Kvantové spojení. Kvantové propletení - lidské tělo - sebepoznání - katalog článků - bezpodmínečná láska. Einsteinův spor s Bohrem. kdo má pravdu

• Překlad

Kvantové provázání je jedním z nejsložitějších konceptů ve vědě, ale jeho základní principy jsou jednoduché. A pokud tomu rozumíte, zapletení otevírá cestu k lepšímu pochopení takových pojmů, jako je mnoho světů v kvantové teorii.

Okouzlující aura tajemství obklopuje představu kvantového zapletení, stejně jako (nějak) související požadavek kvantové teorie, že musí existovat „mnoho světů“. A přesto jsou to ve svém jádru vědecké myšlenky se světským významem a konkrétními aplikacemi. Rád bych vysvětlil pojmy zapletení a mnoho světů tak jednoduše a jasně, jak je sám znám.

já

Zapletení je považováno za fenomén jedinečný pro kvantovou mechaniku – ale není tomu tak. Ve skutečnosti by bylo srozumitelnější (i když neobvyklý přístup) začít s jednoduchou, nekvantovou (klasickou) verzí zapletení. To nám umožní oddělit jemnosti spojené se samotným zapletením od ostatních zvláštností kvantové teorie.

Zapletení se objevuje v situacích, kdy máme dílčí informace o stavu dvou systémů. Například dva objekty se mohou stát našimi systémy – říkejme jim kaony. "K" bude označovat "klasické" objekty. Pokud si ale opravdu chcete představit něco konkrétního a příjemného, ​​představte si, že jde o dorty.

Naše kaony budou mít dva tvary, čtvercový nebo kulatý, a tyto tvary budou označovat jejich možné stavy. Pak čtyři možné společné stavy dvou kaonů budou: (čtverec, čtverec), (čtverec, kruh), (kruh, čtverec), (kruh, kruh). Tabulka ukazuje pravděpodobnost, že se systém nachází v jednom ze čtyř uvedených stavů.

Řekneme, že kaony jsou „nezávislé“, pokud znalosti o stavu jednoho z nich neposkytují informaci o stavu druhého. A tento stůl má takovou vlastnost. Pokud je první kaon (koláč) čtvercový, tvar druhého ještě neznáme. Naopak tvar druhého nám nic neříká o tvaru prvního.

Na druhou stranu říkáme, že dva kaony jsou propletené, pokud informace o jednom zlepšují naše znalosti o druhém. Druhý tablet nám předvede silný propletenec. V tomto případě, pokud je první kaon kulatý, budeme vědět, že druhý je také kulatý. A pokud je první kaon čtvercový, pak druhý bude stejný. Když známe tvar jednoho, můžeme jednoznačně určit tvar druhého.

Kvantová verze zapletení vypadá ve skutečnosti stejně – jde o nedostatek nezávislosti. V kvantové teorii jsou stavy popsány matematickými objekty nazývanými vlnové funkce. Pravidla, která kombinují vlnové funkce s fyzikálními možnostmi, dávají vzniknout velmi zajímavým komplikacím, které probereme později, ale základní koncept propletených znalostí, který jsme demonstrovali na klasickém případě, zůstává stejný.

Přestože koláče nelze považovat za kvantové systémy, k zapletení v kvantových systémech dochází přirozeně – například po srážkách částic. V praxi mohou být nezapletené (nezávislé) stavy považovány za vzácné výjimky, protože při interakci systémů mezi nimi vznikají korelace.

Vezměme si například molekuly. Skládají se ze subsystémů – konkrétně elektronů a jader. Minimální energetický stav molekuly, ve kterém se obvykle nachází, je vysoce provázaný stav elektronů a jádra, protože uspořádání těchto částic nebude v žádném případě nezávislé. Když se jádro pohybuje, elektron se pohybuje s ním.

Vraťme se k našemu příkladu. Pokud napíšeme Φ■, Φ● jako vlnové funkce popisující systém 1 v jeho čtvercových nebo kulatých stavech a ψ■, ψ● pro vlnové funkce popisující systém 2 v jeho čtvercových nebo kulatých stavech, pak v našem pracovním příkladu mohou být všechny stavy popsané, jako:

Nezávislé: Φ■ ψ■ + Φ■ ψ● + Φ● ψ■ + Φ● ψ●

Zapletené: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●

Nezávislá verze může být také zapsána jako:

(Φ■ + Φ●)(ψ■ + ψ●)

Všimněte si, jak v druhém případě závorky jasně oddělují první a druhý systém na nezávislé části.

Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit zapletené stavy. Jedním z nich je měření kompozitního systému, který vám poskytne dílčí informace. Je možné například vědět, že se dva systémy dohodly na stejné formě, aniž by věděly, jakou formu si zvolily. Tento koncept se stane důležitým o něco později.

Charakterističtější důsledky kvantového provázání, jako je Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) a Greenberg-Horn-Seilinger (GHZ) efekty, vyplývají z jeho interakce s další vlastností kvantové teorie zvanou „princip komplementarity“. Abychom diskutovali o EPR a GHZ, dovolte mi nejprve vás seznámit s tímto principem.

Až do tohoto bodu jsme si představovali, že kaony mají dva tvary (čtvercový a kulatý). Nyní si představte, že jsou také ve dvou barvách – červené a modré. Vezmeme-li v úvahu klasické systémy, jako jsou koláče, tato další vlastnost by znamenala, že kaon může existovat v jednom ze čtyř možných stavů: červený čtverec, červený kruh, modrý čtverec a modrý kruh.

Ale kvantové koláče jsou kvantové koláče... Nebo kvantony... Chovají se úplně jinak. Skutečnost, že kvanton může mít v některých situacích jiný tvar a barvu, nemusí nutně znamenat, že má současně tvar i barvu. Ve skutečnosti zdravý rozum, který Einstein požadoval od fyzické reality, neodpovídá experimentálním faktům, jak brzy uvidíme.

Můžeme změřit tvar kvantonu, ale ztratíme tím veškeré informace o jeho barvě. Nebo můžeme změřit barvu, ale ztratíme informace o jejím tvaru. Podle kvantové teorie nemůžeme měřit tvar i barvu zároveň. Nikoho pohled na kvantovou realitu není úplný; je třeba vzít v úvahu mnoho různých a vzájemně se vylučujících obrázků, z nichž každý má svou vlastní neúplnou představu o tom, co se děje. To je podstatou principu komplementarity, jak jej formuloval Niels Bohr.

V důsledku toho nás kvantová teorie nutí být opatrní při připisování vlastností fyzikální realitě. Aby se předešlo kontroverzi, je třeba uznat, že:

Neexistuje žádná vlastnost, pokud nebyla změřena.
Měření je aktivní proces, který mění měřený systém

II

Nyní popíšeme dvě příkladné, ale ne klasické ilustrace zvláštností kvantové teorie. Oba byly testovány v přísných experimentech (ve skutečných experimentech lidé neměří tvary a barvy koláčů, ale moment hybnosti elektronů).

Albert Einstein, Boris Podolsky a Nathan Rosen (EPR) popsali úžasný efekt, ke kterému dochází, když se propletou dva kvantové systémy. EPR efekt kombinuje speciální, experimentálně dosažitelnou formu kvantového zapletení s principem komplementarity.

Pár EPR se skládá ze dvou kvantonů, z nichž každý může být měřen ve tvaru nebo barvě (ale ne obojí). Předpokládejme, že takových párů máme mnoho, všechny jsou stejné a můžeme si vybrat, jaká měření provedeme na jejich součástech. Pokud změříme tvar jednoho z členů EPR-páru, dostaneme stejně pravděpodobně čtverec nebo kruh. Pokud změříme barvu, pak se stejnou pravděpodobností dostaneme červenou nebo modrou.

Zajímavé efekty, které se EPR zdály paradoxní, vznikají, když změříme oba členy páru. Když změříme barvu obou členů, případně jejich tvar, zjistíme, že výsledky se vždy shodují. To znamená, že pokud zjistíme, že jeden z nich je červený a pak změříme barvu druhého, zjistíme také, že je červený – a tak dále. Na druhou stranu, pokud změříme tvar jednoho a barvu druhého, nepozorujeme žádnou korelaci. To znamená, že pokud první byl čtverec, pak druhý se stejnou pravděpodobností může být modrý nebo červený.

Podle kvantové teorie takové výsledky dostaneme i v případě, že oba systémy od sebe dělí obrovská vzdálenost a měření probíhají téměř současně. Zdá se, že výběr typu měření na jednom místě ovlivňuje stav systému jinde. Zdá se, že tato „děsivá akce na dálku“, jak ji nazval Einstein, vyžaduje přenos informací – v našem případě informací o provedeném měření – rychlostí vyšší, než je rychlost světla.

Ale je to tak? Dokud nebudu vědět, jaký jsi měl výsledek, nevím, co čekat. Užitečné informace získám, když dostanu váš výsledek, ne když provedete měření. A každá zpráva obsahující výsledek, který jste obdrželi, musí být přenesena nějakým fyzickým způsobem, pomalejším než je rychlost světla.

S dalším studiem je paradox ještě více zničen. Uvažujme stav druhého systému, pokud měření prvního poskytlo červenou barvu. Pokud se rozhodneme změřit barvu druhého kvantonu, dostaneme červenou. Ale podle principu komplementarity, pokud se rozhodneme změřit jeho tvar, když je v "červeném" stavu, budeme mít stejnou šanci získat čtverec nebo kruh. Proto je výsledek EPR logicky předem daný. Toto je jen převyprávění principu komplementarity.

Není žádný paradox ve skutečnosti, že vzdálené události spolu souvisí. Když totiž jednu ze dvou rukavic z páru vložíme do krabic a pošleme je do různých částí planety, není divu, že pohledem do jedné krabice dokážu určit, pro kterou ruku je ta druhá rukavice určena. Stejně tak ve všech případech musí být na nich korelace EPR párů fixována, když jsou poblíž, aby vydržely následné oddělení, jako by měly paměť. Podivnost EPR paradoxu není v možnosti korelace samotné, ale v možnosti jejího zachování ve formě sčítání.

III

Daniel Greenberger, Michael Horn a Anton Zeilinger objevili další skvělý příklad kvantového zapletení. Zahrnuje tři naše kvantony, které jsou ve speciálně připraveném entanglovaném stavu (stav GHZ). Každý z nich distribuujeme různým vzdáleným experimentátorům. Každý si nezávisle a náhodně vybere, zda bude měřit barvu nebo tvar, a zaznamená výsledek. Experiment se mnohokrát opakuje, ale vždy se třemi kvantony ve stavu GHZ.

Každý jednotlivý experimentátor obdrží náhodné výsledky. Změřením tvaru kvantonu dostane se stejnou pravděpodobností čtverec nebo kruh; měřením barvy kvantonu dostane se stejnou pravděpodobností červenou nebo modrou. Zatímco všechno je normální.

Když se ale experimentátoři sejdou a porovnají výsledky, analýza odhalí překvapivý výsledek. Řekněme, že zavoláme čtvercový tvar a červená jsou „dobré“, zatímco kruhy a modrá jsou „zlé“. Experimentátoři zjistili, že pokud se dva z nich rozhodnou změřit tvar a třetí zvolí barvu, pak buď 0 nebo 2 měření jsou „zlá“ (tj. kulatá nebo modrá). Ale pokud se všichni tři rozhodnou změřit barvu, pak buď 1 nebo 3 měření jsou zlo. Kvantová mechanika to předpovídá a přesně to se stane.

Otázka: Je množství zla sudé nebo liché? Obě možnosti jsou realizovány v různých dimenzích. Tento problém musíme opustit. Nemá smysl mluvit o množství zla v systému bez ohledu na to, jak se měří. A to vede k rozporům.

Efekt GHZ, jak jej popisuje fyzik Sidney Colman, je „fackem do tváře kvantové mechaniky“. Rozbíjí obvyklé, naučené očekávání, že fyzikální systémy mají předem určené vlastnosti nezávislé na jejich měření. Pokud by tomu tak bylo, pak by rovnováha dobra a zla nezávisela na volbě typů měření. Jakmile přijmete existenci GHZ efektu, nezapomenete na něj a vaše obzory se rozšíří.

IV

Zatím mluvíme o tom, jak nám zapletení brání přiřadit jedinečné nezávislé stavy více kvantonům. Stejná úvaha platí pro změny v jednom kvantonu, ke kterým dochází v průběhu času.

Hovoříme o „zamotaných příbězích“, kdy není možné v každém okamžiku přiřadit systému určitý stav. Stejně jako vylučujeme možnosti v tradičním zapletení, můžeme také vytvářet zapletené historie měřením, které shromažďuje dílčí informace o minulých událostech. V těch nejjednodušších zamotaných příbězích máme jeden kvanton, který studujeme ve dvou různých okamžicích. Můžeme si představit situaci, kdy určíme, že tvar našeho kvantonu byl v obou případech čtvercový nebo kulatý, ale obě situace zůstávají možné. Toto je dočasná kvantová analogie k nejjednodušším variantám zapletení popsaným dříve.

Pomocí složitějšího protokolu můžeme tomuto systému přidat trochu adicionality a popsat situace, které způsobují vlastnost „mnoha světů“ kvantové teorie. Náš kvanton lze připravit v červeném stavu a poté jej změřit a získat v modré barvě. A stejně jako v předchozích příkladech nemůžeme kvantonu trvale přiřadit vlastnost barvy v intervalu mezi dvěma dimenzemi; nemá určitou formu. Takové příběhy realizují omezeným, ale plně kontrolovaným a přesným způsobem intuici, která je vlastní obrazu mnoha světů v kvantové mechanice. Určitý stav lze rozdělit na dva rozporuplné historické trajektorie k sobě, které se pak znovu spojují.

Erwin Schrödinger, zakladatel kvantové teorie, který byl skeptický k její správnosti, zdůraznil, že evoluce kvantových systémů přirozeně vede ke stavům, jejichž měření může dávat extrémně odlišné výsledky. Jeho myšlenkový experiment se „Schrödingerovou kočkou“ postuluje, jak víte, kvantovou nejistotu, dovedenou na úroveň vlivu na úmrtnost koček. Před měřením není možné přiřadit kočce vlastnost života (nebo smrti). Obojí, nebo ani jedno, existují společně v nadpozemském světě možností.

Každodenní jazyk se k vysvětlení kvantové komplementarity nehodí, částečně proto, že každodenní zkušenost ji nezahrnuje. Praktické kočky interagují s okolními molekulami vzduchu a jinými předměty zcela odlišným způsobem v závislosti na tom, zda jsou živé nebo mrtvé, takže v praxi je měření automatické a kočka nadále žije (nebo nežije). Ale příběhy popisují kvantony, což jsou Schrödingerova koťata, složitě. Jim Plný popis vyžaduje, abychom uvažovali dvě vzájemně se vylučující trajektorie vlastností.

Řízená experimentální realizace provázaných historií je choulostivá věc, protože vyžaduje sběr dílčích informací o kvantonech. Konvenční kvantová měření obvykle shromažďují všechny informace najednou – například určují přesný tvar nebo přesnou barvu – místo toho, aby dílčí informace získávali vícekrát. Dá se to ale zvládnout, i když s extrémními technickými obtížemi. Tímto způsobem můžeme přiřadit určitý matematický a experimentální význam šíření konceptu „mnoha světů“ v kvantové teorii a demonstrovat jeho realitu.

Odkazuje na "teorii vesmíru"

Kvantové zapletení

Na internetu je tolik dobrých článků, které pomáhají rozvinout adekvátní představy o „zapletených státech“, že zbývá provést ten nejvhodnější výběr a vytvořit úroveň popisu, která se zdá být přijatelná pro web s pohledem na svět.

Předmět článku: mnoha lidem je blízká myšlenka, že by se takto daly vysvětlit všechny uhrančivé vrtochy zamotaných států. Mícháme černé a bílé kuličky, aniž bychom se dívali, balíme je do krabic a posíláme různými směry. Otevřeme krabici na jedné straně, podívejte se: černá koule, po které jsme si 100% jisti, že je v druhé krabici bílá. To je vše:)

Účelem článku není striktní ponoření se do všech rysů chápání „provázaných stavů“, ale sestavení systému obecných myšlenek, s pochopením hlavních principů. Tak to má být u všeho :)

Okamžitě nastavíme definující kontext. Když odborníci (a nikoli diskutéři, kteří mají k této specifičnosti daleko, i když jsou v některých ohledech vědci) mluví o propletení kvantových objektů, nemají na mysli, že tvoří jeden celek s nějakou souvislostí, ale že jeden objekt se stává kvantovými charakteristikami přesně stejnými jako druhý (ale ne všechny, ale ty, které umožňují identitu v páru podle Pauliho zákona, takže spin provázaného páru není identický, ale vzájemně se doplňující). Tito. nejde o žádné spojení a žádný proces interakce, i když to lze popsat společnou funkcí. To je charakteristika stavu, který lze „teleportovat“ z jednoho objektu do druhého (mimochodem, i zde je častý mylný výklad slova „teleport“). Pokud se pro to okamžitě nerozhodnete, můžete jít velmi daleko do mystiky. V první řadě by si proto každý, kdo se o danou problematiku zajímá, měl jasně být jistý, co přesně se rozumí „zmatením“.

Proč tento článek vznikl, je zredukováno na jednu otázku. Rozdíl mezi chováním kvantových objektů a klasických objektů se projevuje v jediném dosud známém způsobu verifikace: zda je či není splněna určitá ověřovací podmínka – Bellova nerovnost (podrobněji níže), která se pro „provázané“ kvantové objekty chová jako pokud existuje spojení mezi objekty vysílanými různými směry. Ale spojení, jak to bylo, není skutečné, protože. nelze přenášet informace ani energii.

Navíc tento vztah nezávisí ani vzdálenost, ani čas: pokud byly dva objekty "spleteny", pak se bez ohledu na bezpečnost každého z nich druhý chová, jako by spojení stále existovalo (ačkoli přítomnost takového spojení lze zjistit pouze při měření obou objektů, takové měření lze oddělit v čase: nejprve změřte, pak zničte jeden z objektů a změřte druhý později. Například viz R. Penrose). Je jasné, že jakákoliv "souvislost" se v tomto případě stává obtížně pochopitelnou a nabízí se otázka: může být zákon pravděpodobnosti vypadnutí z měřeného parametru (který je popsán vlnovou funkcí) takový, že nerovnost není porušena na každém z konců as obecnými statistikami z obou konců - byla porušena - a bez jakékoli souvislosti, samozřejmě kromě spojení aktem obecného nebezpečí.

Předem odpovím: ano, možná za předpokladu, že tyto pravděpodobnosti nejsou "klasické", ale operují s komplexními proměnnými k popisu "superpozice stavů" - jako by se současně nacházely všechny možné stavy s určitou pravděpodobností pro každý.

U kvantových objektů je deskriptor jejich stavu (vlnová funkce) přesně takový. Pokud mluvíme o popisu polohy elektronu, pak pravděpodobnost jeho nalezení určuje topologii „oblaku“ – tvar elektronového orbitalu. Jaký je rozdíl mezi klasickým a kvantovým?

Představte si rychle se otáčející kolo jízdního kola. Někde je na ní připevněn červený boční reflektorový kotouč, ale v tomto místě vidíme jen hustší stín rozostření. Pravděpodobnost, že po vložení tyče do kola se reflektor zastaví v určité poloze od tyče, je jednoduše určena: jedna tyč - jedna poloha. Sunem dvě tyče, ale pouze ta, která se objeví o něco dříve, zastaví kolo. Zkusíme-li tyčinky přilepit úplně zároveň Když dosáhnete toho, že mezi konci tyče, které přijdou do kontaktu s kolem, není čas, objeví se určitá nejistota. V "nebyl čas" mezi interakcemi s podstatou objektu - celou podstatou pochopení kvantových zázraků :)

Rychlost "rotace" toho, co určuje tvar elektronu (polarizace - šíření elektrického rušení), se rovná mezní rychlosti, s jakou se vůbec může něco v přírodě šířit (rychlost světla ve vakuu). Známe závěr teorie relativity: v tomto případě se čas pro tuto poruchu stává nulovým: v přírodě není nic, co by se dalo realizovat mezi libovolnými dvěma body šíření této poruchy, není na to čas. To znamená, že porucha je schopna interagovat s jakýmikoli jinými "klacky", které ji ovlivňují, aniž by trávila čas - zároveň. A pravděpodobnost toho, jaký výsledek bude získán v konkrétním bodě prostoru během interakce, by měla být vypočtena pravděpodobností, která zohledňuje tento relativistický efekt: Vzhledem k tomu, že na elektron není čas, není schopen vyberte sebemenší rozdíl mezi těmito dvěma "klacky" během interakce s nimi a udělejte to zároveň z jeho "pohledu": elektron prochází dvěma štěrbinami současně s různou vlnovou hustotou v každé a pak do sebe zasahuje jako dvě superponované vlny.

Zde je rozdíl mezi popisy pravděpodobností v klasice a kvantech: kvantové korelace jsou „silnější“ než klasické. Pokud výsledek pádu mince závisí na mnoha ovlivňujících faktorech, ale obecně jsou jednoznačně určeny tak, že stačí vyrobit přesný stroj na házení mincí a ony budou padat stejným způsobem, pak náhoda“ zmizela“. Pokud ale vyrobíme automat, který šťouchne do elektronového mraku, tak výsledek bude dán tím, že každé šťouchnutí vždy do něčeho narazí, jen s jinou hustotou elektronové podstaty v tomto místě. Jiné faktory kromě statického rozložení pravděpodobnosti nalezení měřeného parametru v elektronu nejsou, a to je determinismus úplně jiného druhu než u klasiky. Ale to je také determinismus; je vždy vypočitatelný, reprodukovatelný, pouze se singularitou popsanou vlnovou funkcí. Takový kvantový determinismus se přitom týká pouze holistického popisu kvantové vlny. Ale vzhledem k absenci správného času pro kvantum interaguje naprosto náhodně, tzn. neexistuje žádné kritérium, které by předem předpovídalo výsledek měření souhrnu jeho parametrů. V tomto významu e (v klasickém pohledu) je absolutně nedeterministické.

Elektron skutečně a skutečně existuje ve formě statického útvaru (a ne bodu rotujícího na oběžné dráze) - stojaté vlny elektrické perturbace, která má ještě jeden relativistický efekt: kolmo k hlavní rovině "šíření" (je jasné proč v uvozovkách:) z elektrického pole vzniká i statická oblast polarizace, která je schopna ovlivnit stejnou oblast jiného elektronu: magnetický moment. Elektrická polarizace v elektronu dává efekt elektrického náboje, jeho odraz v prostoru v podobě možnosti ovlivňování ostatních elektronů - ve formě magnetického náboje, který sám o sobě bez elektrického neexistuje. A pokud jsou v elektricky neutrálním atomu elektrické náboje kompenzovány náboji jader, pak mohou být magnetické orientovány jedním směrem a dostaneme magnet. Pro hlubší pochopení toho - v článku .

Směr, ve kterém je směrován magnetický moment elektronu, se nazývá spin. Tito. spin - projev metody superponování elektrické deformační vlny na sebe se vznikem stojaté vlny. Číselná hodnota spinu odpovídá charakteristice superpozice vlny na sebe.Pro elektron: +1/2 nebo -1/2 (znak symbolizuje směr laterálního posunu polarizace - "magnetické" vektor).

Pokud je na vnější elektronové vrstvě atomu jeden elektron a najednou se k němu připojí další (vznik kovalentní vazby), pak se jako dva magnety okamžitě postaví na pozici 69 a vytvoří párovou konfiguraci s energií vazby, která musí být rozbity, aby bylo možné znovu sdílet tyto elektrony. Celková rotace takového páru je 0.

Spin je parametr, který hraje důležitou roli při zvažování provázaných stavů. Pro volně se šířící elektromagnetické kvantum je podstata podmíněného parametru „spin“ stále stejná: orientace magnetické složky pole. Ale již není statický a nevede ke vzniku magnetického momentu. K opravě nepotřebujete magnet, ale slot polarizátoru.

Chcete-li zasadit nápady o kvantových propletencích, doporučuji přečíst si populární a krátký článek od Alexeje Levina: Vášeň v dálce . Než budete pokračovat, klikněte na odkaz a přečtěte si ho :)

Konkrétní parametry měření se tedy realizují pouze během měření a předtím existovaly ve formě rozdělení pravděpodobnosti, které tvořilo statiku relativistických efektů dynamiky šíření polarizace mikrokosmu viditelné pro makrokosmos. Pochopit podstatu toho, co se děje v kvantovém světě, znamená proniknout do projevů takových relativistických efektů, které ve skutečnosti dávají kvantovému objektu vlastnosti bytí zároveň v různých stavech až do okamžiku konkrétního měření.

„Propletený stav“ je zcela deterministický stav dvou částic, které mají natolik identickou závislost popisu kvantových vlastností, že se na obou koncích objevují konzistentní korelace, kvůli zvláštnostem podstaty kvantové statiky, které mají konzistentní chování. Na rozdíl od makrostatistiky je v kvantové statistice možné zachovat takové korelace pro objekty, které jsou odděleny v prostoru a čase a dříve z hlediska parametrů koordinované. To se projevuje ve statistice plnění Bellových nerovností.

Jaký je rozdíl mezi vlnovou funkcí (náš abstraktní popis) nezapletených elektronů dvou atomů vodíku (nehledě na to, že její parametry budou obecně přijímaná kvantová čísla)? Nic, kromě toho, že spin nespárovaného elektronu je náhodný, aniž by došlo k porušení Bellových nerovností. V případě vzniku párového kulového orbitalu v atomu helia nebo v kovalentních vazbách dvou atomů vodíku se vznikem molekulového orbitalu zobecněného dvěma atomy se parametry dvou elektronů ukáží jako vzájemně konzistentní. . Pokud se propletené elektrony rozdělí a začnou se pohybovat různými směry, pak se v jejich vlnové funkci objeví parametr, který popisuje posun hustoty pravděpodobnosti v prostoru od času - trajektorie. A to vůbec neznamená, že je funkce rozprostřena v prostoru, jednoduše proto, že pravděpodobnost nalezení objektu se v určité vzdálenosti od něj stane nulovou a nezůstane nic, co by naznačovalo pravděpodobnost nalezení elektronu. O to více je to patrné v případě, že je dvojice od sebe v čase. Tito. existují dva lokální a nezávislé deskriptory částic pohybujících se v opačných směrech. I když lze stále použít jeden obecný deskriptor, je to právo toho, kdo formalizuje :)

Prostředí částic navíc nemůže zůstat lhostejné a také podléhá modifikaci: deskriptory vlnové funkce částic prostředí se svým vlivem mění a podílejí se na výsledné kvantové statistice (a tak vznikají jevy jako dekoherence). Ale obvykle nikoho nenapadne popsat to jako obecnou vlnovou funkci, i když je to také možné.

V mnoha zdrojích se můžete s těmito jevy podrobně seznámit.

M.B. Mensky píše:

"Jedním z účelů tohoto článku... je doložit názor, že existuje formulace kvantové mechaniky, ve které nevznikají žádné paradoxy a v rámci níž lze zodpovědět všechny otázky, které si fyzici obvykle kladou. Paradoxy vznikají pouze tehdy, když výzkumník není spokojen s touto „fyzikální“ rovinou teorie, když si klade otázky, které nejsou ve fyzice přijímány, jinými slovy, když si dovoluje zkusit jít za hranice fyziky.. ...Specifické rysy kvantové mechaniky spojené s provázanými stavy byly poprvé formulovány v souvislosti s EPR paradoxem, ale v současnosti nejsou vnímány jako paradoxní. Pro lidi, kteří profesionálně pracují s kvantově mechanickým formalismem (tedy pro většinu fyziků), není nic paradoxního ani v EPR párech, ani ve velmi složitých zapletených stavech s velkým množstvím termínů a velkým množstvím faktorů v každém termínu. Výsledky jakýchkoli experimentů s takovými stavy jsou v zásadě snadno vypočítatelné (ačkoli technické potíže při výpočtu složitých provázaných stavů jsou samozřejmě možné)."

I když je třeba říci, že při uvažování o úloze vědomí, vědomé volby v kvantové mechanice, se Mensky ukazuje být tím, kdo bere „ dovolte si zkusit jít za hranice fyziky". Připomíná to pokusy přiblížit se fenoménům psychiky. Jako kvantový profesionál je Mensky dobrý, ale v mechanismech psychiky je stejně jako Penrose naivní.

Velmi stručně a podmínečně (jen pro uchopení podstaty) o využití provázaných stavů v kvantové kryptografii a teleportaci (protože právě to napadá fantazii vděčných diváků).

Takže kryptografie. Musíte poslat sekvenci 1001

Používáme dva kanály. Na prvním z nich spustíme zapletenou částici, na druhém - informace o tom, jak interpretovat přijatá data ve formě jednoho bitu.

Předpokládejme, že existuje alternativní možný stav spinu použitého kvantově mechanického parametru v podmíněných stavech: 1 nebo 0. V tomto případě je pravděpodobnost jejich vypadnutí s každým uvolněným párem částic skutečně náhodná a nedává žádný význam.

První převod. Při měření tady ukázalo se, že stav částice je 1. To znamená, že ta druhá má 0. Aby hlasitost na konci, abychom získali požadovanou jednotku, přeneseme bit 1. Tam změří stav částice a pro zjištění, co to znamená, ji přičtou k přenášené 1. Dostanou 1. Bílou přitom zkontrolují, že spletenec nebyl porušen, tzn. infa není zachycen.

Druhý převod. Opět vyšel stav 1. Druhý má 0. Předáme info - 0. Sečteme, dostaneme požadovanou 0.

Třetí rychlostní stupeň. Stav je zde 0. Tam, to znamená - 1. Abychom dostali 0, předáme 0. Přidáme, dostaneme 0 (v nejméně významném bitu).

Čtvrtý. Sem - 0, tam - 1, je nutné, aby to bylo interpretováno jako 1. Předáme informaci - 0.

Zde v tomto principu. Zachycování informačního kanálu je zbytečné kvůli zcela nekorelované sekvenci (šifrování pomocí stavového klíče první částice). Zachycení zamotaného kanálu - ruší příjem a je detekováno. Statistika přenosu z obou konců (přijímací konec má všechny potřebné údaje o vysílaném konci) podle Bell určuje správnost a nezachycení přenosu.

O tom je teleportace. Nedochází k žádnému libovolnému vnucování stavu částici, ale pouze k předpovědi, jaký bude tento stav po (a teprve poté) částice se zde měřením vyjme ze spojení. A pak říkají, jako, že došlo k přenosu kvantového stavu se zničením komplementárního stavu ve výchozím bodě. Po obdržení informace o stavu zde lze tak či onak opravit kvantově mechanický parametr tak, aby se ukázal jako totožný s tím zde, ale už zde nebude a mluví se o splnění zákazu o klonování ve vázaném stavu.

Zdá se, že žádné obdoby těchto jevů v makrokosmu, žádné koule, jablka atd. z klasické mechaniky nemůže sloužit k interpretaci projevu takové povahy kvantových objektů (ve skutečnosti tomu nebrání žádné zásadní překážky, což bude ukázáno níže v závěrečném odkazu). To je hlavní problém pro ty, kteří chtějí získat viditelné „vysvětlení“. To neznamená, že něco takového není myslitelné, jak se někdy tvrdí. To znamená, že je potřeba poměrně pracně pracovat na relativistických reprezentacích, které hrají v kvantovém světě rozhodující roli a propojují svět kvant s makrosvětem.

Ale ani to není nutné. Připomeňme si hlavní úkol reprezentace: jaký by měl být zákon materializace měřeného parametru (který je popsán vlnovou funkcí), aby nedošlo k porušení nerovnosti na každém konci a při společné statistikě z obou konců došlo k porušení . Existuje mnoho výkladů pro pochopení tohoto pomocí pomocných abstrakcí. Mluví o tom samém různé jazyky takové abstrakce. Z nich dva jsou nejvýznamnější z hlediska správnosti sdílené mezi nositeli reprezentací. Doufám, že z toho, co bylo řečeno, bude jasné, co je myšleno :)

Kodaňská interpretace z článku o paradoxu Einstein-Podolsky-Rosen:

" (EPR-paradox) - zdánlivý paradox... Skutečně si představme, že na dvou planetách v různých částech Galaxie jsou dvě mince, které vypadnou vždy stejným způsobem. Pokud zaznamenáte výsledky všech flipů a poté je porovnáte, budou se shodovat. Samotné kapky jsou náhodné, nelze je nijak ovlivnit. Není například možné souhlasit s tím, že orel je jednotka a ocas je nula, a přenášet tak binární kód. Koneckonců, sekvence nul a jedniček bude náhodná na obou koncích drátu a nebude mít žádný význam.

Ukazuje se, že paradox má vysvětlení, které je logicky kompatibilní jak s teorií relativity, tak s kvantovou mechanikou.

Někdo by si mohl myslet, že toto vysvětlení je příliš nepravděpodobné. Je tak zvláštní, že Albert Einstein nikdy nevěřil v „boha hrajícího v kostky“. Ale pečlivé experimentální testy Bellových nerovností ukázaly, že v našem světě dochází k nelokálním nehodám.

Je důležité zdůraznit jeden důsledek této již zmíněné logiky: měření nad provázanými stavy neporuší relativitu a kauzalitu pouze v případě, že jsou skutečně náhodná. Mezi okolnostmi měření a rušením by neměla být žádná souvislost, ani sebemenší pravidelnost, protože jinak by byla možnost okamžitého přenosu informace. Kvantová mechanika (v kodaňské interpretaci) a existence provázaných stavů tedy dokazují existenci indeterminismu v přírodě."

Ve statistické interpretaci je to ukázáno prostřednictvím konceptu „statistických souborů“ (totéž):

Z hlediska statistické interpretace nejsou skutečnými objekty studia v kvantové mechanice jednotlivé mikroobjekty, ale statistické soubory mikroobjektů, které jsou ve stejných makro podmínkách. V souladu s tím fráze „částice je v takovém a takovém stavu“ ve skutečnosti znamená „částice patří do takového a takového statistického souboru“ (skládajícího se z mnoha podobných částic). Volba toho či onoho podsouboru v počátečním souboru proto výrazně mění stav částice, i když na něj nebyl přímý dopad.

Jako jednoduchou ilustraci zvažte následující příklad. Vezmeme 1000 barevných mincí a hodíme je na 1000 listů papíru. Pravděpodobnost, že se „orel“ otiskne na námi náhodně vybraný list, je 1/2. Mezitím u listů, na kterých mince leží „ocasy“, je stejná pravděpodobnost 1 – to znamená, že máme možnost nepřímo stanovit povaha tisku na papíře, nehledíc na samotný list, ale pouze na minci. Soubor spojený s takovým „nepřímým měřením“ je však zcela odlišný od toho původního: již neobsahuje 1000 listů papíru, ale jen asi 500!

Vyvrácení vztahu neurčitosti v „paradoxu“ EPR by tedy bylo platné pouze tehdy, pokud by pro původní soubor bylo možné současně vybrat neprázdný podsoubor jak na základě hybnosti, tak na základě prostorových souřadnic. Právě nemožnost takové volby však potvrzuje vztah neurčitosti! Jinými slovy, „paradox“ EPR se ve skutečnosti ukazuje jako začarovaný kruh: předpokládá nepravdivost vyvrácené skutečnosti.

Varianta se „superluminálním signálem“ z částice A na částici B je také založen na ignorování skutečnosti, že rozdělení pravděpodobnosti hodnot měřených veličin necharakterizuje konkrétní pár částic, ale statistický soubor obsahující velké množství takových párů. Zde za obdobnou situaci můžeme považovat situaci, kdy je na arch ve tmě vhozena barevná mince, načež je arch vytažen a uzamčen v trezoru. Pravděpodobnost, že se na archu otiskne „orel“, je a priori 1/2. A skutečnost, že se okamžitě změní na 1, pokud rozsvítíme světlo a ujistíme se, že je mince „ocasy“ nahoře, vůbec nenaznačuje schopnost našeho pohledu mlžit pomyslně ovlivnit předměty zamčené v trezoru.

Více: AA Pechenkin Ensemble Interpretations of Quantum Mechanics v USA a SSSR.

A ještě jeden výklad z http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm:

Van Fraassenova modální interpretace vychází ze skutečnosti, že stav fyzikálního systému se mění pouze kauzálně, tzn. v souladu se Schrödingerovou rovnicí však tento stav neurčuje jednoznačně hodnoty fyzikálních veličin zjištěné při měření.

Popper zde uvádí svůj oblíbený příklad: dětský kulečník (prkénko vystlané jehličím, na kterém se shora kutálí kovová koule symbolizující fyzikální systém – kulečník samotný symbolizuje experimentální zařízení). Když je koule nahoře na kulečníku, máme jednu dispozici, jeden sklon dosáhnout nějakého bodu na spodní straně hrací desky. Pokud jsme kuličku zafixovali někde uprostřed desky, změnili jsme specifikaci experimentu a získali novou predispozici. Kvantově-mechanický indeterminismus je zde zachován v plném rozsahu: Popper stanoví, že kulečník není mechanický systém. Nejsme schopni vysledovat dráhu míče. Ale „redukce vlnových paketů“ není aktem subjektivního pozorování, je to vědomá redefinice experimentální situace, zúžení podmínek zkušenosti.

Abychom shrnuli fakta

1. Přes absolutní náhodnost ztráty parametru při měření ve hmotě propletených párů částic se v každém takovém páru projevuje konzistence: pokud se ukáže, že jedna částice z páru má spin 1, pak druhá částice v a pár má opačnou rotaci. To je v zásadě pochopitelné: protože ve spárovaném stavu nemohou existovat dvě částice, které mají stejný spin ve stejném energetickém stavu, pak když jsou rozděleny, pokud je zachována konzistence, jsou rotace stále konzistentní. Jakmile je určen spin jednoho, bude známý spin druhého, a to navzdory skutečnosti, že náhodnost rotace v měření z obou stran je absolutní.

Dovolte mi stručně objasnit nemožnost zcela identických stavů dvou částic na jednom místě v časoprostoru, což se v modelu struktury elektronového obalu atomu nazývá Pauliho princip, a při kvantově mechanickém uvažování o konzistentních stavech - princip nemožnosti klonování zapletených předmětů.

Existuje něco (zatím neznámého), co skutečně brání tomu, aby kvantum nebo jeho odpovídající částice byly v jednom lokálním stavu s jiným - zcela identickým v kvantových parametrech. To je realizováno například v Casimirově jevu, kdy virtuální kvanta mezi deskami mohou mít vlnovou délku ne delší, než je mezera. A zvláště zřetelně si to uvědomujeme při popisu atomu, kdy elektrony daného atomu nemohou mít ve všem shodné parametry, což axiomaticky formalizuje Pauliho princip.

Na první, nejbližší vrstvě, lze nalézt pouze 2 elektrony ve formě koule (s-elektrony). Pokud jsou dva, pak mají různé rotace a jsou spárované (propletené), čímž tvoří společnou vlnu s vazebnou energií, která musí být aplikována, aby se tento pár rozbil.

V druhé, vzdálenější a energičtější hladině mohou být 4 "orbitaly" dvou párových elektronů ve formě stojaté vlny s tvarem jako objemová osmička (p-elektrony). Tito. vyšší energie i zabírá více prostoru a umožňuje koexistenci několika spojených párů. Od první vrstvy se druhá energeticky liší o 1 možný diskrétní energetický stav (více vnějších elektronů, popisujících prostorově větší oblak, má také vyšší energii).

Třetí vrstva již prostorově umožňuje mít 9 oběžných drah ve formě čtyřlístku (d-elektrony), čtvrtý - 16 orbitů - 32 elektronů, formulář které také připomínají objemové osmičky v různých kombinacích ( F-elektrony).

Formy elektronových mraků:

a – s-elektrony; b – p-elektrony; c – d-elektrony.

Takový soubor diskrétně odlišných stavů – kvantových čísel – charakterizuje možné lokální stavy elektronů. A tady je to, co z toho vyplývá.

Když dva elektrony s různými spinyjedenenergetickou hladinu (i když to v zásadě není nutné: http://www.membrana.ru/lenta/?9250) páru, pak vzniká společný "molekulární orbital" se sníženou energetickou hladinou vlivem energie a vazby. Dva atomy vodíku, z nichž každý má nepárový elektron, tvoří společný překryv těchto elektronů - (jednoduchou kovalentní) vazbu. Dokud to existuje - skutečně dva elektrony mají společnou koordinovanou dynamiku - společnou vlnovou funkci. Jak dlouho? "Teplota" nebo něco jiného, ​​co může kompenzovat energii vazby, ji rozbije. Atomy se rozlétají s elektrony, které již nemají společná vlna, ale stále v komplementárním, vzájemně konzistentním stavu zapletení. Ale to už není žádná souvislost :) Tady je okamžik, kdy už nemá cenu mluvit o obecné vlnové funkci, ačkoli pravděpodobnostní charakteristiky z hlediska kvantové mechaniky zůstávají stejné, jako kdyby tato funkce nadále popisovala obecnou vlnovou funkci. Znamená to pouze zachování schopnosti zobrazovat konzistentní korelaci.

Je popsán způsob získávání provázaných elektronů jejich interakcí: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html nebo lidově-schematicky - in http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " K vytvoření „vztahu nejistoty“ pro elektrony, tedy k jejich „zmatení“, se musíte ujistit, že jsou ve všech ohledech totožné, a poté tyto elektrony vystřelit do rozdělovače paprsků (rozdělovač paprsků). Mechanismus „rozdělí“ každý z elektronů a uvede je do kvantového stavu „superpozice“, v důsledku čehož se elektron bude pohybovat po jedné ze dvou drah se stejnou pravděpodobností.".

2. Při statistikách měření na obou stranách může vzájemná konzistence náhodnosti ve dvojicích za určitých podmínek vést k porušení Bellovy nerovnosti. Ale ne pomocí nějaké speciální, dosud neznámé kvantově mechanické esence.

Následující malý článek (založený na myšlenkách uvedených R.Pnrosem) vám umožňuje vysledovat (ukázat princip, příklad), jak je to možné: Relativita Bellových nerovností nebo Nová mysl nahého krále. To se také ukazuje v práci A. V. Belinského, publikované v Uspekhi fizicheskikh nauk: Bellova věta bez předpokladu lokality. Další práce A.V.Bělinského k zamyšlení pro zájemce: Bellova věta pro trichotomické pozorovatelné a také diskuse s d.f.-m.s., prof., akad. Valerij Borisovič Morozov (obecně uznávaný coryphaeus fór a „klubů fyzikálního oddělení FRTK-MIPT“), kde Morozov navrhuje ke zvážení obě tyto práce A. V. Belinského: Experience of Aspect: otázka pro Morozova. A navíc k tématu možnosti porušení Bellových nerovností bez zavedení nějaké akce na dlouhou trať: Bell's Inequality Modeling.

Upozorňuji na skutečnost, že "Relativita Bellových nerovností aneb Nová mysl nahého krále", stejně jako "Bellův teorém bez předpokladu lokality" v kontextu tohoto článku nepředstírají popis mechanismu kvantové mechaniky zapletení. Problém ukazuje poslední věta prvního odkazu: "Není důvod označovat porušení Bellových nerovností za nezpochybnitelné vyvrácení jakéhokoli modelu místního realismu." ty. hranicí jeho použití je věta vyjádřená na začátku: "Mohou existovat modely klasické lokality, ve které jsou Bellovy nerovnosti porušeny.". O tom - další vysvětlení v diskuzi.

Přinesu si vlastní model.
„Porušení místního realismu“ je jen relativistický efekt.
Nikdo (normální) nenamítá, že pro systém pohybující se limitní rychlostí (rychlostí světla ve vakuu) neexistuje ani prostor ani čas (Lorentzova transformace v tomto případě dává nulový čas a prostor), tzn. pro kvantum je to jak tady, tak tam, ať je tam jakkoli daleko.
Je jasné, že zapletená kvanta mají svůj vlastní výchozí bod. A elektrony jsou stejná kvanta ve stavu stojaté vlny, tzn. existující tu a tam najednou po celou dobu životnosti elektronu. Všechny vlastnosti kvant se ukazují jako předurčené pro nás, pro ty, kteří je vnímáme zvenčí, proto. Jsme nakonec tvořeni kvanty, která jsou tu a tam. U nich je rychlost šíření interakce (mezní rychlost) nekonečně vysoká. Ale všechna tato nekonečna jsou různá, stejně jako v různých délkách segmentů, každá má sice nekonečný počet bodů, ale poměr těchto nekonečností udává poměr délek. Takto se nám jeví čas a prostor.
U nás je místní realismus v experimentech porušován, ale ne kvantitativně.
Tento rozpor ale realitu nijak neovlivňuje, protože tak nekonečnou rychlost nemůžeme v praxi využít. Při „kvantové teleportaci“ se nepřenáší nekonečně rychle ani informace, ani zejména hmota.
Takže tohle všechno je vtip s relativistickými efekty, nic víc. Mohou být použity v kvantové kryptografii nebo v čemkoli jiném, ani je nelze použít pro skutečnou akci na velkou vzdálenost.

Vizuálně se podíváme na podstatu toho, co Bellovy nerovnosti ukazují.
1. Pokud je orientace měřičů na obou koncích stejná, pak bude měření rotace na obou koncích vždy opačné.
2. Pokud je orientace měřičů opačná, pak bude výsledek stejný.
3. Pokud se orientace levého měřidla liší od orientace pravého o méně než určitý úhel, pak bude implementován bod 1 a koincidence budou v rámci pravděpodobnosti, kterou Bell předpověděl pro nezávislé částice.
4. Pokud úhel překročí, pak - bod 2 a shody budou větší než pravděpodobnost předpovídaná Bellem.

Tito. při menším úhlu dostaneme převážně opačné hodnoty spinů a při větším úhlu převážně shodné.
Proč se to děje se spinem, si lze představit, s ohledem na to, že spin elektronu je magnet a je také měřen orientací magnetického pole (nebo ve volném kvantu je spin směr polarizace a je měřen orientace mezery, kterou musí propadnout rovina polarizační rotace).
Je jasné, že odesláním magnetů, které byly původně spojeny a při odeslání si zachovaly vzájemnou orientaci, je ovlivníme magnetickým polem při měření (otočením jedním či druhým směrem), jak se to děje v kvantových paradoxech.
Je jasné, že při setkání s magnetickým polem (včetně spinu jiného elektronu) se spin nutně orientuje v souladu s ním (v případě spinu jiného elektronu vzájemně opačně). Proto říkají, že "orientace spinu vzniká až při měření", ale zároveň závisí na jeho výchozí poloze (jakým směrem se otáčet) a směru vlivu měřidla.
Je jasné, že k tomu nejsou zapotřebí žádné akce na dlouhé vzdálenosti, stejně jako není vyžadováno předepisování takového chování v počátečním stavu částic.
Mám důvod se domnívat, že zatím se při měření spinu jednotlivých elektronů neberou v úvahu mezistavy spinu, ale pouze převážně - podél měřicího pole a proti poli. Příklady metod: , . Za pozornost stojí datum vývoje těchto metod, který je pozdější než výše popsané experimenty.
Prezentovaný model je samozřejmě zjednodušený (u kvantových jevů není spin přesně skutečnými magnety, přestože poskytují všechny pozorované magnetické jevy) a nezohledňuje mnoho nuancí. Nejde tedy o popis skutečného jevu, ale ukazuje pouze možný princip. A také ukazuje, jak špatné je prostě důvěřovat deskriptivnímu formalismu (vzorcům), aniž bychom chápali podstatu toho, co se děje.
Bellova věta je přitom správná ve formulaci z Aspekova článku: „nelze najít teorii s dodatečným parametrem, která by vyhovovala obecný popis který reprodukuje všechny předpovědi kvantové mechaniky.“ a už vůbec ne v Penroseově formulaci: „ukazuje se, že je nemožné reprodukovat předpovědi kvantové teorie tímto způsobem (nekvantovým).“ modelů, s výjimkou kvantové mechaniky. experiment, porušení Bellových nerovností není možné.

Jde o poněkud přehnaný, dalo by se říci vulgární příklad výkladu, jen aby se ukázalo, jak lze v takových výsledcích oklamat. Ale pojďme dát jasný význam tomu, co chtěl Bell dokázat a co se skutečně stalo. Bell vytvořil experiment ukazující, že v zapletení neexistuje žádný předem existující „algoritmus a“, předem určená korelace (jak tehdy oponenti tvrdili, že existují nějaké skryté parametry, které takovou korelaci určují). A pak by pravděpodobnosti v jeho experimentech měly být vyšší než pravděpodobnost skutečně náhodného procesu (proč je dobře popsáno níže).
ALE ve skutečnosti mají prostě stejné pravděpodobnostní závislosti. Co to znamená? To znamená, že mezi fixací parametru měřením neexistuje žádná předem určená, předem určená souvislost, ale takový výsledek fixace pochází ze skutečnosti, že procesy mají stejnou (komplementární) pravděpodobnostní funkci (což obecně přímo vyplývá z kvantově mechanické koncepty), je to realizace parametru během fixace, který nebyl definován kvůli absenci prostoru a času ve svém „referenčním rámci“ z důvodu maximální možné dynamiky jeho existence (relativistický efekt formalizovaný Lorentzem transformace, viz Vakuum, kvanta, hmota).

Tak popisuje metodologickou podstatu Bellových zkušeností Brian Greene ve své knize The Fabric of the Cosmos. Od něj každý ze dvou hráčů dostal mnoho krabic, každá se třemi dveřmi. Pokud první hráč otevře stejné dveře jako druhý v krabici se stejným číslem, pak bliká stejným světlem: červeným nebo modrým.
První hráč Scully předpokládá, že je to zajištěno barevným programem flash zabudovaným v každém páru, v závislosti na dveřích, druhý hráč Mulder věří, že záblesky následují se stejnou pravděpodobností, ale jsou nějak propojeny (nelokální akcí na velkou vzdálenost ). Podle druhého hráče o všem rozhoduje zkušenost: pokud je program, pak by pravděpodobnost stejných barev při náhodném otevření různých dveří měla být více než 50 %, na rozdíl od skutečné náhodné pravděpodobnosti. Uvedl příklad, proč:
Jen pro upřesnění si představme, že program pro kouli v samostatném boxu vyrábí modré (1. dveře), modré (2. dveře) a červené (3. dveře). Nyní, protože si oba vybíráme jedny ze tří dveří, existuje celkem devět možných kombinací dveří, které můžeme pro tento box otevřít. Například si mohu vybrat horní dvířka na své krabici, zatímco vy si můžete vybrat boční dvířka na krabici; nebo si mohu vybrat přední dveře a vy si můžete vybrat horní dveře; atd."
"Jistě." Scullyová vyskočila. „Pokud nazveme horní dveře 1, boční dveře 2 a přední dveře 3, pak devět možných kombinací dveří je právě (1,1), (1,2), (1,3), (2,1). ), (2.2), (2.3), (3.1), (3.2) a (3.3).“
"Ano, je to tak," pokračuje Mulder. - "Nyní důležitý bod: Z těchto devíti možností si všimněte, že pět kombinací dveří - (1.1), (2.2), (3.3), (1.2) a (2.1) - vede k výsledku, že vidíme, jak koule v našich krabicích blikají stejným barvy.
První tři kombinace dveří jsou ty, ve kterých volíme stejné dveře a jak známo, vždy to vede k tomu, že vidíme stejné barvy. Další dvě kombinace dveří (1,2) a (2,1) mají za následek stejné barvy, protože program diktuje, že koule budou blikat stejnou barvou - modře - pokud jsou dveře 1 nebo 2 otevřené. Takže, protože 5 je větší než polovina z 9, znamená to, že u více než poloviny – více než 50 procent – ​​možných kombinací dveří, které můžeme otevřít, budou koule blikat stejnou barvou.“
"Ale počkej," protestuje Scullyová. "Toto je jen jeden příklad speciálního programu: modrý, modrý, červený. Ve svém vysvětlení jsem předpokládal, že krabice s různými čísly mohou a obecně budou mít různé programy."
„Vážně, to je jedno, závěr platí pro jakýkoli z možných programů.

A to je skutečně případ, máme-li co do činění s programem. To ale vůbec neplatí, pokud máme co do činění s náhodnými závislostmi pro mnoho experimentů, ale každá z těchto náhodností má v každém experimentu stejnou podobu.
V případě elektronů, kdy byly poprvé spárovány, což zajišťuje jejich zcela závislé spiny (vzájemně opačné) a rozptýlené, je tato vzájemná závislost samozřejmě zachována s úplným celkovým obrazem skutečné pravděpodobnosti výpadků a v tom, že lze předem říci, jak jsou spiny dvou elektronů v páru nemožné, dokud není určen jeden z nich, ale "už" (pokud to mohu říci ve vztahu k něčemu, co nemá vlastní časoprostorovou metriku) mají určitou relativní polohu.

Dále v knize Briana Greena:
existuje způsob, jak prozkoumat, zda jsme se nedopatřením nedostali do konfliktu s SRT. Společnou vlastností hmoty a energie je, že mohou přenášet informace pohybem z místa na místo. Fotony, putující z rádiové vysílací stanice do vašeho přijímače, nesou informace. Elektrony, putující přes kabely internetu do vašeho počítače, nesou informace. V každé situaci, kdy se něco – i něco neidentifikovaného – předpokládá, že se pohybuje vyšší rychlost světlo, nejjistější test je zeptat se, zda přenáší, nebo alespoň může přenášet informace. Pokud je odpověď ne, přejde standardní úvaha, že nic nepřekračuje rychlost světla a SRT zůstává nezpochybněna. V praxi fyzici často používají tento test, aby zjistili, zda nějaký jemný proces neporušuje zákony speciální relativity. Tento test nic nepřežilo.

Pokud jde o přístup R. Penrose a atd. interpretů, pak se z jeho díla Penrouz.djvu pokusím vyzdvihnout onen zásadní postoj (světonázor), který přímo vede k mystickým názorům o nelokálnosti (svým komentářem - černá barva):

Bylo potřeba najít způsob, který by nám umožnil oddělit pravdu od předpokladů v matematice – nějaký formální postup, pomocí kterého by se dalo s jistotou říci, zda je daný matematický výrok pravdivý či nikoliv. (námitka viz Aristotelova metoda a Pravda, kritéria pravdy). Dokud nebude tento problém řádně vyřešen, lze jen stěží vážně doufat v úspěch při řešení jiných, mnohem složitějších problémů – těch, které se týkají povahy sil, které hýbou světem, bez ohledu na to, jaký vztah tyto stejné síly mohou mít s matematickou pravdou. Poznání, že nezvratná matematika je klíčem k pochopení vesmíru, je možná prvním z nejdůležitějších průlomů ve vědě obecně. Dokonce i staří Egypťané a Babyloňané hádali o matematických pravdách různého druhu, ale prvním kamenem v základu matematického porozumění ...
... lidé měli poprvé možnost formulovat spolehlivá a zjevně nevyvratitelná tvrzení – tvrzení, o jejichž pravdivosti není pochyb ani dnes, přestože věda od těch dob pokročila daleko dopředu. Poprvé byla lidem odhalena skutečně nadčasová povaha matematiky.
Co je to matematický důkaz? V matematice je důkaz dokonalým uvažováním, které používá pouze techniky čisté logiky. (čistá logika neexistuje. Logika je axiomatická formalizace vzorců a vztahů nalezených v přírodě) umožňující vyvodit jednoznačný závěr o platnosti toho či onoho matematického tvrzení na základě platnosti jakýchkoliv jiných matematických tvrzení, buď předem stanovených podobným způsobem, nebo nevyžadujících důkaz vůbec (zvláštní elementární tvrzení, pravdivost které se podle obecného mínění samozřejmé nazývají axiomy) . Dokázané matematické tvrzení se obvykle nazývá teorém. Tady mu nerozumím: vždyť jsou tam prostě vyslovené, ale ne dokázané věty.
... Objektivní matematické pojmy by měly být reprezentovány jako nadčasové objekty; člověk by si neměl myslet, že jejich existence začíná ve chvíli, kdy se v té či oné podobě objeví v lidské představivosti.
... Matematická existence se tedy liší nejen od existence fyzické, ale i od existence, kterou je naše vědomé vnímání schopno obdařit předmět. Přesto je jednoznačně spojena s posledními dvěma formami existence - tedy s existencí fyzickou a duševní. spojení je zcela fyzikální koncept, co zde znamená Penrose?- a odpovídající souvislosti jsou stejně zásadní jako záhadné.
Rýže. 1.3. Tři "světy" - platónský matematický, fyzický a mentální - a tři základní hádanky, které je spojují...
... Takže podle toho, co je znázorněno na Obr. 1.3 schéma, celý fyzikální svět je řízen matematickými zákony. V dalších kapitolách knihy uvidíme, že existují silné (ač neúplné) důkazy na podporu tohoto názoru. Pokud těmto důkazům věříme, pak musíme připustit, že vše, co ve fyzickém vesmíru existuje, až do nejmenších detailů, se skutečně řídí přesnými matematickými principy – možná rovnicemi. Tady se jen tiše vyhřívám....
...Je-li tomu tak, pak je naše fyzikální jednání zcela a zcela podřízeno takovému univerzálnímu matematickému řízení, ačkoli toto „řízení“ stále umožňuje určitou nahodilost v chování, řízenou přísnými pravděpodobnostními principy.
Mnoho lidí se začne s takovými předpoklady cítit velmi nepohodlně; pro mě a pro sebe, přiznávám, tyto myšlenky způsobují určitou úzkost.
... Možná, v určitém smyslu, tyto tři světy nejsou vůbec oddělenými entitami, ale pouze odrážejí různé aspekty nějaké zásadnější PRAVDY (zdůraznil jsem), která popisuje svět jako celek – pravdu, o které v současnosti nevíme. mít sebemenší představy. - čistý Mystik....
.................
Ukazuje se dokonce, že na obrazovce jsou oblasti, které jsou pro částice emitované zdrojem nepřístupné, a to navzdory skutečnosti, že částice mohly docela úspěšně vstupovat do těchto oblastí, když byla otevřena pouze jedna ze štěrbin! Přestože se skvrny objevují na stínítku jedna po druhé v lokalizovaných polohách a ačkoli každé setkání částice se stínítkem může být spojeno s určitým aktem emitování částice ze zdroje, chování částice mezi zdrojem a clona, ​​včetně nejednoznačnosti spojené s přítomností dvou mezer v bariéře, je podobné chování vlny, ve které vlna Když se částice srazí s clonou, snímá obě štěrbiny najednou. Navíc (a to je zvláště důležité pro naše bezprostřední účely), vzdálenost mezi proužky na obrazovce odpovídá vlnové délce L naší částicové vlny, vztažené k hybnosti částice p podle dřívějšího vzorce XXXX.
To vše je docela možné, řekne si střízlivě uvažující skeptik, ale to nás ještě nenutí k tak absurdně vyhlížejícímu ztotožnění energo-hybnosti s jakýmsi operátorem! Ano, přesně to chci říci: operátor je pouze formalismus pro popis jevu v jeho určitém rámci, nikoli identita s jevem.
Samozřejmě nás to nenutí, ale máme se odvrátit od zázraku, když se nám zjeví?! Co je to za zázrak? Zázrak spočívá v tom, že tuto zdánlivou absurditu experimentálního faktu (vlny se ukáží jako částice a částice se stanou vlnami) lze do systému vnést pomocí krásného matematického formalismu, ve kterém je hybnost skutečně ztotožněna s „ diferenciace v souřadnicích“ a energie s „časovou diferenciací.
... To vše je v pořádku, ale co státní vektor? Co vám brání rozpoznat, že představuje realitu? Proč se fyzici často zdráhají zaujmout takový filozofický postoj? Nejen fyzici, ale i ti, kteří mají vše v pořádku s celostním pohledem na svět a nejsou nakloněni tomu, aby byli vedeni k nedostatečně určenému uvažování.
.... Pokud chcete, můžete si představit, že vlnová funkce fotonu opustí zdroj ve formě jasně definovaného vlnového balíčku malých velikostí, poté se po setkání s děličem paprsků rozdělí na dvě části, z nichž jeden se od štípače odráží a druhý jím prochází například v kolmém směru. V obou jsme způsobili rozdělení vlnové funkce na dvě části v prvním rozdělovači paprsků... Axiom 1: Kvantum není dělitelné. Člověka, který mluví o polovinách kvanta mimo jeho vlnovou délku, vnímám neméně skepticky než člověka, který s každou změnou stavu kvanta vytváří nový vesmír. Axiom 2: foton nemění svou trajektorii, a pokud se změnil, pak se jedná o opětovnou emisi fotonu elektronem. Protože kvantum není elastická částice a není nic, od čeho by se odrazilo. Z nějakého důvodu se ve všech popisech takových zážitků těmto dvěma věcem vyhýbají, ačkoli mají základnější význam než popisované účinky. Nechápu, proč to Penrose říká, o nedělitelnosti kvanta musí vědět, navíc to zmínil ve dvouštěrbinovém popisu. V takových zázračných případech je třeba se stále snažit zůstat v rámci základních axiomů, a pokud se dostanou do rozporu se zkušeností, je to příležitost k důkladnějšímu zamyšlení nad metodologií a interpretací.
Přijměme prozatím, alespoň jako matematický model kvantového světa, tento kuriózní popis, podle kterého se kvantový stav vyvíjí v průběhu času v podobě vlnové funkce, obvykle „rozmazané“ po celém prostoru (ovšem se schopností zaměřit se na omezenější oblast) a poté, když se provede měření, se tento stav stane něčím lokalizovaným a zcela určitým.
Tito. vážně mluví o možnosti zamazat něco na několik světelných let s možností okamžité vzájemné změny. To lze znázornit čistě abstraktně – jako zachování formalizovaného popisu na každé ze stran, nikoli však ve formě nějaké skutečné entity, reprezentované povahou kvanta. Zde je jasná kontinuita myšlenky reality existence matematických formalismů.

Proto pohlížím jak na Penrose, tak na další podobné promysticky smýšlející fyziky s velkou skepsí, navzdory jejich velmi zvučné autoritě...

V knize S. Weinberga Sny o konečné teorii:
Filozofie kvantové mechaniky je pro ni tak irelevantní skutečné použitíže začínáte tušit, že všechny hluboké otázky o smyslu měření jsou ve skutečnosti prázdné, generované nedokonalostí našeho jazyka, který byl vytvořen ve světě, který se prakticky řídí zákony klasické fyziky.

V článku Co je to lokalita a proč není v kvantovém světě? , kde problém na základě nedávných událostí shrnuje Alexander Lvovsky, zaměstnanec RCC a profesor na univerzitě v Calgary:
Kvantová nelokálnost existuje pouze v rámci kodaňské interpretace kvantové mechaniky. V souladu s ní se při měření kvantového stavu zhroutí. Vezmeme-li za základ mnohosvětovou interpretaci, která říká, že měření stavu pouze rozšiřuje superpozici na pozorovatele, pak žádná nelokálnost neexistuje. To je jen iluze pozorovatele, který „neví“, že vstoupil do propleteného stavu s částicí na opačném konci kvantové čáry.

Některé závěry z článku a jeho již existující diskuse.
V současné době existuje spousta výkladů různé úrovně propracovanosti, snažících se nejen popsat fenomén zapletení a jiných „nelokálních efektů“, ale popsat předpoklady o povaze (mechanismech) těchto jevů, tzn. hypotézy. Navíc převládá názor, že si v této tematické oblasti nelze něco představit, ale lze se spolehnout pouze na určité formalizace.
Tyto stejné formalizace však mohou ukázat s přibližně stejnou přesvědčivostí cokoli, co si tlumočník přeje, až po popis vzniku nového vesmíru pokaždé, v okamžiku kvantové nejistoty. A jelikož takové momenty vznikají při pozorování, pak přineste vědomí – jako přímý účastník kvantových jevů.
Podrobné zdůvodnění – proč se tento přístup zdá zcela nesprávný – naleznete v článku Heuristika.
Kdykoli tedy jiný cool matematik začne dokazovat něco jako jednotu přírody dvou zcela odlišných jevů na základě podobnosti jejich matematického popisu (no, například tohle se vážně dělá s Coulombovým zákonem a Newtonovým gravitačním zákonem) nebo "vysvětlovat" kvantové propletení speciální „dimenzí“, aniž bych si představoval její skutečné ztělesnění (nebo existenci meridiánů ve formalismu mě pozemšťanů), nechám to připravené:)

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

Zapletení jako magické spojení

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

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

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

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

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

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

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

Pokud rozdělíme pár elementárních částic s nulovým společným spinovým parametrem, pak jedna musí mít záporný spin a druhá kladný. Ale před měřením je hodnota rotace v superpozici. Jakmile jsme změřili spin první částice, viděli jsme, že ano kladná hodnota, takže okamžitě druhý získá negativní rotaci. Pokud naopak první částice získá zápornou hodnotu spinu, pak druhá nabude okamžitě kladnou hodnotu.

Nebo taková analogie.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ale jak to může být?

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

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

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

Chápete, kam to vede?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Skutečnost se ukázala být mnohem složitější a zajímavější.

Princip kvantového provázání nezapadá do našeho obvyklého pohledu na svět.

Takto vysvětluje kvantové zapletení fyzik-vědec D.Bohm.

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

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

Jednoduše řečeno, kvantová teleportace

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

Ukázalo se, že je to opravdu možné.

S teleportací již bylo provedeno mnoho experimentů.

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

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

Dnes byly provedeny složitější experimenty s teleportací.

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

kvantová realita

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

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

Ale kam to všechno vede?

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

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

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

A nejsou to prázdná slova.

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

Ale o tom si povíme v dalších článcích.

Nyní se podívejte na video o kvantovém provázání.

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

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

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

Počátek kvantové fyziky

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

Pochopení mikrosvěta na počátku 20. století

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

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

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

Co víme o kvantech a jejich zvláštnostech?

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

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

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

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

Teorie kvantového provázání

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

Svět podléhá přísným fyzikálním zákonům

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

Analogie a porozumění

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

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

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

Kde lze kvantové provázání použít?

Princip kvantového zapletení lze použít k okamžitému přenosu informací na velké vzdálenosti. Takový závěr odporuje Einsteinově teorii relativity. Říká, že maximální rychlost pohybu je vlastní pouze světlu - tři sta tisíc kilometrů za sekundu. Takový přenos informací umožňuje existenci fyzické teleportace.

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

To opět naznačuje, že jsme na pokraji velkých objevů – pohybu v prostoru a čase. Čas ve vesmíru je diskrétní, takže okamžitý pohyb na obrovské vzdálenosti umožňuje dostat se dovnitř různá hustotačasu (na základě hypotéz Einsteina, Bohra). Snad to v budoucnu bude realitou stejně jako mobilní telefon dnes.

Dynamika éteru a kvantové zapletení

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

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

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

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

Mikrosvět žije podle svých vlastních zákonů

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

Popsaný článek není zaměřen na prostorné vědecké popisy kvantový svět. Schopnost porozumět běžnému člověku je založena na dostupnosti porozumění prezentovanému materiálu.

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

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

Nová hypotéza – nový pohled na svět

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

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

Možná se časem dozvíme, že žijeme v prostorové kvantové mřížce. Nebo se to může ukázat jako špatně. Právě princip kvantového provázání však naznačuje možnost existence mřížky.

Jednoduše řečeno, v hypotetické prostorové „kostce“ s sebou definice jedné fasety nese jasný opačný význam té druhé. To je princip zachování struktury prostoru – času.

Epilog

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

Jak vidíme, problém existoval při absenci úplné vize všech působících sil. Je možné, že moderní vědě chybí vize všech působících sil k pochopení kvantové fyziky. Mezery ve vidění dávají vzniknout systému rozporů a paradoxů. Možná, že magický svět kvantové mechaniky obsahuje odpovědi na položené otázky.

Kvantové provázání je kvantově mechanický jev, který se v praxi začal zkoumat relativně nedávno – v 70. letech minulého století. Spočívá v následujícím. Představte si, že v důsledku nějaké události se současně zrodily dva fotony. Dvojici kvantově provázaných fotonů lze získat například ozařováním laseru s určitými charakteristikami na nelineární krystal. Generované fotony v páru mohou mít různé frekvence (a vlnové délky), ale součet jejich frekvencí je roven frekvenci původního buzení. Mají také ortogonální polarizace na bázi krystalové mřížky, což usnadňuje jejich prostorové oddělení. Když se zrodí dvojice částic, musí být splněny zákony zachování, to znamená, že celkové charakteristiky (polarizace, frekvence) dvou částic mají předem stanovenou, přísně definovanou hodnotu. Z toho vyplývá, že když známe vlastnosti jednoho fotonu, můžeme s určitostí zjistit vlastnosti jiného. Podle principů kvantové mechaniky je částice až do okamžiku měření v superpozici více možných stavů a ​​při měření se superpozice odstraní a částice se ocitne v jednom stavu. Pokud analyzujeme mnoho částic, pak v každém stavu bude určité procento částic odpovídající pravděpodobnosti tohoto stavu v superpozici.

Co se ale stane se superpozicí stavů provázaných částic v okamžiku měření stavu jedné z nich? Paradoxnost a kontraintuitivnost kvantového provázání spočívá v tom, že charakteristika druhého fotonu je určena přesně v okamžiku, kdy jsme změřili charakteristiku prvního. Ne, to není teoretická konstrukce, to je krutá pravda okolního světa, potvrzená experimentálně. Ano, znamená to přítomnost interakce, zrazující nekonečně vysokou rychlostí, přesahující dokonce i rychlost světla. Jak toho využít ve prospěch lidstva, není zatím příliš jasné. Existují nápady na aplikace pro kvantové výpočty, kryptografii a komunikaci.

Vědcům z Vídně se podařilo vyvinout zcela novou a extrémně kontraintuitivní zobrazovací techniku ​​založenou na kvantové povaze světla. V jejich systému je obraz tvořen světlem, které nikdy neinteragovalo s objektem. Technologie je založena na principu kvantového provázání. Článek o tom vyšel v časopise Nature. Na studii se podíleli zaměstnanci Institutu pro kvantovou optiku a kvantové informace (IQOQI), Vídeňského centra pro kvantovou vědu a technologii (VCQ) a Vídeňské univerzity.

V experimentu vídeňských vědců měl jeden z dvojice provázaných fotonů vlnovou délku v infračervené části spektra a byl to právě on, kdo prošel vzorkem. Jeho bratr měl vlnovou délku odpovídající červenému světlu a mohl být detekován kamerou. Paprsek světla generovaný laserem byl rozdělen na dvě poloviny a poloviny byly směrovány na dva nelineární krystaly. Předmět byl umístěn mezi dva krystaly. Byla to vyřezávaná silueta kočky – na počest postavy spekulativního experimentu Erwina Schrödingera, který již přešel k folklóru. Směřoval na něj infračervený paprsek fotonů z prvního krystalu. Poté tyto fotony prošly druhým krystalem, kde se fotony, které prošly obrazem kočky, smíchaly s čerstvě narozenými infračervenými fotony, takže bylo zcela nemožné pochopit, ve kterém ze dvou krystalů se narodily. Kamera navíc vůbec nezaznamenala infračervené fotony. Oba paprsky červených fotonů byly spojeny a odeslány do přijímacího zařízení. Ukázalo se, že díky efektu kvantového provázání uložili všechny informace o objektu potřebné k vytvoření obrazu.

K podobným výsledkům vedl experiment, kdy na obrázku nebyla neprůhledná deska s vyříznutou konturou, ale trojrozměrný silikonový obrázek, který neabsorboval světlo, ale zpomaloval průchod infračerveného fotonu a vytvářel fázový rozdíl mezi fotony, které prošly různými částmi obrazu. Ukázalo se, že taková plasticita ovlivnila i fázi červených fotonů, které jsou ve stavu kvantového zapletení s infračervenými fotony, ale nikdy neprošly obrazem.