح صفراً على مسافة ما منه ، ولا يبقى هناك شيء يشير إلى احتمال العثور على إلكترون. يتضح هذا أكثر في حالة تباعد الزوجين في الوقت المناسب. أولئك. هناك نوعان من الواصفات المحلية والمستقلة للجسيمات التي تتحرك في اتجاهين متعاكسين. على الرغم من أنه لا يزال من الممكن استخدام واصف عام واحد ، إلا أنه من حق الشخص الذي يضفي الطابع الرسمي :)

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تظل بيئة الجسيمات غير مبالية وتخضع أيضًا للتعديل: تتغير واصفات الدالة الموجية لجزيئات البيئة وتشارك في الإحصائيات الكمية الناتجة من خلال تأثيرها (مما يؤدي إلى ظهور ظواهر مثل فك الترابط). لكن عادةً لا يحدث أبدًا لأي شخص أن يصف ذلك على أنه دالة موجية عامة ، على الرغم من أن هذا ممكن أيضًا.

في العديد من المصادر يمكنك التعرف على هذه الظواهر بالتفصيل.

يكتب محمد بن مينسكي:

"أحد أغراض هذه المقالة ... هو إثبات وجهة النظر القائلة بأن هناك صياغة لميكانيكا الكم لا تظهر فيها مفارقات ويمكن من خلالها الإجابة على جميع الأسئلة التي يطرحها الفيزيائيون عادةً. تظهر المفارقات فقط عندما يكون الباحث غير راضٍ عن هذا المستوى "المادي" من النظرية ، عندما يطرح أسئلة غير مقبولة في الفيزياء ، بمعنى آخر ، عندما يأخذ الحرية في محاولة تجاوز حدود الفيزياء.. ...تمت صياغة السمات المحددة لميكانيكا الكم المرتبطة بالحالات المتشابكة لأول مرة فيما يتعلق بمفارقة EPR ، ولكن في الوقت الحالي لا يُنظر إليها على أنها متناقضة. بالنسبة للأشخاص الذين يعملون بشكل احترافي مع شكليات ميكانيكا الكم (على سبيل المثال ، بالنسبة لمعظم الفيزيائيين) ، لا يوجد شيء متناقض سواء في أزواج EPR ، أو حتى في الحالات المعقدة للغاية المتشابكة مع عدد كبير من المصطلحات وعدد كبير من العوامل في كل مصطلح. من السهل حساب نتائج أي تجارب مع مثل هذه الحالات ، من حيث المبدأ (على الرغم من أن الصعوبات التقنية في حساب الحالات المعقدة المتشابكة ممكنة بالطبع)."

على الرغم من أنه يجب القول ، عند التفكير في دور الوعي والاختيار الواعي في ميكانيكا الكم ، تبين أن مينسكي هو الشخص الذي يأخذ " خذ حريتك في محاولة تجاوز الفيزياءهذا يذكرنا بمحاولات الاقتراب من ظاهرة النفس. كمحترف كمومي ، مينسكي جيد ، لكن في آليات النفس ، هو ، مثل بنروز ، ساذج.

باختصار شديد وشروط (فقط لفهم الجوهر) حول استخدام الحالات المتشابكة في التشفير الكمي والنقل الآني (لأن هذا هو ما يذهل خيال المشاهدين الممتنين).

لذلك ، التشفير. تحتاج إلى إرسال التسلسل 1001

نحن نستخدم قناتين. في الأول نبدأ الجسيم المتشابك ، والثاني - معلومات حول كيفية تفسير البيانات المستلمة في شكل بت واحد.

لنفترض أن هناك حالة بديلة محتملة للف المعلمة الميكانيكية الكمومية المستخدمة في الحالات الشرطية: 1 أو 0. في هذه الحالة ، فإن احتمال سقوطها مع كل زوج من الجسيمات المحررة يكون عشوائيًا حقًا ولا ينقل أي معنى أ.

التحويل الأول. عند القياس هنااتضح أن حالة الجسيم هي 1. وهذا يعني أن الآخر لديه 0. من أجل الصوتفي النهاية للحصول على الوحدة المطلوبة ، نرسل البت 1. هناكيقيسون حالة الجسيم ، ولاكتشاف ما يعنيه ذلك ، يضيفونه إلى المرسل 1. يحصلون على 1. وفي الوقت نفسه ، يتحققون باللون الأبيض من أن التشابك لم ينكسر ، أي لا يتم اعتراض INFA.

التحويل الثاني. خرجت الحالة 1 مرة أخرى ، والأخرى بها 0. نقوم بتمرير المعلومات - 0. نجمعها ، ونحصل على 0 المطلوب.

العتاد الثالث. الحالة هنا هي 0. هناك ، هذا يعني - 1. للحصول على 0 ، نجتاز 0. نضيف ، نحصل على 0 (في أقل بت دلالة).

الرابعة. هنا - 0 ، هناك - 1 ، من الضروري أن يتم تفسيرها على أنها 1. نقوم بتمرير المعلومات - 0.

هنا في هذا المبدأ. اعتراض قناة المعلومات عديم الفائدة بسبب تسلسل غير مرتبط تمامًا (التشفير بمفتاح الحالة للجسيم الأول). اعتراض قناة متشابكة - يعطل الاستقبال ويتم اكتشافه. تحدد إحصائيات الإرسال من كلا الطرفين (لدى الطرف المستقبل جميع البيانات الضرورية عن الطرف المرسل) وفقًا لـ Bell صحة الإرسال وعدم اعتراضه.

هذا هو ما هو حول التخاطر. لا يوجد فرض تعسفي للحالة على الجسيم ، ولكن فقط التنبؤ بما ستكون عليه هذه الحالة بعد (وبعد ذلك فقط) يتم إخراج الجسيم هنا من الاتصال عن طريق القياس. ثم يقولون ، مثل ، أنه كان هناك انتقال للحالة الكمية مع تدمير الحالة التكميلية في نقطة البداية. بعد تلقي معلومات حول الحالة هنا ، يمكن للمرء بطريقة أو بأخرى تصحيح المعلمة الميكانيكية الكمومية بحيث يتضح أنها متطابقة مع تلك الموجودة هنا ، ولكنها لن تكون موجودة هنا ، ويتحدث المرء عن تنفيذ الحظر على الاستنساخ في حالة ملزمة.

يبدو أنه لا توجد نظائر لهذه الظواهر في الكون ولا الكرات والتفاح وما إلى ذلك. من الميكانيكا الكلاسيكية لا يمكن أن تفسر تجليات مثل هذه الطبيعة للأشياء الكمومية (في الواقع ، لا توجد عقبات أساسية أمام ذلك ، والتي سوف تظهر أدناه في الرابط الأخير). هذه هي الصعوبة الرئيسية لأولئك الذين يريدون الحصول على "تفسير" واضح. هذا لا يعني أن مثل هذا الشيء لا يمكن تصوره ، كما يُزعم أحيانًا. هذا يعني أنه من الضروري العمل بجد على التمثيلات النسبية ، التي تلعب دورًا حاسمًا في العالم الكمي وتربط عالم الكميات بالعالم الكلي.

لكن هذا ليس ضروريًا أيضًا. دعونا نتذكر المهمة الرئيسية للتمثيل: ما الذي يجب أن يكون قانون تجسيد المعلمة المقاسة (الموصوفة بواسطة دالة الموجة) بحيث لا يتم انتهاك عدم المساواة في كل نهاية ، ومع وجود إحصائيات مشتركة من كلا الطرفين يتم انتهاكها . هناك العديد من التفسيرات لفهم هذا باستخدام التجريدات المساعدة. يتحدثون عن نفس الشيء لغات مختلفةمثل هذه التجريدات. من بين هؤلاء ، اثنان هما الأكثر أهمية من حيث الدقة المشتركة بين حاملي التمثيلات. آمل أن يتضح بعد ما قيل ما هو المقصود :)

تفسير كوبنهاجن من مقال حول مفارقة أينشتاين - بودولسكي - روزين:

" (EPR-paradox) - مفارقة واضحة ... في الواقع ، لنتخيل أنه على كوكبين في أجزاء مختلفة من المجرة ، توجد قطعتان من العملات المعدنية تسقطان دائمًا بنفس الطريقة. إذا قمت بتسجيل نتائج جميع التقلبات ، ثم قمت بمقارنتها ، فسوف تتطابق. القطرات نفسها عشوائية ، ولا يمكن أن تتأثر بأي شكل من الأشكال. من المستحيل ، على سبيل المثال ، الموافقة على أن النسر هو وحدة ، والذيل هو صفر ، وبالتالي ينقل رمزًا ثنائيًا. بعد كل شيء ، سيكون تسلسل الأصفار والآحاد عشوائيًا على طرفي السلك ولن يحمل أي معنى.

اتضح أن للمفارقة تفسيرًا متوافقًا منطقيًا مع كل من نظرية النسبية وميكانيكا الكم.

قد يعتقد المرء أن هذا التفسير غير معقول للغاية. من الغريب أن ألبرت أينشتاين لم يؤمن أبدًا "بنرد يلعب الإله". لكن الاختبارات التجريبية الدقيقة لتفاوتات بيل أظهرت أن هناك حوادث غير محلية في عالمنا.

من المهم التأكيد على إحدى عواقب هذا المنطق الذي سبق ذكره: القياسات على الحالات المتشابكة لن تنتهك النسبية والسببية فقط إذا كانت عشوائية حقًا. يجب ألا تكون هناك علاقة بين ظروف القياس والاضطراب ، وليس أدنى انتظام ، وإلا فستكون هناك إمكانية الإرسال الفوري للمعلومات. وهكذا ، فإن ميكانيكا الكم (في تفسير كوبنهاجن) ووجود حالات متشابكة تثبت وجود اللاحتمية في الطبيعة."

في التفسير الإحصائي ، يظهر هذا من خلال مفهوم "المجموعات الإحصائية" (نفس):

من وجهة نظر التفسير الإحصائي ، فإن الأشياء الحقيقية للدراسة في ميكانيكا الكم ليست كائنات دقيقة واحدة ، بل مجموعات إحصائية للأشياء الدقيقة الموجودة في نفس الظروف الكلية. وفقًا لذلك ، فإن عبارة "الجسيم في حالة كذا وكذا" تعني في الواقع "ينتمي الجسيم إلى مجموعة إحصائية كذا وكذا" (تتكون من العديد من الجسيمات المتشابهة). لذلك ، فإن اختيار مجموعة فرعية واحدة أو أخرى في المجموعة الأولية يغير بشكل كبير حالة الجسيم ، حتى لو لم يكن هناك تأثير مباشر عليه.

كتوضيح بسيط ، ضع في اعتبارك المثال التالي. لنأخذ 1000 قطعة نقدية ملونة ونسقطها على 1000 ورقة. احتمال طباعة "نسر" على ورقة نختارها عشوائيًا هو 1/2. وفي الوقت نفسه ، بالنسبة للأوراق التي توجد عليها "ذيول" عملات معدنية ، فإن الاحتمال نفسه هو 1 - أي ، لدينا الفرصة لإثبات طبيعة الطباعة على الورق ، لا تنظر إلى الورقة نفسها ، ولكن فقط إلى العملة المعدنية. ومع ذلك ، فإن المجموعة المرتبطة بمثل هذا "القياس غير المباشر" تختلف تمامًا عن المجموعة الأصلية: فهي لم تعد تحتوي على 1000 ورقة ، ولكن تحتوي على 500 ورقة فقط!

وبالتالي ، فإن دحض علاقة عدم اليقين في "مفارقة" EPR سيكون صالحًا فقط إذا كان من الممكن بالنسبة للمجموعة الأصلية تحديد مجموعة فرعية غير فارغة في نفس الوقت على أساس الزخم وعلى أساس الإحداثيات المكانية. ومع ذلك ، فإن استحالة مثل هذا الخيار بالتحديد هي التي تؤكدها علاقة عدم اليقين! بعبارة أخرى ، تبين أن "المفارقة" في تقرير التقييم المبدئي للمقاومة هي في الواقع حلقة مفرغة: فهي تفترض زيف الحقيقة المطروحة.

متغير مع "إشارة فائقة الإضاءة" من جسيم ألجسيم بيعتمد أيضًا على تجاهل حقيقة أن التوزيعات الاحتمالية لقيم الكميات المقاسة لا تميز زوجًا معينًا من الجسيمات ، بل مجموعة إحصائية تحتوي على عدد كبير من هذه الأزواج. هنا ، كموقف مشابه ، يمكننا النظر في الموقف عندما يتم إلقاء عملة ملونة على ورقة في الظلام ، وبعد ذلك يتم سحب الورقة وإغلاقها في الخزنة. احتمال طباعة "نسر" على ورقة هو بداهة 1/2. وحقيقة أنه يتحول على الفور إلى 1 إذا قمنا بتشغيل الضوء وتأكدنا من أن العملة "ذيول" لا تشير على الإطلاق قدرة نظرتنا على الضباب للتأثير على الأشياء المحبوسة في الخزنة بطريقة وهمية.

أكثر: مجموعة AA Pechenkin تفسيرات لميكانيكا الكم في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي.

وتفسير آخر من http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm:

ينطلق تفسير Van Fraassen المشروط من حقيقة أن حالة النظام المادي تتغير سببيًا فقط ، أي وفقًا لمعادلة شرودنغر ، لا تحدد هذه الحالة بشكل لا لبس فيه قيم الكميات الفيزيائية التي تم العثور عليها أثناء القياس.

يقدم بوبر هنا مثاله المفضل: لعبة بلياردو للأطفال (لوحة مبطنة بالإبر ، تتدحرج عليها كرة معدنية ، ترمز إلى نظام فيزيائي ، - البلياردو نفسها ترمز إلى جهاز تجريبي). عندما تكون الكرة في الجزء العلوي من البلياردو ، يكون لدينا نزعة واحدة ، وميل واحد للوصول إلى نقطة ما في أسفل اللوحة. إذا أصلحنا الكرة في مكان ما في منتصف اللوحة ، فقد غيّرنا مواصفات التجربة وحصلنا على استعداد جديد. يتم هنا الحفاظ على اللاحتمية الميكانيكية الكمية بالكامل: ينص بوبر على أن لعبة البلياردو ليست نظامًا ميكانيكيًا. نحن غير قادرين على تتبع مسار الكرة. لكن "تقليل حزمة الموجة" ليس فعلًا من أعمال الملاحظة الذاتية ، إنه إعادة تعريف واعية للوضع التجريبي ، وتضييقًا لظروف التجربة.

لتلخيص الحقائق

1. على الرغم من العشوائية المطلقة لفقدان معلمة عند القياس في كتلة من أزواج متشابكة من الجسيمات ، يتجلى التناسق في كل زوج من هذه الأزواج: إذا تبين أن أحد الجسيمات في الزوج له دوران 1 ، فإن الجسيم الآخر في الزوج لديه الدوران المعاكس. هذا مفهوم من حيث المبدأ: نظرًا لأنه في حالة الاقتران لا يمكن أن يكون هناك جسيمان لهما نفس الدوران في نفس حالة الطاقة ، فعندما ينفصلان ، إذا تم الحفاظ على الاتساق ، فإن الدورات لا تزال متسقة. بمجرد تحديد دوران أحدهما ، سيصبح دوران الآخر معروفًا ، على الرغم من حقيقة أن عشوائية الدوران في القياسات من كلا الجانبين مطلقة.

اسمحوا لي أن أوضح بإيجاز استحالة وجود حالات متطابقة تمامًا لجسيمين في مكان واحد في الزمكان ، والتي تسمى في نموذج بنية غلاف الإلكترون للذرة مبدأ باولي ، وفي الاعتبار الميكانيكي الكمومي للحالات المتسقة - مبدأ استحالة استنساخ الأشياء المتشابكة.

هناك شيء (غير معروف حتى الآن) يمنع حقًا الكم أو الجسيم المقابل له من التواجد في حالة محلية مع أخرى - متطابق تمامًا في المعلمات الكمومية. يتحقق هذا ، على سبيل المثال ، في تأثير كازيمير ، عندما يمكن أن يكون للكميات الافتراضية بين الصفائح طول موجي لا يزيد عن الفجوة. ويتحقق هذا بشكل خاص في وصف الذرة ، عندما لا يمكن أن يكون لإلكترونات ذرة معينة معلمات متطابقة في كل شيء ، وهو ما تم إضفاء الطابع الرسمي عليه بشكل بديهي من خلال مبدأ باولي.

في الطبقة الأولى الأقرب ، يمكن العثور على إلكترونين فقط في شكل كرة (سالإلكترونات). إذا كان هناك اثنان منهم ، فإنهما يدوران مختلفين ويتم إقرانهما (متشابكان) ، مما يشكل موجة مشتركة مع طاقة الربط التي يجب تطبيقها لكسر هذا الزوج.

في المستوى الثاني ، الأكثر بعدًا والأكثر نشاطًا ، يمكن أن يكون هناك 4 "مدارات" من إلكترونين مقترنين على شكل موجة واقفة على شكل حجم ثمانية (إلكترونات ص). أولئك. طاقة أعلى أشغل مساحة أكبر وأسمح بتعايش عدة أزواج مقترنة. من الطبقة الأولى ، تختلف الثانية بقوة بمقدار حالة طاقة منفصلة محتملة (المزيد من الإلكترونات الخارجية ، التي تصف سحابة أكبر مكانيًا ، لها أيضًا طاقة أعلى).

تسمح لك الطبقة الثالثة مكانيًا بالفعل بالحصول على 9 مدارات على شكل رباعي الفصوص (د-الإلكترونات) ، الرابع - 16 مدارًا - 32 إلكترونًا ،الاستمارة والتي تشبه أيضًا ثمانية أحجام في مجموعات مختلفة ( Fالإلكترونات).

أشكال السحب الإلكترونية:

أ - الإلكترونات ؛ ب - الإلكترونات ص ؛ ج - د الإلكترونات.

هذه المجموعة من الحالات المختلفة بشكل منفصل - الأرقام الكمية - تميز الحالات المحلية المحتملة للإلكترونات. وهذا ما يخرج منه.

عندما يدور إلكترونان مختلفانواحدمستوى الطاقة (على الرغم من أن هذا ليس ضروريًا في الأساس: http://www.membrana.ru/lenta/؟9250) زوجًا ، ثم يتشكل "مدار جزيئي" شائع بمستوى طاقة منخفض بسبب الطاقة والترابط. تشكل ذرتان من الهيدروجين ، لكل منهما إلكترونًا غير مزدوج ، تداخلًا شائعًا بين هذه الإلكترونات - رابطة تساهمية (بسيطة). طالما أنه موجود - حقًا إلكترونان لهما ديناميكيات منسقة مشتركة - دالة موجية مشتركة. حتى متى؟ "درجة الحرارة" أو أي شيء آخر يمكن أن يعوض طاقة الرابطة يكسرها. تتطاير الذرات مع إلكترونات لم تعد موجودة الموجة المشتركة، ولكن لا يزال في حالة من التشابك تكاملية ومتسقة بشكل متبادل. لكن لم يعد هناك اتصال بعد الآن :) هذه هي اللحظة التي لم يعد فيها الأمر يستحق الحديث عن دالة الموجة العامة ، على الرغم من أن الخصائص الاحتمالية من حيث ميكانيكا الكم تظل كما لو أن هذه الوظيفة استمرت في وصف الموجة العامة. هذا يعني فقط الحفاظ على القدرة على عرض ارتباط ثابت.

تم وصف طريقة الحصول على الإلكترونات المتشابكة من خلال تفاعلها: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.htmlأو شعبيا - تخطيطيا - في http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " لإنشاء "علاقة عدم يقين" للإلكترونات ، أي "إرباكها" ، تحتاج إلى التأكد من أنها متطابقة من جميع النواحي ، ثم إطلاق هذه الإلكترونات على مقسم الحزمة (مقسم الحزمة). تقوم الآلية "بتقسيم" كل من الإلكترونات ، مما يجعلها في حالة كمية من "التراكب" ، ونتيجة لذلك سوف يتحرك الإلكترون على طول أحد المسارين مع احتمالية متساوية.".

2. مع إحصائيات القياس على كلا الجانبين ، يمكن أن يؤدي التناسق المتبادل للعشوائية في أزواج إلى انتهاك متباينة بيل في ظل ظروف معينة. ولكن ليس من خلال استخدام بعض الجوهر الميكانيكي الكمومي الخاص غير المعروف.

تتيح لك المقالة الصغيرة التالية (استنادًا إلى الأفكار التي وضعها R. Pnrose) تتبع (إظهار المبدأ ، مثال) كيف يكون ذلك ممكنًا: نسبية عدم المساواة عند بيل أو العقل الجديد للملك العاري. يظهر هذا أيضًا في عمل A.V. Belinsky ، المنشور في Uspekhi fizicheskikh nauk: نظرية بيل دون افتراض الموقع. عمل آخر لـ A.V. Belinsky للتفكير من قبل أولئك المهتمين: نظرية بيل للملاحظات ثلاثية التفرع ، بالإضافة إلى مناقشة مع df-m.s. ، بروفيسور ، أكاد. فاليري بوريسوفيتش موروزوف (المعترف به عمومًا كورفيوس من منتديات قسم الفيزياء في FRTK-MIPT و "النوادي") ، حيث يقترح موروزوف النظر في كلا العملين لـ A.V. Belinsky: تجربة الجانب: سؤال لموروزوف. بالإضافة إلى موضوع احتمال حدوث انتهاكات لعدم المساواة لدى بيل دون تقديم أي إجراء بعيد المدى: نمذجة بيل لعدم المساواة.

أود أن ألفت انتباهكم إلى حقيقة أن "نسبية متباينات بيل أو العقل الجديد للملك العاري" ، وكذلك "نظرية بيل دون افتراض المنطقة" في سياق هذه المقالة لا تدعي وصف آلية ميكانيكا الكم. تشابك. تظهر المشكلة في الجملة الأخيرة من الرابط الأول: "لا يوجد سبب للإشارة إلى انتهاك عدم المساواة لدى بيل باعتباره تفنيدًا لا جدال فيه لأي نموذج للواقعية المحلية". أولئك. حدود استخدامه هي النظرية المذكورة في البداية: "قد تكون هناك نماذج محلية كلاسيكية يتم فيها انتهاك عدم المساواة عند بيل.". حول هذا - تفسيرات إضافية في المناقشة.

سأحضر نموذجي الخاص.
"انتهاك الواقعية المحلية" هو مجرد تأثير نسبي.
لا أحد (عادي) يجادل مع حقيقة أنه بالنسبة للنظام الذي يتحرك بالسرعة المحددة (سرعة الضوء في الفراغ) ، لا يوجد مكان ولا وقت (لا يعطي تحويل لورينتز في هذه الحالة أي وقت ولا مكان) ، أي بالنسبة للكم فهو موجود هنا وهناك على حد سواء ، مهما كانت المسافة بعيدة.
من الواضح أن الكميات المتشابكة لها نقطة البداية الخاصة بها. والإلكترونات هي نفس الكميات في حالة الموجة الواقفة ، أي موجود هنا وهناك مرة واحدة طوال عمر الإلكترون. كل خصائص الكوانتا أصبحت محددة سلفًا بالنسبة لنا ، نحن الذين يدركونها من الخارج ، لهذا السبب. نحن في النهاية مكونون من كوانتات موجودة هنا وهناك. بالنسبة لهم ، فإن سرعة انتشار التفاعل (الحد من السرعة) عالية بلا حدود. لكن كل هذه اللانهايات مختلفة ، وكذلك في أطوال مختلفة من المقاطع ، على الرغم من أن لكل منها عدد لا حصر له من النقاط ، ولكن نسبة هذه اللانهايات تعطي نسبة الأطوال. هكذا يظهر لنا الزمان والمكان.
بالنسبة لنا ، الواقعية المحلية منتهكة في التجارب ، ولكن ليس للكميات.
لكن هذا التناقض لا يؤثر على الواقع بأي شكل من الأشكال ، لأننا لا نستطيع استخدام مثل هذه السرعة اللانهائية في الممارسة. لا تنتقل المعلومات ، ولا المادة على وجه الخصوص ، بسرعة غير محدودة خلال "النقل الآني الكمي".
لذلك كل هذا مجرد مزحة من التأثيرات النسبية ، لا أكثر. يمكن استخدامها في التشفير الكمي أو أي شيء آخر ، ولا يمكن استخدامها لعمل حقيقي بعيد المدى.

نحن ننظر بصريًا إلى جوهر ما تظهره عدم المساواة عند بيل.
1. إذا كان اتجاه العدادات عند كلا الطرفين هو نفسه ، فسيكون قياس الدوران في كلا الطرفين دائمًا عكس ذلك.
2. إذا كان اتجاه العدادات معكوسًا ، فستكون النتيجة واحدة.
3. إذا كان اتجاه المقياس الأيسر يختلف عن اتجاه المقياس الأيمن بأقل من زاوية معينة ، فسيتم تنفيذ النقطة 1 وستكون الصدف ضمن الاحتمال الذي تنبأ به بيل للجسيمات المستقلة.
4. إذا تجاوزت الزاوية ، فإن - النقطة 2 والمطابقات ستكون أكبر من الاحتمال الذي تنبأ به بيل.

أولئك. بزاوية أصغر ، سنحصل على قيم متعاكسة في الغالب للدوران ، وبزاوية أكبر ، تتطابق في الغالب مع القيم.
يمكن تخيل سبب حدوث ذلك مع الدوران ، مع الأخذ في الاعتبار أن دوران الإلكترون هو مغناطيس ، ويتم قياسه أيضًا من خلال اتجاه المجال المغناطيسي (أو في الكم الحر ، فإن السبين هو اتجاه الاستقطاب ويتم قياسه بواسطة اتجاه الفجوة التي يجب أن يسقط من خلالها مستوى دوران الاستقطاب).
من الواضح أنه من خلال إرسال المغناطيسات ، التي كانت مرتبطة في البداية وتحتفظ بتوجهها المتبادل عند إرسالها ، فإننا سنؤثر عليها بمجال مغناطيسي أثناء القياس (الدوران في اتجاه أو آخر) كما يحدث في المفارقات الكمية.
من الواضح أنه عند مواجهة مجال مغناطيسي (بما في ذلك دوران إلكترون آخر) ، فإن السبين يوجه نفسه بالضرورة وفقًا له (عكس ذلك في حالة دوران إلكترون آخر). لذلك ، يقولون إن "اتجاه الدوران ينشأ فقط أثناء القياس" ، ولكنه في نفس الوقت يعتمد على موضعه الأولي (في أي اتجاه للدوران) واتجاه تأثير العداد.
من الواضح أنه لا توجد إجراءات طويلة المدى مطلوبة لهذا الغرض ، تمامًا كما لا يلزم وصف مثل هذا السلوك في الحالة الأولية للجسيمات.
لدي سبب للاعتقاد بأنه حتى الآن ، عند قياس سين الإلكترونات الفردية ، لا تؤخذ الحالات الوسيطة للدوران في الاعتبار ، ولكن في الغالب فقط - على طول مجال القياس وفي مقابل المجال. أمثلة الطريقة: ،. يجدر الانتباه إلى تاريخ تطوير هذه الأساليب ، وهو متأخر عن التجارب المذكورة أعلاه.
النموذج المقدم ، بالطبع ، مبسط (في الظواهر الكمومية ، لا يكون الدوران هو المغناطيس الحقيقي تمامًا ، على الرغم من أنه يوفر جميع الظواهر المغناطيسية المرصودة) ولا يأخذ في الاعتبار العديد من الفروق الدقيقة. لذلك ، فهو ليس وصفًا لظاهرة حقيقية ، ولكنه يظهر فقط مبدأ ممكنًا. ويوضح أيضًا مدى سوء الثقة في الشكليات الوصفية (الصيغ) دون فهم جوهر ما يحدث.
في الوقت نفسه ، فإن نظرية بيل صحيحة في الصياغة من مقال Aspek: "من المستحيل العثور على نظرية بمعامل إضافي يرضي وصف عامالذي يعيد إنتاج جميع تنبؤات ميكانيكا الكم. "وليس على الإطلاق في صياغة بنروز:" اتضح أنه من المستحيل إعادة إنتاج تنبؤات نظرية الكم بهذه الطريقة (غير الكم). "النماذج ، باستثناء ميكانيكا الكم تجربة ، انتهاك عدم المساواة بيل غير ممكن.

هذا مبالغ فيه إلى حد ما ، قد يقول المرء مثالًا مبتذلاً للتفسير ، لمجرد إظهار كيف يمكن خداع المرء في مثل هذه النتائج. لكن دعونا نضع معنى واضحًا لما أراد بيل إثباته وما يحدث بالفعل. أنشأ بيل تجربة تُظهر أنه في حالة التشابك لا توجد "خوارزمية" موجودة مسبقًا ، وهي علاقة محددة مسبقًا (كما أصر المعارضون في ذلك الوقت ، قائلين إن هناك بعض المعلمات المخفية التي تحدد مثل هذا الارتباط). ومن ثم يجب أن تكون الاحتمالات في تجاربه أعلى من احتمال وجود عملية عشوائية حقًا (لماذا موصوف جيدًا أدناه).
لكن في الواقع ، لديهم ببساطة نفس التبعيات الاحتمالية. ماذا يعني ذلك؟ هذا يعني أنه لا يوجد اتصال محدد مسبقًا ومحدد مسبقًا بين تثبيت معلمة بواسطة قياس ، ولكن نتيجة التثبيت هذه تأتي من حقيقة أن العمليات لها نفس وظيفة الاحتمال (التكميلية) (والتي ، بشكل عام ، تتبع مباشرة من مفاهيم ميكانيكا الكم) ، وهو تحقيق معلمة أثناء التثبيت ، والتي لم يتم تعريفها بسبب غياب المكان والزمان في "إطارها المرجعي" بسبب أقصى ديناميكيات ممكنة لوجودها (التأثير النسبي الذي صاغه لورنتز التحولات ، انظر الفراغ ، الكميات ، المادة).

هكذا يصف بريان جرين الجوهر المنهجي لتجربة بيل في كتابه نسيج الكون. تلقى كل من اللاعبين العديد من الصناديق ، ولكل منها ثلاثة أبواب. إذا فتح اللاعب الأول نفس الباب الذي فتحه الثاني في صندوق بنفس الرقم ، فإنه يومض بنفس الضوء: أحمر أو أزرق.
يفترض اللاعب الأول سكالي أن هذا مضمون من خلال برنامج ألوان الفلاش المضمن في كل زوج ، اعتمادًا على الباب ، يعتقد اللاعب الثاني مولدر أن الومضات تتبع باحتمالية متساوية ، ولكنها متصلة بطريقة ما (من خلال حركة بعيدة المدى غير محلية ). وفقًا للاعب الثاني ، فإن التجربة هي التي تقرر كل شيء: إذا كان البرنامج كذلك ، فإن احتمال ظهور نفس الألوان عند فتح أبواب مختلفة عشوائيًا يجب أن يكون أكثر من 50٪ ، على عكس الاحتمال العشوائي الحقيقي. أعطى مثالا لماذا:
فقط لنكون محددًا ، دعنا نتخيل أن برنامج الكرة في صندوق منفصل ينتج ألوانًا زرقاء (الباب الأول) والأزرق (الباب الثاني) والأحمر (الباب الثالث). الآن ، نظرًا لأننا اخترنا أحد الأبواب الثلاثة ، فهناك ما مجموعه تسعة مجموعات ممكنة من الأبواب التي يمكننا اختيار فتحها لهذا الصندوق. على سبيل المثال ، يمكنني اختيار الباب العلوي في صندوقي ، بينما يمكنك اختيار الباب الجانبي على الصندوق الخاص بك ؛ أو يمكنني اختيار الباب الأمامي ويمكنك اختيار الباب العلوي ؛ وهلم جرا."
"بالطبع." قفز سكالي. "إذا اتصلنا بالباب العلوي 1 ، والباب الجانبي 2 ، والباب الأمامي 3 ، فإن مجموعات الأبواب التسعة الممكنة هي فقط (1،1) ، (1،2) ، (1،3) ، (2،1 ) و (2.2) و (2.3) و (3.1) و (3.2) و (3.3). "
"نعم ، هذا صحيح" ، يتابع مولدر. - "حاليا نقطة مهمة: من بين هذه الاحتمالات التسعة ، لاحظ أن خمس مجموعات من الأبواب - (1.1) و (2.2) و (3.3) و (1.2) و (2.1) - تؤدي إلى النتيجة التي نرى كيف تومض الكرات الموجودة في صناديقنا بنفس الشيء الألوان.
المجموعات الثلاثة الأولى من الأبواب هي تلك التي نختار فيها نفس الأبواب ، وكما نعلم ، فإن هذا يؤدي دائمًا إلى حقيقة أننا نرى نفس الألوان. مجموعتان أخريان من الأبواب (1،2) و (2،1) ينتج عنها نفس الألوان لأن البرنامج يفرض أن الكرات ستومض بنفس اللون - أزرق - إذا كان أي من الباب 1 أو الباب 2 مفتوحًا. لذلك ، نظرًا لأن 5 أكبر من نصف 9 ، فهذا يعني أنه بالنسبة لأكثر من النصف - أكثر من 50 بالمائة - من المجموعات الممكنة للأبواب التي يمكننا أن نختار فتحها ، ستومض الكرات بنفس اللون ".
احتج سكالي قائلاً: "لكن انتظر". "هذا مجرد مثال واحد لبرنامج خاص: أزرق ، أزرق ، أحمر. في توضيحي ، افترضت أن المربعات ذات الأرقام المختلفة يمكن أن تحتوي بشكل عام على برامج مختلفة."
"حقًا ، لا يهم. الاستنتاج صالح لأي من البرامج الممكنة.

وهذا هو الحال بالفعل إذا كنا نتعامل مع برنامج. لكن هذا ليس هو الحال على الإطلاق إذا كنا نتعامل مع تبعيات عشوائية للعديد من التجارب ، ولكن كل من هذه العشوائية لها نفس الشكل في كل تجربة.
في حالة الإلكترونات ، عندما يتم إقرانها لأول مرة ، مما يضمن دورانها المعتمد تمامًا (المعاكس بشكل متبادل) والمشتت ، يتم الحفاظ على هذا الترابط ، بالطبع ، مع صورة شاملة كاملة للاحتمال الحقيقي للتسرب وفي حقيقة أنه يمكن أن يقال مقدمًا كيف أن دوران الإلكترونين في زوج مستحيل حتى يتم تحديد أحدهما ، لكنهما "بالفعل" (إذا جاز لي أن أقول ذلك فيما يتعلق بما ليس له مقياس الزمان والمكان الخاص به) لها موقع نسبي معين.

علاوة على ذلك في كتاب بريان جرين:
هناك طريقة لفحص ما إذا كنا قد تعارضنا عن غير قصد مع SRT. الخاصية المشتركة للمادة والطاقة هي أنهما يمكنهما نقل المعلومات بالانتقال من مكان إلى آخر. تحمل الفوتونات ، التي تنتقل من محطة إرسال لاسلكية إلى جهاز الاستقبال الخاص بك ، المعلومات. تنقل الإلكترونات ، التي تنتقل عبر كبلات الإنترنت إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، المعلومات. في أي موقف يكون فيه شيء ما - حتى شيء غير معروف - يعني ضمنيًا أنه يتحرك سرعة أكبرالضوء ، أضمن اختبار هو السؤال عما إذا كان ينقل ، أو على الأقل يمكنه نقل المعلومات. إذا كانت الإجابة بالنفي ، فإن المنطق القياسي يمر بأن لا شيء يتجاوز سرعة الضوء ويبقى SRT دون منازع. في الممارسة العملية ، غالبًا ما يستخدم الفيزيائيون هذا الاختبار لتحديد ما إذا كانت بعض العمليات الدقيقة تنتهك قوانين النسبية الخاصة. لا شيء ينجو من هذا الاختبار.

أما بالنسبة لنهج R. Penrose وإلخ. المترجمين الفوريين ، ثم من عمله Penrouz.djvu سأحاول تسليط الضوء على الموقف الأساسي (النظرة العالمية) الذي يؤدي بشكل مباشر إلى وجهات النظر الصوفية حول اللامركزية (مع تعليقاتي - اللون الأسود):

كان من الضروري إيجاد طريقة تسمح لنا بفصل الحقيقة عن الافتراضات في الرياضيات - نوع من الإجراءات الرسمية ، التي يمكن للمرء من خلالها أن يقول على وجه اليقين ما إذا كانت جملة رياضية معينة صحيحة أم لا. (الاعتراض انظر طريقة أرسطو والحقيقة ، معايير الحقيقة). حتى يتم حل هذه المشكلة بشكل صحيح ، لا يمكن للمرء أن يأمل بجدية في النجاح في حل مشاكل أخرى أكثر تعقيدًا - تلك التي تتعلق بطبيعة القوى التي تحرك العالم ، بغض النظر عن العلاقة التي قد تكون لهذه القوى نفسها مع الحقيقة الرياضية. ربما يكون الإدراك بأن الرياضيات التي لا جدال فيها هي المفتاح لفهم الكون هو أول من أهم الاختراقات العلمية بشكل عام. حتى قدماء المصريين والبابليين خمنوا الحقائق الرياضية بمختلف أنواعها ، لكن الحجر الأول في أساس الفهم الرياضي ...
... أتيحت الفرصة للناس لأول مرة لصياغة بيانات موثوقة وغير قابلة للدحض - تصريحات ، لا شك في حقيقتها حتى اليوم ، على الرغم من حقيقة أن العلم قد تقدم بعيدًا منذ تلك الأوقات. لأول مرة ، تم الكشف عن الطبيعة الخالدة للرياضيات للناس.
ما هو الدليل الرياضي؟ في الرياضيات ، البرهان هو منطق لا تشوبه شائبة يستخدم فقط تقنيات المنطق البحت. (المنطق الخالص غير موجود. المنطق صياغة بديهية للأنماط والعلاقات الموجودة في الطبيعة)السماح باستخلاص استنتاج لا لبس فيه حول صحة بيان رياضي واحد أو آخر على أساس صحة أي بيانات رياضية أخرى ، سواء تم إنشاؤها مسبقًا بطريقة مماثلة ، أو لا تتطلب إثباتًا على الإطلاق (عبارات أولية خاصة ، حقيقة والتي ، في الرأي العام ، بديهية ، تسمى البديهيات). عادة ما يسمى البيان الرياضي الذي تم إثباته بالنظرية. هذا هو المكان الذي لا أفهمه فيه: بعد كل شيء ، هناك نظريات مبسطة ولكنها غير مثبتة.
... ينبغي تمثيل المفاهيم الرياضية الموضوعية على أنها أشياء خالدة ؛ لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن وجودهم يبدأ في اللحظة التي يظهرون فيها بشكل أو بآخر في الخيال البشري.
... وهكذا ، فإن الوجود الرياضي يختلف ليس فقط عن وجود مادي ، ولكن أيضًا عن الوجود الذي يمكن لإدراكنا الواعي أن يمنحه الكائن. ومع ذلك ، فمن الواضح أنه مرتبط بالشكلين الأخيرين من الوجود - أي بالوجود الجسدي والعقلي. الاتصال هو مفهوم فيزيائي تمامًا ، ماذا يعني Penrose هنا؟- والروابط المقابلة أساسية بقدر ما هي غامضة.
أرز. 1.3 ثلاثة "عوالم" - أفلاطونية رياضية وجسدية وعقلية - وثلاثة ألغاز أساسية تربطهم ...
... إذن ، وفقًا لما هو مبين في الشكل. 1.3 بالمخطط ، يتم التحكم في العالم المادي بأكمله بواسطة قوانين رياضية. في فصول لاحقة من الكتاب ، سنرى أن هناك أدلة قوية (وإن كانت غير كاملة) تدعم هذا الرأي. إذا صدقنا هذا الدليل ، فعلينا أن نعترف بأن كل شيء موجود في الكون المادي ، حتى أدق التفاصيل ، تحكمه بالفعل مبادئ رياضية دقيقة - ربما المعادلات. أنا هنا فقط أستمتع بهدوء ....
... إذا كان الأمر كذلك ، فإن أفعالنا المادية تخضع تمامًا وبشكل كامل لمثل هذا التحكم الرياضي الشامل ، على الرغم من أن هذا "التحكم" لا يزال يسمح بعشوائية معينة في السلوك ، تتحكم فيها مبادئ احتمالية صارمة.
يبدأ كثير من الناس في الشعور بعدم الارتياح الشديد لمثل هذه الافتراضات ؛ بالنسبة لي ولنفسي ، أعترف أن هذه الأفكار تسبب بعض القلق.
... ربما ، بمعنى ما ، لا تكون العوالم الثلاثة كيانات منفصلة على الإطلاق ، ولكنها تعكس فقط جوانب مختلفة من بعض الحقيقة الأساسية (التي أكدت عليها) التي تصف العالم ككل - وهي حقيقة لا نفعلها في الوقت الحالي لديهم أدنى المفاهيم. - ينظف صوفي ....
.................
حتى أنه اتضح أن هناك مناطق على الشاشة لا يمكن الوصول إليها من الجسيمات المنبعثة من المصدر ، على الرغم من حقيقة أن الجسيمات يمكن أن تدخل بنجاح إلى هذه المناطق عندما يكون أحد الشقوق مفتوحًا فقط! على الرغم من أن البقع تظهر على الشاشة واحدة تلو الأخرى في مواضع محددة ، وعلى الرغم من أن كل لقاء للجسيم مع الشاشة يمكن أن يرتبط بفعل معين من انبعاث الجسيم من المصدر ، فإن سلوك الجسيم بين المصدر و الشاشة ، بما في ذلك الغموض المرتبط بوجود فجوتين في الحاجز ، تشبه سلوك الموجة ، حيث عندما يصطدم جسيم بشاشة ، فإنه يستشعر كلا الشقين في وقت واحد. علاوة على ذلك (وهذا مهم بشكل خاص لأغراضنا المباشرة) ، فإن المسافة بين الأطراف على الشاشة تتوافق مع الطول الموجي A لموجة الجسيمات لدينا ، المرتبطة بزخم الجسيم p بالصيغة السابقة XXXX.
كل هذا ممكن تمامًا ، كما سيقول أحد المتشككين المتعصبين ، لكن هذا لا يجبرنا بعد على إجراء مثل هذا التعريف السخيف لزخم الطاقة مع نوع من المشغل! نعم ، هذا بالضبط ما أريد أن أقوله: العامل هو مجرد شكلية لوصف ظاهرة ضمن إطارها المحدد ، وليس هوية مع هذه الظاهرة.
طبعا لا يجبرنا ولكن هل نبتعد عن المعجزة عندما تظهر لنا ؟! ما هذه المعجزة؟ المعجزة هي أن هذه العبثية الظاهرة للحقيقة التجريبية (الموجات هي جزيئات ، والجسيمات تتحول إلى موجات) يمكن إدخالها إلى النظام بمساعدة شكليات رياضية جميلة ، حيث يتم تحديد الزخم بالفعل بـ " التمايز في التنسيق "والطاقة مع" تمايز الوقت.
... كل هذا بخير ولكن ماذا عن ناقل الدولة؟ ما الذي يمنعك من إدراك أنه يمثل الواقع؟ لماذا غالبًا ما يتردد الفيزيائيون بشدة في اتخاذ مثل هذا الموقف الفلسفي؟ ليس فقط الفيزيائيين ، ولكن أولئك الذين لديهم كل شيء من أجل رؤية شاملة للعالم ولا يميلون إلى التفكير المنطقي غير المحدد.
.... إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك أن تتخيل أن الدالة الموجية للفوتون تترك المصدر في شكل حزمة موجية محددة بوضوح ذات أحجام صغيرة ، ثم بعد الاجتماع مع مقسم الحزمة ، يتم تقسيمها إلى جزأين ، أحدهما ينعكس من الفاصل والآخر يمر عبره ، على سبيل المثال ، في اتجاه عمودي. في كليهما ، تسببنا في انقسام الدالة الموجية إلى جزأين في مقسم الحزمة الأول ... بديهية 1: الكم غير قابل للقسمة. إن الشخص الذي يتحدث عن نصفي الكم خارج طول موجته لا يقل تشككًا عن الشخص الذي يخلق كونًا جديدًا مع كل تغيير في حالة الكم. بديهية 2: الفوتون لا يغير مساره ، وإذا كان قد تغير ، فهذا يعني إعادة انبعاث الفوتون بواسطة الإلكترون. لأن الكم ليس جسيمًا مرنًا ولا يوجد شيء يمكن أن يرتد منه. لسبب ما ، في جميع الأوصاف لمثل هذه التجارب ، يتم تجنب هذين الأمرين ، على الرغم من أن لهما معنى أساسيًا أكثر من التأثيرات الموصوفة. لا أفهم لماذا يقول بنروز هذا ، يجب أن يعرف عن عدم قابلية تجزئة الكم ، علاوة على ذلك ، فقد ذكرها في الوصف ذي الشقين. في مثل هذه الحالات المعجزة ، لا يزال يتعين على المرء أن يحاول البقاء ضمن إطار البديهيات الأساسية ، وإذا تعارضت مع التجربة ، فهذه مناسبة للتفكير مليًا في المنهجية والتفسير.
دعونا نقبل في الوقت الحالي ، على الأقل كنموذج رياضي للعالم الكمي ، هذا الوصف الغريب ، والذي وفقًا له تتطور الحالة الكمومية بمرور الوقت في شكل دالة موجية ، عادةً "ملطخة" على كل الفضاء (ولكن مع القدرة على التركيز في منطقة محدودة أكثر) ، وبعد ذلك ، عند إجراء قياس ، تصبح هذه الحالة شيئًا محليًا ومحدّدًا تمامًا.
أولئك. يتحدث بجدية عن إمكانية تلطيخ شيء ما لعدة سنوات ضوئية مع إمكانية التغيير المتبادل الفوري. يمكن تمثيل هذا بشكل تجريدي بحت - على أنه الحفاظ على وصف رسمي على كل جانب ، ولكن ليس في شكل نوع من الكيان الحقيقي ، الذي تمثله طبيعة الكم. هنا استمرارية واضحة لفكرة حقيقة وجود الشكليات الرياضية.

هذا هو السبب في أنني أعتبر كلاً من بينروز وغيره من الفيزيائيين ذوي التفكير المهتم بروح التشاؤم لديهم شكوك كبيرة ، على الرغم من سلطتهم المدوية ...

في كتاب S. Weinberg أحلام نظرية نهائية:
فلسفة ميكانيكا الكم ليست ذات صلة بها استخدام حقيقيأن تبدأ في الشك في أن جميع الأسئلة العميقة حول معنى القياس هي في الواقع فارغة ، ناتجة عن النقص في لغتنا ، والتي نشأت في عالم تحكمه عمليًا قوانين الفيزياء الكلاسيكية.

في المقال ما هي المحلية ولماذا ليست في العالم الكمي؟ ، حيث يتم تلخيص المشكلة على أساس الأحداث الأخيرة بواسطة ألكسندر لفوفسكي ، موظف في RCC وأستاذ في جامعة كالجاري:
يوجد اللا تموضع الكمي فقط في إطار تفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم. وفقًا لذلك ، عند قياس حالة كمية ، فإنه ينهار. إذا أخذنا تفسير العالم المتعدد كأساس ، والذي يقول أن قياس حالة ما يمتد فقط من التراكب إلى الراصد ، فلا يوجد عدم تموضع. هذا مجرد وهم لمراقب "لا يعرف" أنه قد دخل في حالة تشابك مع جسيم في الطرف المقابل للخط الكمي.

بعض الاستنتاجات من المقالة ومناقشتها الموجودة بالفعل.
يوجد حاليًا الكثير من التفسيرات لمستويات مختلفة من التطور ، تحاول ليس فقط وصف ظاهرة التشابك وغيرها من "التأثيرات غير المحلية" ، ولكن وصف الافتراضات حول طبيعة (آليات) هذه الظواهر ، أي الفرضيات. علاوة على ذلك ، يسود الرأي أنه من المستحيل تخيل شيء ما في هذا المجال الموضوع ، ولكن من الممكن فقط الاعتماد على بعض الصيغ الشكلية.
ومع ذلك ، يمكن لهذه الأشكال نفسها أن تظهر بنفس الإقناع تقريبًا أي شيء يريده المترجم ، حتى وصف ظهور عالم جديد في كل مرة ، في لحظة عدم اليقين الكمومي. ونظرًا لأن مثل هذه اللحظات تنشأ أثناء الملاحظة ، فعندئذٍ يجلب الوعي - كمشارك مباشر في الظواهر الكمومية.
للحصول على مبرر مفصل - لماذا يبدو هذا النهج خاطئًا تمامًا - راجع مقالة الاستدلال.
لذلك عندما يبدأ عالم رياضيات رائع آخر في إثبات شيء مثل وحدة الطبيعة بين ظاهرتين مختلفتين تمامًا بناءً على تشابه وصفهما الرياضي (حسنًا ، على سبيل المثال ، يتم ذلك بجدية مع قانون كولوم وقانون الجاذبية لنيوتن) أو "شرح" التشابك الكمي من خلال "البعد" الخاص دون تخيل تجسيده الحقيقي (أو وجود خطوط الطول في شكلية أنا أبناء الأرض) ، سأبقيها جاهزة :)

إذا لم تكن قد صدمتك حتى الآن عجائب فيزياء الكم ، فعندئذٍ بعد هذه المقالة سينقلب تفكيرك رأسًا على عقب. سأخبرك اليوم ما هو التشابك الكمي ، لكن بعبارات بسيطةحتى يتمكن أي شخص من فهم ما هو عليه.

التشابك كوصلة سحرية

بعد اكتشاف التأثيرات غير العادية التي تحدث في العالم المصغر ، توصل العلماء إلى افتراض نظري مثير للاهتمام. اتبعت على وجه التحديد من أسس نظرية الكم.

في الماضي ، تحدثت عن سلوك الإلكترون بشكل غريب جدًا.

لكن تشابك الجسيمات الأولية الكمومية يتعارض بشكل عام مع أي منطق ، ويتجاوز أي فهم.

إذا تفاعلوا مع بعضهم البعض ، فبعد الانفصال ، يبقى اتصال سحري بينهم ، حتى لو تم فصلهم بأي مسافة كبيرة بشكل تعسفي.

سحرية بمعنى أن المعلومات بينهما تنتقل على الفور.

كما هو معروف من ميكانيكا الكم ، فإن الجسيم قبل القياس يكون في حالة تراكب ، أي أن له عدة معلمات في وقت واحد ، وغير واضح في الفضاء ، وليس له قيمة دوران دقيقة. إذا تم إجراء قياس على أحد زوج من الجسيمات المتفاعلة سابقًا ، أي تنهار وظيفة الموجة ، فإن الثانية على الفور تستجيب على الفور لهذا القياس. لا يهم مدى تباعدهما. الخيال ، أليس كذلك.

كما هو معروف من نظرية النسبية لأينشتاين ، لا شيء يمكن أن يتجاوز سرعة الضوء. لكي تصل المعلومات من جسيم إلى آخر ، من الضروري على الأقل قضاء وقت مرور الضوء. لكن جسيمًا واحدًا يتفاعل على الفور مع قياس الثاني. كانت المعلومات بسرعة الضوء قد وصلت إليها لاحقًا. كل هذا لا يتناسب مع الفطرة السليمة.

إذا قسمنا زوجًا من الجسيمات الأولية مع صفر معامل دوران مشترك ، فيجب أن يكون للمرء دوران سالب ، والثاني موجب. ولكن قبل القياس ، تكون قيمة الدوران في حالة تراكب. بمجرد أن قمنا بقياس دوران الجسيم الأول ، رأينا ذلك قيمة إيجابية، لذلك يكتسب الثاني على الفور دورانًا سلبيًا. على العكس من ذلك ، إذا اكتسب الجسيم الأول قيمة سالبة للدوران ، فإن الجسيم الثاني يكتسب قيمة موجبة على الفور.

أو مثل هذا التشبيه.

لدينا كرتان. واحد أسود والآخر أبيض. غطيناهم بزجاج غير شفاف ، لا يمكننا رؤية أيهما. نتدخل كما في لعبة الكشتبانات.

إذا فتحت كوبًا واحدًا ورأيت أن هناك كرة بيضاء ، فإن الزجاج الثاني يكون أسودًا. لكن في البداية لا نعرف أيهما.

هذا هو الحال مع الجسيمات الأولية. لكن قبل أن تنظر إليهم ، فهم في حالة تراكب. قبل القياس ، تبدو الكرات كما لو كانت عديمة اللون. ولكن بعد تدمير تراكب إحدى الكرات ورؤية أنها بيضاء ، تصبح الكرة الثانية سوداء على الفور. وهذا يحدث على الفور ، سواء كانت هناك كرة واحدة على الأقل على الأرض ، والثانية في مجرة ​​أخرى. لكي يصل الضوء من كرة إلى أخرى في حالتنا ، لنفترض أن الأمر يستغرق مئات السنين ، وتعلم الكرة الثانية أن القياس تم في الثانية ، أكرر ، على الفور. هناك ارتباك بينهما.

من الواضح أن أينشتاين والعديد من الفيزيائيين الآخرين لم يقبلوا مثل هذه النتيجة للأحداث ، أي التشابك الكمومي. واعتبر أن استنتاجات فيزياء الكم غير صحيحة وغير كاملة وافترض أن بعض المتغيرات الخفية كانت مفقودة.

على العكس من ذلك ، تم اختراع مفارقة أينشتاين الموصوفة أعلاه لإظهار أن استنتاجات ميكانيكا الكم ليست صحيحة ، لأن التشابك يتعارض مع الفطرة السليمة.

هذه المفارقة كانت تسمى مفارقة أينشتاين - بودولسكي - روزين ، والتي تم اختصارها على أنها مفارقة EPR.

لكن التجارب التي أجراها لاحقًا أسبكت وعلماء آخرون على التشابك أظهرت أن أينشتاين كان مخطئًا. التشابك الكمي موجود.

ولم تعد هذه افتراضات نظرية ناشئة عن المعادلات ، بل الحقائق الواقعية للعديد من التجارب حول التشابك الكمومي. رأى العلماء هذا على الهواء مباشرة ، ومات أينشتاين دون أن يعرف الحقيقة.

تتفاعل الجزيئات حقًا على الفور ، والقيود المفروضة على سرعة الضوء ليست عائقًا أمامها. تبين أن العالم أكثر تشويقًا وتعقيدًا.

مع التشابك الكمومي ، أكرر ، هناك نقل فوري للمعلومات ، يتم تكوين اتصال سحري.

ولكن كيف يمكن أن يكون هذا؟

تجيب فيزياء الكم اليوم على هذا السؤال بطريقة أنيقة. هناك اتصال فوري بين الجسيمات ، ليس لأن المعلومات تنتقل بسرعة كبيرة ، ولكن لأنها على مستوى أعمق لا يتم فصلها ببساطة ، ولكنها لا تزال معًا. هم في ما يسمى بالتشابك الكمومي.

أي أن حالة الارتباك هي حالة من النظام ، حيث لا يمكن ، وفقًا لبعض المعلمات أو القيم ، تقسيمها إلى أجزاء منفصلة ومستقلة تمامًا.

على سبيل المثال ، يمكن فصل الإلكترونات بعد التفاعل بمسافة كبيرة في الفضاء ، لكن دورانها لا يزال معًا. لذلك ، أثناء التجارب ، تتفق الدورات على الفور مع بعضها البعض.

هل تفهم إلى أين يقودنا هذا؟

إن معرفة فيزياء الكم الحديثة القائمة على نظرية فك الترابط تنبع من شيء واحد.

هناك حقيقة أعمق غير ظاهرة. وما نلاحظه كعالم كلاسيكي مألوف هو جزء صغير فقط ، حالة خاصة لواقع كمومي أكثر جوهرية.

لا يحتوي على مساحة أو وقت أو أي معلمات للجسيمات ، ولكن فقط معلومات عنها ، الاحتمال المحتمل لمظاهرها.

هذه هي الحقيقة التي تفسر بأناقة وببساطة سبب حدوث انهيار وظيفة الموجة ، التي تم تناولها في المقالة السابقة ، والتشابك الكمي والمعجزات الأخرى للعالم المصغر.

اليوم ، عندما يتحدثون عن التشابك الكمي ، فإنهم يتذكرون العالم الآخر.

وهذا يعني ، على مستوى أكثر جوهرية ، أن الجسيم الأولي لا يتجلى. يقع في وقت واحد في عدة نقاط في الفضاء ، وله عدة قيم تدور.

بعد ذلك ، وفقًا لبعض المعايير ، يمكن أن تتجلى في عالمنا الكلاسيكي أثناء القياس. في التجربة التي تمت مناقشتها أعلاه ، جسيمين لهما بالفعل قيمة محددة لإحداثيات الفضاء ، لكن دورانهما لا يزال في الواقع الكمي ، غير ظاهر. لا يوجد مكان وزمان ، لذا فإن دوران الجسيمات متماسك ، على الرغم من المسافة الهائلة بينهما.

وعندما ننظر إلى ماهية الدوران الذي يمتلكه الجسيم ، أي أننا نجري قياسًا ، فإننا نسحب نوعًا ما الدوران من الواقع الكمي إلى عالمنا العادي. ويبدو لنا أن الجسيمات تتبادل المعلومات على الفور. كل ما في الأمر أنهم كانوا لا يزالون معًا في معيار واحد ، على الرغم من أنهما كانا متباعدين. انفصالهم هو في الواقع وهم.

كل هذا يبدو غريبًا وغير عادي ، لكن تم تأكيد هذه الحقيقة بالفعل من خلال العديد من التجارب. تعتمد أجهزة الكمبيوتر الكمومية على التشابك السحري.

تبين أن الواقع أكثر تعقيدًا وإثارة للاهتمام.

لا يتناسب مبدأ التشابك الكمي مع نظرتنا المعتادة للعالم.

هذه هي الطريقة التي يشرح بها العالم الفيزيائي دي بوهم التشابك الكمي.

لنفترض أننا نشاهد الأسماك في حوض السمك. ولكن نظرًا لبعض القيود ، لا يمكننا النظر إلى الحوض كما هو ، ولكن فقط في إسقاطاته ، التي تم تصويرها بواسطة كاميرتين في الأمام وعلى الجانب. أي أننا نشاهد السمكة وننظر إلى جهازي تلفزيون. تبدو السمكة مختلفة بالنسبة لنا ، حيث نلتقطها بكاميرا أمامية ، والأخرى في الملف الشخصي. لكن بأعجوبة ، من الواضح أن تحركاتهم متسقة. بمجرد أن تدور السمكة من الشاشة الأولى ، تتحول الثانية أيضًا على الفور. نحن مندهشون ، لا ندرك أن هذه هي نفس السمكة.

إذن فهو في تجربة كمومية مع جسيمين. نظرًا لقيودها ، يبدو لنا أن دوران جسيمين متفاعلين سابقًا مستقلان عن بعضهما البعض ، لأن الجسيمات الآن بعيدة عن بعضها البعض. لكن في الواقع لا يزالان معًا ، لكن في الواقع الكمي ، في مصدر غير محلي. نحن ببساطة لا ننظر إلى الواقع كما هو في الواقع ، ولكن مع تشويه ، في إطار الفيزياء الكلاسيكية.

النقل الآني الكمي بعبارات بسيطة

عندما علم العلماء بالتشابك الكمي والنقل الفوري للمعلومات ، تساءل الكثيرون: هل النقل الآني ممكن؟

اتضح أنه ممكن حقًا.

كانت هناك بالفعل العديد من التجارب على النقل الآني.

يمكن فهم جوهر الطريقة بسهولة إذا فهمت المبدأ العامارتباك.

يوجد جسيم ، على سبيل المثال ، إلكترون A وزوجان من الإلكترونات المتشابكة B و C ، والإلكترون A والزوج B و C في نقاط مختلفة في الفضاء ، بغض النظر عن المسافة البعيدة. والآن لنحول الجسيمين A و B إلى تشابك كمي ، أي دعونا نجمعهما. الآن C تصبح تمامًا مثل A ، لأن حالتها العامة لا تتغير. وهذا يعني أن الجسيم أ ، كما كان ، ينتقل آنيًا إلى الجسيم ج.

اليوم ، تم إجراء تجارب أكثر تعقيدًا على النقل الآني.

بالطبع ، يتم إجراء جميع التجارب حتى الآن باستخدام الجسيمات الأولية فقط. لكن عليك أن تعترف ، إنه أمر لا يصدق. بعد كل شيء ، نحن جميعًا نتألف من نفس الجسيمات ، يقول العلماء أن النقل الآني للأجسام الماكرو لا يختلف نظريًا. من الضروري فقط حل الكثير من المشكلات الفنية ، وهذه مسألة وقت فقط. ربما ، في تطورها ، ستصل الإنسانية إلى القدرة على النقل الآني للأشياء الكبيرة ، وحتى الشخص نفسه.

الحقيقة الكمومية

التشابك الكمي هو النزاهة والاستمرارية والوحدة على مستوى أعمق.

إذا كانت الجسيمات ، وفقًا لبعض المعلمات ، في حالة تشابك كمي ، فوفقًا لهذه المعلمات ، لا يمكن تقسيمها ببساطة إلى أجزاء منفصلة. إنها مترابطة. مثل هذه الخصائص هي ببساطة رائعة من وجهة نظر العالم المألوف ، المتعالي ، ويمكن للمرء أن يقول عالم آخر ومتعالي. لكن هذه حقيقة لا مفر منها. حان الوقت للاعتراف بذلك.

لكن إلى أين يقود كل هذا؟

اتضح أن العديد من التعاليم الروحية للبشرية تحدثت منذ فترة طويلة عن هذه الحالة.

إن العالم الذي نراه ، المكون من أشياء مادية ، ليس أساس الواقع ، بل جزء صغير منه فقط وليس أهم شيء. هناك حقيقة متعالية تحدد ، وتحدد كل ما يحدث لعالمنا ، وبالتالي لنا.

هناك تكمن الإجابات الحقيقية للأسئلة الأبدية حول معنى الحياة ، والتطور الحقيقي للإنسان ، وإيجاد السعادة والصحة.

وهذه ليست كلمات فارغة.

كل هذا يؤدي إلى إعادة التفكير في قيم الحياة ، وفهم أنه بصرف النظر عن السعي الأحمق للثروة المادية ، هناك شيء أكثر أهمية وأعلى. وهذه الحقيقة ليست في مكان ما هناك ، فهي تحيط بنا في كل مكان ، وتتخللنا ، كما يقولون ، "في متناول أيدينا".

لكن دعنا نتحدث عن ذلك في المقالات التالية.

شاهد الآن مقطع فيديو عن التشابك الكمومي.

نحن نتحرك بسلاسة من التشابك الكمومي إلى النظرية. المزيد عن هذا في المقال التالي.

لمعت أوراق الشجر الذهبية بشكل مشرق. لامست أشعة شمس المساء القمم الرقيقة. اخترق الضوء الفروع وأطلق مشهداً من الأشكال الغريبة المتلألئة على جدار جامعة "كابتيركا".

تحركت نظرة السير هاميلتون المتأملة ببطء ، وشاهد مسرحية تشياروسكورو. في رأس عالم الرياضيات الأيرلندي كان هناك بوتقة حقيقية للأفكار والأفكار والاستنتاجات. كان يدرك جيدًا أن تفسير العديد من الظواهر بمساعدة ميكانيكا نيوتن يشبه مسرحية الظلال على الحائط ، وتشابك الأشكال بشكل مخادع وترك العديد من الأسئلة دون إجابة. "ربما تكون موجة ... أو ربما تكون عبارة عن تيار من الجسيمات" ، كما يتأمل العالم ، "أو أن الضوء هو مظهر من مظاهر كلتا الظاهرتين. مثل الأشكال المنسوجة من الظل والضوء.

بداية فيزياء الكم

من المثير للاهتمام مشاهدة الأشخاص العظماء ومحاولة فهم كيف تولد الأفكار العظيمة التي تغير مسار تطور البشرية جمعاء. هاملتون هو أحد أولئك الذين وقفوا في أصول فيزياء الكم. بعد خمسين عامًا ، في بداية القرن العشرين ، انخرط العديد من العلماء في دراسة الجسيمات الأولية. كانت المعرفة المكتسبة غير متسقة وغير مجمعة. ومع ذلك ، تم اتخاذ الخطوات الأولى المهتزة.

فهم العالم الصغير في بداية القرن العشرين

في عام 1901 تم تقديم النموذج الأول للذرة وبيان فشلها من وجهة نظر الديناميكا الكهربائية العادية. خلال نفس الفترة ، نشر ماكس بلانك ونيلز بور العديد من الأعمال حول طبيعة الذرة. على الرغم من فهمهم الكامل لبنية الذرة لم يكن موجودًا.

بعد بضع سنوات ، في عام 1905 ، نشر العالم الألماني غير المعروف ألبرت أينشتاين تقريرًا عن إمكانية وجود كم خفيف في حالتين - الموجة والجسيم (الجسيمات). في عمله ، تم تقديم الحجج لشرح سبب فشل النموذج. ومع ذلك ، كانت رؤية أينشتاين محدودة بالفهم القديم لنموذج الذرة.

بعد العديد من الأعمال التي قام بها نيلز بور وزملاؤه في عام 1925 ، ظهر اتجاه جديد - نوع من ميكانيكا الكم. ظهر تعبير شائع - "ميكانيكا الكم" بعد ثلاثين عامًا.

ماذا نعرف عن الكوانتا ومراوغاتها؟

اليوم ، قطعت فيزياء الكم شوطًا كبيرًا. تم اكتشاف العديد من الظواهر المختلفة. لكن ما الذي نعرفه حقًا؟ الجواب قدمه عالم حديث واحد. "يمكن للمرء أن يؤمن بفيزياء الكم أو لا يفهمها" هذا هو التعريف. فكر في الأمر بنفسك. يكفي ذكر ظاهرة مثل التشابك الكمي للجسيمات. لقد أغرقت هذه الظاهرة العالم العلمي في موقف من الحيرة الكاملة. الأمر الأكثر إثارة للصدمة هو أن التناقض الناتج عن ذلك لا يتوافق مع أينشتاين.

نوقش تأثير التشابك الكمي للفوتونات لأول مرة في عام 1927 في مؤتمر سولفاي الخامس. نشأ جدال ساخن بين نيلز بور وآينشتاين. لقد غيرت مفارقة التشابك الكمومي تمامًا فهم جوهر العالم المادي.

من المعروف أن جميع الأجسام تتكون من جسيمات أولية. وفقًا لذلك ، تنعكس جميع ظواهر ميكانيكا الكم في العالم العادي. قال نيلز بور إننا إذا لم ننظر إلى القمر ، فلن يكون موجودًا. اعتبر أينشتاين هذا غير معقول واعتقد أن الكائن موجود بشكل مستقل عن المراقب.

عند دراسة مشاكل ميكانيكا الكم ، يجب أن يفهم المرء أن آلياتها وقوانينها مترابطة ولا تخضع للفيزياء الكلاسيكية. دعونا نحاول فهم المنطقة الأكثر إثارة للجدل - التشابك الكمي للجسيمات.

نظرية التشابك الكمومي

بادئ ذي بدء ، يجدر بنا أن نفهم أن فيزياء الكم تشبه البئر الذي لا قاع فيه حيث يمكنك أن تجد أي شيء تريده. تمت دراسة ظاهرة التشابك الكمي في بداية القرن الماضي من قبل أينشتاين ، وبوهر ، وماكسويل ، وبويل ، وبيل ، وبلانك والعديد من علماء الفيزياء الآخرين. طوال القرن العشرين ، قام آلاف العلماء حول العالم بدراستها وتجربتها بنشاط.

يخضع العالم لقوانين الفيزياء الصارمة

لماذا هذا الاهتمام بمفارقات ميكانيكا الكم؟ كل شيء بسيط للغاية: نحن نعيش ونطيع قوانين معينة للعالم المادي. تفتح القدرة على "تجاوز" الأقدار بابًا سحريًا يصبح كل شيء من خلاله ممكنًا. على سبيل المثال ، يقود مفهوم "قطة شرودنغر" إلى التحكم في المادة. سيصبح من الممكن أيضًا النقل الفوري للمعلومات ، مما يؤدي إلى التشابك الكمي. سيصبح نقل المعلومات فوريًا ، بغض النظر عن المسافة.
لا تزال هذه القضية قيد الدراسة ، ولكن لها اتجاه إيجابي.

القياس والفهم

ما هو الشيء الفريد في التشابك الكمومي ، وكيف نفهمه ، وماذا يحدث معه؟ دعنا نحاول معرفة ذلك. هذا سوف يتطلب بعض التجارب الفكرية. تخيل أن لديك صندوقين في يديك. كل واحد منهم يحتوي على كرة واحدة مع شريط. الآن نعطي صندوقًا واحدًا لرائد الفضاء ، ويطير إلى المريخ. بمجرد أن تفتح الصندوق وترى أن الشريط الموجود على الكرة أفقي ، فسيكون للكرة في المربع الآخر تلقائيًا شريط عمودي. سيكون هذا تشابكًا كميًا يتم التعبير عنه بكلمات بسيطة: كائن واحد يحدد مسبقًا موضع الآخر.

ومع ذلك ، يجب أن نفهم أن هذا مجرد تفسير سطحي. من أجل الحصول على التشابك الكمي ، من الضروري أن يكون للجسيمات نفس الأصل ، مثل التوائم.

من المهم جدًا أن تفهم أن التجربة سوف تتعطل إذا أتيحت لك الفرصة قبل أن ينظر إلى أحد الأشياء على الأقل.

أين يمكن استخدام التشابك الكمي؟

يمكن استخدام مبدأ التشابك الكمومي لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة على الفور. مثل هذا الاستنتاج يتناقض مع نظرية النسبية لأينشتاين. تقول أن السرعة القصوى للحركة متأصلة فقط في الضوء - ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية. مثل هذا النقل للمعلومات يجعل من الممكن وجود النقل الآني المادي.

كل شيء في العالم هو معلومات ، بما في ذلك المادة. توصل علماء فيزياء الكم إلى هذا الاستنتاج. في عام 2008 ، بناءً على قاعدة بيانات نظرية ، كان من الممكن رؤية التشابك الكمي بالعين المجردة.

يشير هذا مرة أخرى إلى أننا على وشك اكتشافات عظيمة - حركة في المكان والزمان. الوقت في الكون منفصل ، لذا فإن الحركة اللحظية عبر مسافات شاسعة تجعل من الممكن الدخول فيه كثافة مختلفةالوقت (بناءً على فرضيات أينشتاين ، بوهر). ربما في المستقبل سيكون واقعًا تمامًا مثل الهاتف المحمول اليوم.

ديناميات الأثير والتشابك الكمومي

وفقًا لبعض العلماء البارزين ، يمكن تفسير التشابك الكمي من خلال حقيقة أن الفضاء مليء بنوع من الأثير - المادة السوداء. أي جسيم أولي ، كما نعلم ، يوجد في شكل موجة وجسيم (جسيم). يعتقد بعض العلماء أن جميع الجسيمات موجودة على "لوحة" الطاقة المظلمة. هذا ليس من السهل فهمه. دعنا نحاول معرفة ذلك بطريقة أخرى - طريقة الارتباط.

تخيل نفسك على شاطئ البحر. نسيم خفيف ونسيم خفيف. ترى الأمواج؟ وفي مكان ما من بعيد ، في انعكاسات أشعة الشمس ، يمكن رؤية المراكب الشراعية.
ستكون السفينة جسيمنا الأولي ، وسيكون البحر أثيرًا (طاقة مظلمة).
يمكن أن يكون البحر في حالة حركة على شكل موجات مرئية وقطرات ماء. بالطريقة نفسها ، يمكن أن تكون جميع الجسيمات الأولية مجرد بحر (جزء لا يتجزأ منه) أو جسيم منفصل - قطرة.

هذا مثال مبسط ، كل شيء أكثر تعقيدًا إلى حد ما. تكون الجسيمات بدون وجود مراقب على شكل موجة وليس لها موقع محدد.

المراكب الشراعية البيضاء كائن مميز ، فهي تختلف عن سطح وهيكل مياه البحر. بالطريقة نفسها ، هناك "قمم" في محيط الطاقة يمكن أن نعتبرها مظهرًا من مظاهر القوى المعروفة لنا والتي شكلت الجزء المادي من العالم.

يعيش العالم الصغير بقوانينه الخاصة

يمكن فهم مبدأ التشابك الكمومي إذا أخذنا في الاعتبار حقيقة أن الجسيمات الأولية في شكل موجات. بدون موقع وخصائص محددة ، يكون كلا الجسيمين في محيط من الطاقة. في اللحظة التي يظهر فيها المراقب ، "تتحول" الموجة إلى كائن يمكن لمسه. يكتسب الجسيم الثاني ، الذي يراقب نظام التوازن ، خصائص معاكسة.

المقال الموصوف لا يهدف إلى رحابة الأوصاف العلميةعالم الكم. تعتمد القدرة على فهم الشخص العادي على مدى توافر فهم المواد المقدمة.

فيزياء الجسيمات الأولية تدرس تشابك الحالات الكمية بناءً على دوران (دوران) الجسيم الأولي.

في اللغة العلمية (المبسطة) - يتم تعريف التشابك الكمي من خلال لفات مختلفة. في عملية مراقبة الأشياء ، رأى العلماء أنه لا يمكن وجود سوى دورتين فقط - على طول وعبر. الغريب ، في مواضع أخرى ، أن الجسيمات لا "تشكل" للمراقب.

فرضية جديدة - نظرة جديدة للعالم

أدت دراسة العالم المصغر - فضاء الجسيمات الأولية - إلى ظهور العديد من الفرضيات والافتراضات. دفع تأثير التشابك الكمومي العلماء إلى التفكير في وجود نوع من الشبكة الكمومية الدقيقة. في رأيهم ، في كل عقدة - نقطة التقاطع - يوجد كم. كل الطاقة عبارة عن شبكة متكاملة ، ولا يمكن ظهور الجسيمات وحركتها إلا من خلال عقد الشبكة.

حجم "نافذة" هذا الحاجز صغير جدًا ، والقياس باستخدام المعدات الحديثة مستحيل. ومع ذلك ، من أجل تأكيد أو دحض هذه الفرضية ، قرر العلماء دراسة حركة الفوتونات في شبكة كم مكانية. خلاصة القول هي أن الفوتون يمكن أن يتحرك إما بشكل مستقيم أو متعرج - على طول قطري الشبكة. في الحالة الثانية ، بعد التغلب على مسافة أكبر ، سوف ينفق المزيد من الطاقة. وفقًا لذلك ، سيختلف عن فوتون يتحرك في خط مستقيم.

ربما ، بمرور الوقت ، سنتعلم أننا نعيش في شبكة كمية مكانية. أو قد يتبين أنه خطأ. ومع ذلك ، فإن مبدأ التشابك الكمي هو الذي يشير إلى إمكانية وجود شبكة.

بعبارات بسيطة ، في "المكعب" المكاني الافتراضي ، يحمل تعريف أحد الوجوه في طياته معنى معاكسًا واضحًا للآخر. هذا هو مبدأ الحفاظ على بنية الزمان والمكان.

الخاتمة

لفهم العالم السحري والغامض لفيزياء الكم ، يجدر بنا أن نلقي نظرة فاحصة على تطور العلم على مدى الخمسمائة عام الماضية. كان من المعتاد أن الأرض كانت مسطحة وليست كروية. والسبب واضح: إذا اتخذت شكلها مستديرًا ، فلن يتمكن الماء والناس من المقاومة.

كما نرى ، كانت المشكلة موجودة في غياب رؤية كاملة لجميع القوى العاملة. من الممكن أن العلم الحديث يفتقر إلى رؤية لجميع القوى المؤثرة لفهم فيزياء الكم. تؤدي فجوات الرؤية إلى ظهور نظام من التناقضات والمفارقات. ربما يحتوي العالم السحري لميكانيكا الكم على إجابات للأسئلة المطروحة.

التشابك الكمومي هو ظاهرة ميكانيكية كمومية بدأت دراستها عمليًا مؤخرًا نسبيًا - في السبعينيات. يتكون مما يلي. تخيل أنه نتيجة لحدث ما ، ولد فوتونان في وقت واحد. يمكن الحصول على زوج من الفوتونات الكمومية المتشابكة ، على سبيل المثال ، عن طريق تسليط ليزر بخصائص معينة على بلورة غير خطية. يمكن أن يكون للفوتونات المتولدة في زوج ترددات مختلفة (وأطوال موجية) ، لكن مجموع تردداتها يساوي تردد الإثارة الأصلية. لديهم أيضًا استقطابات متعامدة في أساس الشبكة البلورية ، مما يسهل الفصل المكاني. عندما يولد زوج من الجسيمات ، يجب مراعاة قوانين الحفظ ، مما يعني أن الخصائص الإجمالية (الاستقطاب ، التردد) لجسيمين لها قيمة معروفة مسبقًا ومحددة بدقة. ويترتب على ذلك أنه بمعرفة خصائص أحد الفوتون ، يمكننا بالتأكيد اكتشاف خصائص فوتون آخر. وفقًا لمبادئ ميكانيكا الكم ، حتى لحظة القياس ، يكون الجسيم في تراكب للعديد من الحالات المحتملة ، وأثناء القياس ، تتم إزالة التراكب ويجد الجسيم نفسه في حالة واحدة. إذا قمنا بتحليل العديد من الجسيمات ، فسيكون هناك في كل حالة نسبة معينة من الجسيمات المقابلة لاحتمال هذه الحالة في التراكب.

لكن ماذا يحدث لتراكب حالات الجسيمات المتشابكة في لحظة قياس حالة أحدها؟ تكمن المفارقة والقدرة المضادة للتشابك الكمومي في حقيقة أن خاصية الفوتون الثاني يتم تحديدها بالضبط في اللحظة التي قمنا فيها بقياس خاصية الأول. لا ، هذا ليس بناء نظري ، هذه هي الحقيقة القاسية للعالم المحيط ، مؤكدة تجريبياً. نعم ، إنه يعني وجود تفاعل ، يخون بسرعة عالية لا متناهية ، تتجاوز حتى سرعة الضوء. كيفية استخدام هذا لصالح البشرية لم يتضح بعد. توجد أفكار لتطبيقات الحوسبة الكمومية والتشفير والاتصال.

تمكن علماء من فيينا من تطوير تقنية تصوير جديدة تمامًا وغير بديهية للغاية تعتمد على الطبيعة الكمومية للضوء. في نظامهم ، تتشكل الصورة بواسطة ضوء لم يتفاعل أبدًا مع الكائن. تعتمد التكنولوجيا على مبدأ التشابك الكمي. نُشر مقال عن هذا في مجلة Nature. شملت الدراسة موظفين من معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمية (IQOQI) ، ومركز فيينا لعلوم وتكنولوجيا الكم (VCQ) وجامعة فيينا.

في تجربة العلماء الفيينيين ، كان لأحد الزوجين من الفوتونات المتشابكة طول موجي في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، وكان هو الذي مر عبر العينة. كان لشقيقه طول موجي يتوافق مع الضوء الأحمر ويمكن أن تكتشفه الكاميرا. تم تقسيم شعاع الضوء الناتج عن الليزر إلى نصفين ، وتم توجيه النصفين إلى بلورتين غير خطيتين. تم وضع الجسم بين بلورتين. لقد كانت صورة ظلية منحوتة لقط - تكريما لشخصية التجربة التأملية إروين شرودنغر ، الذي كان قد هاجر بالفعل إلى الفولكلور. تم توجيه شعاع من الفوتونات بالأشعة تحت الحمراء من البلورة الأولى نحوه. ثم مرت هذه الفوتونات عبر البلورة الثانية ، حيث اختلطت الفوتونات التي مرت عبر صورة القط بفوتونات الأشعة تحت الحمراء المولودة حديثًا بحيث كان من المستحيل تمامًا فهم أي من البلورات التي ولدت فيها. علاوة على ذلك ، لم ترصد الكاميرا فوتونات الأشعة تحت الحمراء على الإطلاق. تم دمج كل من حزم الفوتونات الحمراء وإرسالها إلى جهاز استقبال. اتضح أنه بفضل تأثير التشابك الكمومي ، قاموا بتخزين جميع المعلومات حول الكائن اللازمة لإنشاء صورة.

أدت تجربة إلى نتائج مماثلة ، حيث لم تكن الصورة عبارة عن لوحة معتمة ذات محيط مقطوع ، ولكن صورة سيليكون ثلاثية الأبعاد لا تمتص الضوء ، ولكنها أبطأت مرور فوتون الأشعة تحت الحمراء وخلقت فرق طور بين الفوتونات التي مرت عبر أجزاء مختلفة من الصورة. اتضح أن مثل هذه اللدونة أثرت أيضًا على طور الفوتونات الحمراء ، التي هي في حالة تشابك كمي مع فوتونات الأشعة تحت الحمراء ، لكنها لم تمر أبدًا عبر الصورة.