Jungi kvantfüüsika kogemus. Kvantmehaanika alused topeltpiluga katse näitel

> Youngi topeltpilu katse

Uurige Youngi kogemus piludega. Loe, milline on pilude vaheline kaugus Youngi katses, riba ja kahe augu laius, valguse kui lainete omadused, katse.

Oma katses näitas Thomas Young, et aine ja energia on võimelised avaldama lainete ja osakeste omadusi.

Õppeülesanne

• Mõista, miks Jungi eksperiment tundub usutavam kui Huygensi väljendid.

Võtmepunktid

• Laineomadused põhjustavad pilu läbiva valguse segamist, moodustades heledaid ja tumedaid alasid.
• Kui lained segavad harjades, kuid lähenevad faasis, siis puutume kokku konstruktiivse interferentsiga. Kui lained ei lange täielikult kokku, on see hävitav interferents.
• Iga seina punkt on vahega erineval kaugusel. Need teed vastavad erinevale arvule lainetele.

Tingimused

• Destruktiivne interferents – lained segavad ega vasta üksteisele.
• Konstruktiivne interferents – lained segavad harjades, kuid on faasis.

Topeltpilu katse näitab, et aine ja energia võivad käituda nagu lained või osakesed. Aastal 1628 tõestas Christian Huygengs, et valgus toimib lainetuna. Kuid mõned inimesed ei nõustunud, eriti Isaac Newton. Ta uskus, et selgitus nõuab värvihäireid ja difraktsiooniefekte. Kuni 1801. aastani ei uskunud keegi, et valgus on laine, kuni Thomas Young tuli koos oma topeltpiluga katsega – Youngi katsega. Ta tegi kaks tihedalt asetsevat vertikaalset pilu (ligikaudne kaugus Jungi katse pilude vahel on näha alloleval diagrammil) ja lasi neist läbi valgust, jälgides seinale tekkinud mustrit.

Valgus läbib kahte vertikaalset pilu ja hajub kahe vertikaalse joonena, mis on paigutatud horisontaalselt. Kui difraktsiooni ja interferentsi poleks, tekitaks valgus lihtsalt kaks joont

Laineosakeste duaalsus

Laineomaduste tõttu läbib valgus pilusid ja põrkab kokku, moodustades seinale heledad ja tumedad piirkonnad. See hajub ja neeldub seina kaudu, omandades osakeste omadused.

Youngi eksperiment

Miks Jungi katse kahe piluga kõiki veenis? Huygensil oli alguses õigus, kuid ta ei suutnud oma järeldusi praktikas näidata. Valgusel on suhteliselt lühikesed lainepikkused, seega peab see demonstreerimiseks olema kontaktis millegi väikesega.

Näites kasutatakse kahte koherentset valgusallikat, millel on sama monokromaatiline lainepikkus (faasis). See tähendab, et kaks allikat tekitavad konstruktiivset või hävitavat sekkumist.

Konstruktiivne ja hävitav sekkumine

Konstruktiivne müra tekib siis, kui lained häirivad piki harju, kuid on faasis. See võimendab tekkivat lainet. Hävitavad segavad üksteist täielikult ja ei sobi kokku, mis tühistab laine.

Kaks pilu moodustavad kaks koherentset laineallikat, mis segavad üksteist. (a) - Valgus hajub igast pilust nende kitsuse tõttu. Lained kattuvad ja segavad konstruktiivselt (heledad jooned) ja hävitavalt (tumedad alad). (b) - Veelainete topeltpilu muster langeb praktiliselt kokku valguslainetega. Suurim aktiivsus on märgatav hävitavate häiretega piirkondades. (c) - Kui valgus tabab ekraani, näeme sarnast mustrit

Lainete amplituudid liidetakse. (a) – Puhas konstruktiivne interferents on võimalik, kui identsed lained faasis koonduvad. (b) - Puhas hävitav interferents - samad lained ei ole täpselt faasis

Loodud muster ei ole juhuslik. Iga pesa asub teatud kaugusel. Kõik lained algavad samast faasist, kuid kaugus seina punktist lõheni tekitab teatud tüüpi häireid.

Eksperimenteerijate rühm, mida juhtis kuulus füüsik Robert Boyd (kes oli eelkõige esimene, kes viis läbi "valguse aeglustamise" toatemperatuuril), mõtles välja ja rakendas skeemi, mis demonstreerib nn. mitteklassikalised" trajektoorid pildile, mis saadakse footonite interferentsi teel kolmes pilus.

Kahe pilu interferents on klassikaline eksperiment, mis demonstreerib valguse laineomadusi. Esmakordselt viis selle 19. sajandi alguses läbi Thomas Jung ja see sai üheks peamiseks põhjuseks tol ajal domineerinud korpuskulaarse valguse teooria tagasilükkamisel.

20. sajandi alguses leiti aga, et valgus koosneb endiselt osakestest, mida nimetatakse footoniteks, kuid neil osakestel on müstilisel kombel ka lainelised omadused. Tekkis laine-osakeste duaalsuse mõiste, mis laienes ka aineosakestele. Eelkõige leiti laineomaduste olemasolu elektronides ja hiljem aatomites ja molekulides.

Selle tulemusel tekkinud uues füüsikaharus - kvantmehaanikas - mängib interferomeetrilise mustri tekkimine topeltpiluga katses üht keskset rolli. Nii kirjutab Richard Feynman oma Feynmani loengutes füüsikast, et see on nähtus, „mida on võimatu, absoluutselt, absoluutselt võimatu seletada klassikalisel viisil. See nähtus on kvantmehaanika põhiolemus.

Topeltpilu katse demonstreerib üht kvantfüüsika keskset kontseptsiooni, kvantsuperpositsiooni. Kvantsuperpositsiooni põhimõte ütleb, et kui teatud kvantobjekt (näiteks footon või elektron) võib olla teatud olekus 1 ja teatud olekus 2, siis võib ta olla ka olekus, mis on mõnes mõttes osaliselt nii olek 1 kui ka olek 2 , seda olekut nimetatakse olekute 1 ja 2 superpositsiooniks. Pilude puhul võib osake läbida ühe pilu või võib-olla ka teisest, aga kui mõlemad pilud on avatud, siis osake läbib läbi mõlema ja leiab end superpositsiooni olekus "osake, mis läbis pilu 1" ja "osake, mis läbib pilu 2".

Lisaks on mitteklassikaliste trajektooride arvestamine oluline tänapäevase fundamentaalfüüsika teise suuna jaoks. Üks peamisi lahendamata probleeme, millega teadlased silmitsi seisavad, on ühinemine kvantteooria gravitatsiooniteooriaga. Sellel teel on põhimõttelisi raskusi, millest, nagu paljud usuvad, saab üle vaid üht neist teooriatest või mõlemat korraga muutes. Seetõttu otsitakse praegu võimalikke lahknevusi tegelikkuse ja nende teooriate ennustuste vahel. Üheks suunaks on kvantsuperpositsiooni põhimõttest kõrvalekallete otsimine. Nii näiteks avaldati 2010. aastal uuring, milles prooviti selliseid kõrvalekaldeid leida kolme piluga katses. Mingeid lahknevusi ei leitud, kuid see artikkel kutsus esile ülalmainitud 2012. aasta artikli. Üks tema järeldusi oli just see, et 2010. aasta katses kasutati kvantsuperpositsiooni põhimõtte valesti mõistmist ja see tõi kaasa mõõtmistes arvesse võtmata vigade osa. Ja kuigi selle vea suurusjärk on väike, võib ka teadlaste otsitav mõju olla väike, nii et sellistes otsingutes tuleks siiski arvestada mitteklassikaliste trajektooride panusega.

Artikkel on kirjutatud projekti jaoks

Interferentsi ehk topeltpiluga eksperiment sisaldab Feynmani sõnul "kvantmehaanika südant" ja on kvantsuperpositsiooni põhimõtte kvintessents. Häireprintsiibi kui lineaarlaineoptika põhiprintsiibi sõnastas esmakordselt selgelt Thomas Young 1801. aastal. Ta oli esimene, kes võttis 1803. aastal kasutusele mõiste "interferents". Teadlane selgitab selgelt oma avastatud põhimõtet (eksperiment, mida meie ajal tunti "Jungi kahe piluga katse" nime all, http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm): "Et saada mõju Kahe valgusosa superpositsioon, on vajalik, et need tuleksid samast allikast ja jõudsid samasse punkti mööda erinevaid teid, kuid üksteisele lähedal asuvates suundades. Kasutada võib difraktsiooni, peegeldumist, murdumist või nende efektide kombinatsiooni. ühe või mõlema kiire osa kõrvale suunamiseks, kuid kõige lihtsam on see, kui kiire homogeenne valgus [esimesest pilust] (ühe värvi või lainepikkusega) langeb ekraanile, kuhu on tehtud kaks väga väikest auku või pilu, mida saab käsitletakse lahknemiskeskustena, millest valgus hajub difraktsiooni teel igas suunas. Kaasaegne eksperimentaalne seadistus koosneb footoniallikast, kahe piluga diafragmast ja ekraanist, millel jälgitakse interferentsi mustrit.

Sellise interferentsi nähtuse uurimiseks nagu joonisel, on loomulik kasutada selle kõrval näidatud eksperimentaalset seadistust. Nähtuste uurimisel, mille kirjeldamiseks on vaja teada impulsi detailset tasakaalu, on ilmselgelt vaja eeldada, et kogu aparaadi osad võivad vabalt (üksteisest sõltumatult) liikuda. Joonis raamatust: Niels Bohr, "Valitud teaduslikud tööd ja artiklid", 1925 - 1961b, lk 415.

Pärast tõkke taga oleva ekraani pilude läbimist tekib häiremuster vahelduvatest heledatest ja tumedatest triipudest:

Joon.1 Häireääred

Footonid tabavad ekraani eraldi punktides, kuid häireribade olemasolu ekraanil näitab, et on punkte, kus footonid ei taba. Olgu p üks neist punktidest. Sellest hoolimata võib footon sisestada p, kui üks piludest on suletud. Selline hävitav interferents, mille puhul alternatiivsed võimalused võivad mõnikord tühistada, on kvantmehaanika üks salapärasemaid omadusi. Kahepoolse pilu katse huvitav omadus on see, et interferentsi mustrit saab "kokku panna" ühe osakese abil - see tähendab, et seada allika intensiivsus nii madalaks, et iga osake on seadistuses üksi "lennul" ja võib häirida ainult ise. Sel juhul on meil kiusatus küsida endalt, kummast kahest pilust osake "tegelikult" läbib. Pange tähele, et kaks erinevat osakest ei loo interferentsimustrit. Mis on interferentsi fenomeni seletamise salapära, ebajärjekindlus, absurdsus? Need erinevad silmatorkavalt paljude teiste teooriate ja nähtuste paradoksist, nagu erirelatiivsusteooria, kvantteleportatsioon, takerdunud kvantosakeste paradoks ja teised. Esmapilgul on häirete seletused lihtsad ja ilmsed. Vaatleme neid seletusi, mida saab jagada kahte klassi: selgitused laine vaatenurgast ja selgitus korpuskulaarsest (kvant) vaatepunktist. Enne analüüsi alustamist märgime, et interferentsi fenomeni paradoksaalsuse, ebajärjekindluse, absurdsuse all peame silmas selle kvantmehaanilise nähtuse kirjelduse sobimatust formaalse loogika ja terve mõistusega. Nende mõistete tähendus, milles me neid siin rakendame, on toodud selles artiklis.

Häired laine vaatepunktist

Kõige tavalisem ja laitmatum on kahe piluga katse tulemuste selgitamine laine vaatenurgast:
"Kui lainete läbitud vahemaade vahe on võrdne poole paaritu arvu lainepikkustega, siis ühe laine tekitatud võnkumised jõuavad harjani hetkel, mil teise laine võnkumised jõuavad madalikule ja seetõttu üks laine vähendab teise tekitatud häireid ja võib selle isegi täielikult kõrvaldada. Seda illustreerib joonis 2, millel on diagramm kahe piluga katsest, kus allika A lained võivad jõuda ainult joonele BC ekraan, läbides ühe kahest pilust H1 või H2 takistuses, mis asub allika ja ekraani vahel. X joonel BC, on teepikkuse erinevus võrdne AH1X - AH2X; kui see on võrdne lainepikkuste täisarvuga , on häiring punktis X suur, kui see on võrdne poole paaritu arvu lainepikkustega, on häiring punktis X väike. Joonisel on kujutatud laine intensiivsuse sõltuvust punkti asukohast sirgel BC , mis on seotud nende punktide võnkumiste amplituudidega.

Joonis 2. Häiremuster laine vaatepunktist

Näib, et interferentsi nähtuse kirjeldus laine vaatenurgast ei lähe kuidagi vastuollu ei loogika ega terve mõistusega. Footonit peetakse aga tegelikult kvantiks osakest . Kui sellel on lainelised omadused, peab see siiski jääma iseendaks - footoniks. Vastasel juhul hävitame me footoni kui füüsilise reaalsuse elemendi, kui seda nähtust vaid ühe lainega arvesse võtta. Seda arvesse võttes selgub, et footonit kui sellist ... pole olemas! Footonil ei ole ainult laineomadusi – siin on tegemist lainega, milles osakestest ei ole midagi. Muidu peame laine lõhenemise hetkel tunnistama, et igast pilust läbib pool osakest – footon, pool footon. Kuid siis peaksid olema võimalikud katsed, mis suudavad neid poolfootoneid "püüda". Neid samu poolfotoneid pole aga keegi kunagi jõudnud registreerida. Niisiis, interferentsi nähtuse lainetõlgendus välistab idee, et footon on osake. Seetõttu on antud juhul footoni osakestena käsitlemine absurdne, ebaloogiline, terve mõistusega kokkusobimatu. Loogiliselt võttes peaksime eeldama, et footon lendab osakesena punktist A välja. Takistusele lähenedes järsku pöörab lainele! Läbib pragusid nagu laine, jagunedes kaheks ojaks. Vastasel juhul peame seda uskuma terve osake läbib korraga kahte pilu, kuna eeldades eraldamine meil ei ole õigust jagada seda kaheks osakeseks (pooleks). Siis jälle kaks poollainet ühendada terveks osakeseks. Kus ei eksisteeri mitte kuidagi ei saa ühte poollainet alla suruda. Tundub, et on kaks poollained, kuid kellelgi ei õnnestunud üht neist hävitada. Iga kord, kui kõik need poollained registreerimise ajal osutuvad terve footon. Osa on alati eranditult tervik. See tähendab, et idee footonist kui lainest peaks võimaldama "püüda" iga poollaine täpselt pooleks footonist. Aga seda ei juhtu. Pool footonist läbib iga pilu, kuid registreeritakse ainult kogu footon. Kas pool on võrdne tervikuga? Footonosakese samaaegse olemasolu kahes kohas korraga tõlgendamine ei tundu palju loogilisem ja mõistlikum. Tuletame meelde, et laineprotsessi matemaatiline kirjeldus vastab täielikult eranditult kõigi kahe pilu interferentsikatsete tulemustele.

Häired korpuskulaarsest vaatepunktist

Korpuskulaarsest vaatenurgast on footoni "poolte" liikumist mugav seletada keerukate funktsioonide abil. Need funktsioonid tulenevad kvantmehaanika põhikontseptsioonist – kvantosakese (siin – footon) olekuvektorist, selle lainefunktsioonist, millel on teine ​​nimi – tõenäosusamplituud. Tõenäosus, et footon tabab ekraanil (fotoplaadil) teatud punkti kahe piluga katse puhul, on võrdne kahe võimaliku olekute superpositsiooni moodustava footoni trajektoori summaarse lainefunktsiooni ruuduga. "Kahe kompleksarvu w ja z summa w + z mooduli ruudustamisel ei saa me tavaliselt ainult nende arvude moodulite ruutude summat, vaid on täiendav "parandusliige": |w + z| 2 = |w| 2 + |z |2 + 2|w||z|cos θ, kus θ on nurk, mille moodustavad Argandi tasandi punktide z ja w suunad lähtepunktist... See on parandusliige 2|w||z|cos θ, mis kirjeldab kvantmehhaaniliste alternatiivide vahelist kvantinterferentsi. Matemaatiliselt on kõik loogiline ja selge: keeruliste avaldiste arvutamise reeglite järgi saame just sellise lainelise interferentsikõvera. Siin pole vaja tõlgendusi, selgitusi - ainult rutiinsed matemaatilised arvutused. Aga kui püüda ette kujutada, kuidas lõppude lõpuks, mis teed, mis trajektoore liikus footon (või elektron) enne ekraaniga kohtumist, siis ülaltoodud kirjeldus ei võimalda teil näha: "Järelikult on väide, et elektronid läbivad kas pesa 1 või läbi pesa 2 on vale. Nad läbivad korraga mõlemat pilu. Ja väga lihtne matemaatiline aparaat, mis kirjeldab sellist protsessi, annab absoluutselt täpse kokkuleppe katsega ". Tõepoolest, keerukate funktsioonidega matemaatilised avaldised on lihtsad ja selged. Kuid need kirjeldavad ainult protsessi välist ilmingut, ainult selle tulemust, ütlemata midagi selle kohta, mis toimub füüsilises mõttes. Terve mõistuse seisukohalt on võimatu ette kujutada ühe osakesena, kuigi sellel pole tegelikke punktide suurusi, kuid siiski on piiratud ühe lahutamatu ruumalaga, on võimatu korraga läbida kahte auku, mis ei ole omavahel ühendatud. Näiteks Sudbury kirjutab nähtust analüüsides: „Kaudselt viitab interferentsmuster ise ka uuritavate osakeste korpuskulaarsele käitumisele, kuna tegelikult ei ole see pidev, vaid koosneb nagu pilt teleriekraanil paljudest loodud punktidest. üksikute elektronide välkude abil. Kuid seda interferentsimustrit seletada eeldusel, et kumbki elektron läbis kas ühe või teise pilu, on täiesti võimatu. Ta jõuab samale järeldusele ühe osakese üheaegse kahe pilu läbimise võimatuse kohta: "osake peab läbima kas ühe või teise pilu," märkides selle ilmset korpuskulaarset struktuuri. Osake ei saa korraga läbida kahte pilu, kuid ei saa läbida ei üht ega teist. Kahtlemata on elektron osake, nagu sellest annavad tunnistust täpid ekraanil vilkudest. Ja see osake ei saanud kahtlemata läbida ainult ühte pilu. Pealegi ei jagunenud elektron kahtlemata kaheks osaks, kaheks pooleks, millest igaüks selles juhul oleks pidanud olema pool elektroni massist ja poole laengust. -elektrone pole keegi kunagi täheldanud. See tähendab, et elektron ei saanud kaheks osaks jagunenuna, hargnedes, korraga mõlemat pilu ületada. selgitatud, jäädes puutumata, samaaegselt läbib kahte erinevat pilu. See ei jagune kaheks osaks, vaid läbib samaaegselt kahte pilu. See on kahel pilul esineva interferentsi füüsikalise protsessi kvantmehaanilise (korpuskulaarse) kirjelduse absurdsus. Tuletame meelde, et matemaatiliselt kirjeldatakse seda protsessi veatult. Kuid füüsiline protsess on täiesti ebaloogiline, vastupidiselt tervele mõistusele. Ja nagu ikka, on süüdi terve mõistus, mis ei saa aru, kuidas see on: see ei jagatud kaheks, vaid see sai kahte kohta. Teisest küljest on võimatu eeldada ka vastupidist: footon (või elektron) läbib mingil teadmata viisil ikkagi ühe kahest pilust. Miks siis osake tabab teatud punkte ja väldib teisi? Nagu ta teaks piirangualadest. See on eriti ilmne siis, kui osake segab ennast madala voolukiirusega. Sel juhul tuleb ikkagi arvestada osakese mõlema pilu läbimise samaaegsusega. Vastasel juhul tuleks osakest pidada peaaegu et ratsionaalseks olendiks, kellel on ettenägelikkuse and. Eksperimendid transiidi- või välistusdetektoritega (see, et osake pole ühe pilu lähedale fikseeritud, tähendab, et see on teisest läbi käinud) ei anna pilti selgeks. Puuduvad mõistlikud seletused selle kohta, kuidas ja miks üks terviklik osake reageerib teise pilu olemasolule, millest see läbi ei läinud. Kui osake ei ole registreeritud ühe pilu lähedal, siis on see läbinud teise. Kuid sel juhul võib see jõuda ekraani "keelatud" punktini, st selleni, et see poleks kunagi tabanud, kui teine ​​pesa oleks avatud. Kuigi näib, et miski ei tohiks takistada neid viivitamata osakesi tekitamast "poolikut" interferentsimustrit. Seda aga ei juhtu: kui üks pesadest on suletud, saavad osakesed justkui "pääsme" ekraani "keelatud" aladesse sisenemiseks. Kui mõlemad pilud on avatud, siis väidetavalt ühest pilust läbinud osake ei pääse nendesse "keelatud" piirkondadesse. Tundub, et ta tunneb, kuidas teine ​​lõhe "vaatab" teda ja keelab teatud suundades liikumise. On teada, et interferents ilmneb ainult katsetes laine või osakestega, mis selles katses avalduvad ainult laine omadused. Mingil maagilisel viisil paljastab osake katsetajale oma lainelised või korpuskulaarsed küljed, muutes neid tegelikult liikvel olles, lennu ajal. Kui neelduja asetatakse kohe pärast ühte pilu, siis osake läbib lainet mõlema pilu kaudu kuni neeldumiseni, jätkates seejärel lendu osakesena. Sel juhul ei võta absorber, nagu selgub, osakeselt isegi väikest osa oma energiast. Kuigi on ilmne, et vähemalt osa osakesest pidi siiski ummistunud vahe läbima. Nagu näete, ei talu ükski füüsilise protsessi kaalutletud seletus kriitikat loogilisest vaatenurgast ja terve mõistuse seisukohast. Praegu domineeriv korpuskulaarlaine dualism ei võimalda häireid isegi osaliselt ohjeldada. Footonil ei ole lihtsalt korpuskulaarseid ega lainelisi omadusi. Ta näitab neid samaaegselt, ja need ilmingud on vastastikku välistadaüksteist. Ühe poollaine "kustutamine" muudab footoni kohe osakeseks, mis "ei oska" tekitada interferentsimustrit. Vastupidi, kaks lahtist pilu muudavad footoni kaheks poollaineks, mis siis koosnedes muutuvad terveks footoniks, demonstreerides taaskord laine materialiseerumise salapärast protseduuri.

Kahe pilu katsega sarnased katsed

Kahe piluga katses on osakeste "poolte" trajektoore katseliselt mõnevõrra raske kontrollida, kuna pilud on üksteisele suhteliselt lähedal. Samal ajal on olemas sarnane, kuid illustreerivam eksperiment, mis võimaldab footonit "eraldada" mööda kahte selgelt eristatavat trajektoori. Sel juhul saab veelgi selgemaks idee absurdsus, et footon läbib samaaegselt kahte kanalit, mille vahel võib olla meetrit või rohkem. Sellise katse saab läbi viia Mach-Zehnderi interferomeetriga. Sel juhul täheldatud mõjud on sarnased kahe piluga katses täheldatuga. Belinsky kirjeldab neid järgmiselt: "Võtleme katset Mach-Zehnderi interferomeetriga (joonis 3). Rakendame sellele ühefootoni oleku ja esmalt eemaldame teise valguse jaoturi, mis asub fotodetektorite ees. Detektorid registreerige üksikud fotoloendused kas ühes või teises kanalis ja mitte kunagi mõlemas korraga, kuna sisendis on ainult üks footon.

Joonis 3. Mach-Zehnderi interferomeetri skeem.

Toome kiirjaoturi tagasi. Fotoloenduse tõenäosust detektoritel kirjeldab funktsioon 1 + cos(Ф1 - Ф2), kus Ф1 ja Ф2 on faasiviivitused interferomeetri harudes. Märk sõltub sellest, milline detektor salvestab. Seda harmoonilist funktsiooni ei saa esitada kahe tõenäosuse Р(Ф1) + Р(Ф2) summana. Järelikult on footon pärast esimest kiire jaoturit interferomeetri mõlemas harus samaaegselt olemas, kuigi katse esimeses toimingus oli see ainult ühes käes. Seda ebatavalist käitumist ruumis nimetatakse kvantmittelokaalsuseks. Seda ei saa seletada tavaliste terve mõistuse ruumiliste intuitsioonide seisukohast, mis tavaliselt makrokosmoses olemas on". Kui mõlemad teed on sisendis footoni jaoks vabad, siis väljundis käitub footon nagu topeltpilus. eksperiment: ta saab teisest peeglist mööduda ainult ühte rada pidi - segades mingit oma "koopiat", mis tuli mööda teist teed.Kui teine ​​tee on suletud, siis tuleb footon üksi ja möödub teisest peeglist suvalises suunas. Sarnast versiooni kahe piluga katse sarnasusest kirjeldab Penrose (kirjeldus on väga kõnekas, seega anname selle peaaegu täielikult): "Pilud ei pea tingimata asuma üksteise lähedal, et footon saaks neid korraga läbima. Et mõista, kuidas kvantosake võib olla "kahes kohas korraga", hoolimata sellest, kui kaugel need kohad üksteisest on, kaaluge kahe pilu katsest pisut erinevat katseseadet. Nagu varemgi, on meil lamp, mis kiirgab monokromaatilist valgust, üks footon korraga; kuid selle asemel, et lasta valgust läbi kahe pilu, peegeldagem seda poolhõbedast peeglist, mis on valgusvihu suhtes kallutatud 45 kraadise nurga all.

Joonis 4. Lainefunktsiooni kahte piiki ei saa pidada lihtsalt tõenäosuskaaluks footoni lokaliseerimiseks ühes või teises kohas. Fotoni läbitud kaks teed saab panna üksteist segama.

Pärast peegliga kohtumist jaguneb footoni lainefunktsioon kaheks osaks, millest üks peegeldub küljele ja teine ​​jätkab levimist samas suunas, milles footon algselt liikus. Nagu kahest pilust väljuva footoni puhul, on lainefunktsioonil kaks tippu, kuid nüüd eraldab neid piike suurem vahemaa – üks tipp kirjeldab peegeldunud footoni, teine ​​peeglist läbinud footonit. Lisaks muutub aja jooksul tippude vaheline kaugus aina suuremaks, suurenedes lõputult. Kujutage ette, et need kaks lainefunktsiooni osa lähevad kosmosesse ja et me ootame terve aasta. Siis on footoni lainefunktsiooni kaks tippu valgusaasta kaugusel. Kuidagi satub footon korraga kahte kohta, mida eraldab üks valgusaasta vahemaa! Kas on põhjust sellist pilti tõsiselt võtta? Kas me ei saa mõelda, et footon on midagi, millel on 50% tõenäosus olla ühes kohas ja 50% võimalus olla kusagil mujal! Ei, see on võimatu! Olenemata sellest, kui kaua footon on liikunud, on alati võimalus, et footonkiire kaks osa peegelduvad tagasi ja kohtuvad, mille tulemuseks on interferentsiefektid, mis ei saa tekkida kahe alternatiivi tõenäosuskaaludest. Oletame, et footonkiire iga osa kohtab oma teel täielikult hõbetatud peeglit, mis on kallutatud sellise nurga all, et mõlemad osad kokku läheks, ja et kahe osa kohtumispunkti asetatakse teine ​​poolhõbetatud peegel, mis on kallutatud sama nurga all nagu esimene peegel. Olgu kaks fotoelementi asetsevad sirgjoontel, mida mööda footonkiire osad levivad (joonis 4). Mida me avastame? Kui oleks tõsi, et footon järgib üht marsruuti 50% tõenäosusega ja teist 50% tõenäosusega, siis leiaksime, et mõlemad detektorid tuvastaksid igaüks footoni 50% tõenäosusega. Tegelikult toimub aga midagi muud. Kui kaks alternatiivset marsruuti on täpselt võrdse pikkusega, siis 100% tõenäosusega tabab footon detektorit A, mis asub sirgel, mida mööda footon algselt liikus, ja tõenäosusega 0 mis tahes muusse detektorisse B. teisisõnu tabab footon usaldusväärselt detektorit A! Muidugi pole sellist katset kunagi tehtud valgusaasta suurusjärgus vahemaadel, kuid eespool sõnastatud tulemus ei tekita tõsiseid kahtlusi (füüsikutele, kes järgivad traditsioonilist kvantmehaanikat! ) Seda tüüpi katseid on tegelikult tehtud umbes meetrite suuruste vahemaade jaoks ja tulemused on täielikult kooskõlas kvantmehaaniliste ennustustega. Mida saab nüüd öelda footoni olemasolu tegelikkuse kohta esimese ja viimase kohtumise vahel poolpeegeldava peegliga? Iseenesest viitab vältimatu järeldus, mille kohaselt peab footon mõnes mõttes tegelikult mõlemat teed korraga läbima! Sest kui neelduv ekraan asetataks ükskõik millise kahe marsruudi teele, oleks tõenäosus, et footon tabab detektorit A või B, sama! Aga kui mõlemad marsruudid on avatud (mõlemad ühepikkused), siis saab footon jõuda ainult A-ni. Ühe marsruudi blokeerimine võimaldab footonil jõuda detektorini B! Kui mõlemad marsruudid on avatud, siis footon kuidagi "teab", et detektorit B tabada ei tohi ja seetõttu on ta sunnitud käima kahel teel korraga. Pange tähele ka seda, et väide "asub korraga kahes kindlas kohas" ei iseloomusta täielikult footoni olekut: peame eristama näiteks olekut ψ t + ψ b olekust ψ t - ψ b (või, näiteks olekust ψ t + iψ b , kus ψ t ja ψ b viitavad nüüd footoni positsioonidele mõlemal teel (vastavalt "edastatakse" ja "peegelduvad"!). See on selline erinevus. mis määrab, kas footon jõuab usaldusväärselt detektorini A, suundudes teisele pooleldi hõbetatud peeglile, või jõuab kindlasti detektorini B (või tabab see mingi vahepealse tõenäosusega detektoreid A ja B.) See kvantreaalsuse salapärane omadus, mis on et me peame tõsiselt arvestama sellega, et osake võib "olema korraga kahes kohas" mitmel viisil ", tuleneb asjaolust, et peame kvantseisundid liitma, kasutades teiste kvantolekute saamiseks kompleksväärtuslikke kaalusid. "Ja jällegi, nagu näeme, peaks matemaatiline formalism meid justkui veenma, et osake on korraga kahes kohas. See on osake, mitte laine. Seda nähtust kirjeldavatele matemaatilistele võrranditele ei saa muidugi väita. Nende tõlgendamine terve mõistuse seisukohast tekitab aga tõsiseid raskusi ja nõuab mõistete "maagia", "ime" kasutamist.

Häirete rikkumise põhjused - teadmised osakese teekonnast

Üks peamisi küsimusi kvantosakese interferentsi fenomeni käsitlemisel on häirete rikkumise põhjuse küsimus. See, kuidas ja millal häiremuster ilmub, on üldiselt arusaadav. Kuid nendel teadaolevatel tingimustel mõnikord häirete muster ei ilmu. Miski takistab seda juhtumast. Zarechny sõnastab selle küsimuse nii: "mida on vaja olekute superpositsiooni, interferentsi mustri jälgimiseks? Vastus sellele küsimusele on üsna selge: superpositsiooni vaatlemiseks ei pea me objekti olekut fikseerima. Kui me vaatame elektroni, leiame, et see läbib kas ühe augu "või läbi teise. Nende kahe oleku superpositsioon puudub! Ja kui me seda ei vaata, läbib see korraga kahte pilu ja nende jaotus ekraan pole sugugi sama, mis neid vaadates!" See tähendab, et häirete rikkumine toimub osakese trajektoori kohta teadmiste olemasolu tõttu. Kui teame osakese trajektoori, siis interferentsimustrit ei teki. Bacciagaluppi teeb sarnase järelduse: on olukordi, kus interferentsi terminit ei järgita, s.t. milles toimib klassikaline tõenäosuste arvutamise valem. See juhtub pilude tuvastamisel, olenemata meie veendumusest, et mõõtmine on tingitud lainefunktsiooni "tõelisest" kokkuvarisemisest (st et ainult üks komponendist mõõdetakse ja see jätab ekraanile jälje). Pealegi ei riku häireid mitte ainult omandatud teadmised süsteemi oleku kohta, vaid isegi potentsiaal võime neid teadmisi omandada on segamise peamine põhjus. Mitte teadmine ise, vaid fundamentaalne võimalus teada saada tulevases olekus osakeste hävitada häireid. Seda näitab väga selgelt Tsüpenjuki eksperiment: "Rubiidiumi aatomite kiir püütakse magneto-optilisse lõksu, see jahutatakse laseriga ja seejärel vabaneb aatomipilv ja langeb gravitatsioonivälja toimel. Tegelikult , toimub aatomite difraktsioon sinusoidaalsel difraktsioonivõrel, sarnaselt sellele, kuidas valgus difrateerub ultrahelilainel vedelikus. Langev kiir A (selle kiirus vastastikmõju piirkonnas on ainult 2 m/s) jagatakse esmalt kaheks kiireks B. ja C , siis tabab teist valgusvõre, mille järel moodustuvad kaks paari kiirte (D, E) ja (F, G). Need kaks paari kattuvat kiirt kaugemas väljas moodustavad standardse interferentsi mustri, mis vastab valgusvihu difraktsioonile. aatomid kahe pilu võrra, mis asuvad kaugusel d, mis on võrdne kiirte põikdivergentsiga pärast esimest võre. Katse käigus "märgistati" aatomid ja selle märgi järgi pidi täpselt kindlaks tegema, mis trajektooril nad enne interferentsimustri tekkimist liikusid: elektroonilised olekud |2> ja |3>: kiir B sisaldab valdavalt aatomeid. olekus |2>, kiir C - aatomid olekus |3>. Tuleb veel kord rõhutada, et sellise märgistamisprotseduuri käigus aatomi impulsi muutust praktiliselt ei toimu.Kui mikrolainekiirgus, mis märgib aatomeid segades talad, lülitub sisse, häiremuster kaob täielikult.. Tuleb rõhutada, et infot ei loetud, sisemist elektroonilist olekut ei määratud. Infot aatomite trajektoori kohta ainult registreeriti, aatomid mäletasid, mis suunas nad liikusid ". Seega näeme, et isegi potentsiaalse võimaluse loomine segavate osakeste trajektoori määramiseks hävitab interferentsi mustri. Osake mitte ainult ei saa samaaegselt eksponeerida laine ja korpuskulaarsed omadused, kuid need omadused ei ühildu isegi osaliselt: kas osake käitub täielikult laine või täielikult lokaliseeritud osakese moodi. Kui "kohandame" osakest korpuskliks, seades selle mingisse korpusklile iseloomulikku olekusse, siis selle laineomaduste paljastamiseks katset tehes hävivad kõik meie seadistused. Pange tähele, et see hämmastav interferentsi omadus ei ole vastuolus ei loogika ega terve mõistusega.

Kvantotsentriline füüsika ja Wheeler

Modernsuse kvantmehaanilise süsteemi keskmes on kvant ja selle ümber, nagu Ptolemaiose geotsentrilises süsteemis, pöörlevad kvanttähed ja kvantpäike. Võib-olla kõige lihtsama kvantmehaanilise katse kirjeldus näitab, et kvantteooria matemaatika on veatu, kuigi protsessi tegeliku füüsika kirjeldus selles puudub täielikult. Peategelane teooria - kvant ainult paberil, valemites on tal kvant, osakese omadused. Katsetes ei käitu see aga sugugi nagu osake. Ta demonstreerib võimet jaguneda kaheks osaks. Talle omistatakse pidevalt mitmesuguseid müstilisi omadusi ja teda võrreldakse isegi muinasjututegelastega: "Sel ajal on footon "suur suitsune draakon", mis on terav ainult saba (kiirejaoturi 1 juures) ja hambumiskoha juures. detektor" (Wheeler). Neid osi, Wheeleri "suure tuld hingava draakoni" pooli pole keegi kunagi avastanud, ja omadused, mis neil kvantipooltel peaksid olema, on vastuolus kvantiteooriaga. Teisest küljest ei käitu kvantid päris nagu lained. Jah, nad näivad "teadvat, kuidas laguneda" osadeks. Kuid alati, igal katsel neid registreerida, sulanduvad nad hetkega üheks laineks, mis äkki osutub osakeseks, mis on kokku kukkunud punktiks. Veelgi enam, katsed sundida osakest näitama ainult laineid või ainult korpuskulaarseid omadusi ebaõnnestuvad. Huvitav variatsioon mõistatuslike interferentsikatsete kohta on Wheeleri viivitatud valiku katsed:

Joonis 5. Põhiline hilinenud valik

1. Footon (või mõni muu kvantosake) saadetakse kahe pilu suunas. 2. Footon läbib pilusid ilma, et teda jälgitaks (avastataks), ühest pilust või teisest pilust või mõlemast pilust (loogiliselt võttes on need kõik võimalikud alternatiivid). Häire saamiseks eeldame, et "miski" peab läbima mõlema pilu; Osakeste jaotuse saamiseks eeldame, et footon peab läbima kas ühe või teise pilu. Ükskõik, millise valiku footon teeb, "peaks" ta selle tegema hetkel, kui see piludest läbi läheb. 3. Pärast pilude läbimist liigub footon tagaseina poole. Meil on kaks erinevaid viise footoni tuvastamine "tagaseinal". 4. Esiteks on meil ekraan (või mõni muu tuvastussüsteem, mis suudab eristada langeva footoni horisontaalkoordinaati, kuid ei suuda kindlaks teha, kust footon tuli). Kilbi saab eemaldada, nagu on näidatud katkendliku noolega. Seda saab kiiresti, väga kiiresti eemaldada, Pärast seda kuna footon on läbinud kaks pilu, kuid enne seda, kui footon jõuab ekraani tasapinnani. Teisisõnu, ekraani saab eemaldada ajal, mil footon liigub piirkonda 3. Või jätame ekraani paigale. See on katsetaja valik, kes edasi lükatud kuni hetkeni, mil footon pilust (2) läbi läks, olenemata sellest, kuidas ta seda tegi. 5. Kui ekraan eemaldada, leiame kaks teleskoopi. Teleskoobid on väga hästi keskendunud ainult kitsaste ruumipiirkondade vaatlemiseks ainult ühe pilu ümber. Vasakpoolne teleskoop jälgib vasakut pilu; parem teleskoop jälgib paremat pilu. (Teleskoobi mehhanism/metafoor tagab, et kui vaatame läbi teleskoobi, näeme valgussähvatust ainult siis, kui footon on tingimata läbinud – kas täielikult või vähemalt osaliselt – läbi pilu, millele teleskoop on fokusseeritud; vastasel juhul näeme nii kui me vaatleme footonit teleskoobiga, saame "kummale poole" infot sissetuleva footoni kohta.) Kujutage nüüd ette, et footon on teel piirkonda 3. Footon on piludest juba läbinud. Meil on endiselt võimalus valida, näiteks jätta ekraan paigale; sel juhul me ei tea, millise pilu kaudu footon läbis. Või võime ekraani eemaldada. Kui eemaldame ekraani, eeldame, et iga saadetud footoni puhul näeme ühes või teises teleskoobis (või mõlemas, kuigi seda kunagi ei juhtu) välku. Miks? Sest footon peab läbima kas ühe või teise või mõlema pilu. See ammendab kõik võimalused. Teleskoopide vaatlemisel peaksime nägema üht järgmistest: vasakpoolses teleskoobis välku ja paremas pole välku, mis näitab, et footon läbis vasaku pilu; või välklamp paremas teleskoobis ja välgu puudumine vasakpoolses teleskoobis, mis näitab, et footon läbis parema pilu; või nõrgad poole intensiivsusega sähvatused mõlemast teleskoobist, mis näitab, et footon läbis mõlemad pilud. Need on kõik võimalused. Kvantmehaanika ütleb meile, mida me ekraanile saame: 4r kõvera, mis on täpselt nagu meie piludest tuleva kahe sümmeetrilise laine interferents. Ka kvantmehaanika ütleb, et footoneid teleskoopidega vaadeldes saame: 5r kõvera, mis vastab täpselt punktosakestele, mis on läbinud ühe või teise pilu ja tabanud vastavat teleskoopi. Pöörame tähelepanu meie eksperimentaalse seadistuse konfiguratsioonide erinevusele, mis on määratud meie valikuga. Kui otsustame ekraani paigale jätta, saame osakeste jaotuse, mis vastab kahe hüpoteetilise pilulaine interferentsile. Võiksime öelda (ehkki suure vastumeelsusega), et footon liikus oma allikast ekraanile läbi mõlema pilu. Teisest küljest, kui otsustame ekraani eemaldada, saame osakeste jaotuse, mis on kooskõlas kahe maksimumiga, mille saame, kui jälgime punktosakese liikumist allikast läbi ühe pilu vastava teleskoobini. Osake "ilmub" (me näeme välku) ühes või teises teleskoobis, kuid mitte üheski teises punktis ekraani suunas. Kokkuvõttes teeme valiku – kas uurida, millisest pilust osake läbi läks – valides või mitte kasutades tuvastamiseks teleskoope. Lükkame selle valiku edasi kuni hetkeni Pärast seda kuidas osake nii-öelda "ühest pilust või mõlemast pilust läbi läks". Näib paradoksaalne, et meie hiline valik, kas sellist teavet saada või mitte, on tegelikult tehtud määrab, nii-öelda, kas osake läbis ühest pilust või mõlemast. Kui eelistate nii mõelda (ja ma ei soovita seda), näitab osake ex post facto lainekäitumist, kui otsustate kasutada ekraani; ka osake käitub pärast fakti punktobjektina, kui otsustate kasutada teleskoope. Seega näib, et meie hilinenud valik, kuidas osake registreerida, määrab, kuidas osake tegelikult enne registreerimist käitus.
(Ross Rhodes, Wheeleri klassikaline viivitatud valiku eksperiment, tõlkinud P. V. Kurakin,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm). Kvantmudeli ebaühtlus nõuab küsimuse "Võib-olla ikka pöörleb?" Kas korpuskulaar-laine dualismi mudel vastab tegelikkusele? Tundub, et kvant pole osake ega laine.

Miks pall põrkab?

Aga miks peaksime häirete mõistatust pidama füüsika peamiseks mõistatuseks? Füüsikas, teistes teadustes ja elus on palju mõistatusi. Mis on häiretes nii erilist? Meid ümbritsevas maailmas on palju nähtusi, mis ainult esmapilgul tunduvad arusaadavad, selgitatud. Aga nendest selgitustest tasub samm-sammult läbi minna, kuna kõik läheb sassi, tekib tupik. Miks on need hullemad kui sekkumine, vähem salapärased? Mõelgem näiteks sellisele tuttavale nähtusele, millega igaüks on elus kokku puutunud: asfaldile visatud kummipalli põrgatamine. Miks ta põrkab, kui ta vastu asfalti põrkab? Ilmselgelt pall asfaldile löömisel deformeerub ja surutakse kokku. Samal ajal suureneb selles sisalduva gaasi rõhk. Püüdes end sirgeks ajada, oma kuju taastada, surub pall asfaldile ja tõrjub sellest eemale. Näib, et see on kõik, hüppe põhjus on selgitatud. Vaatame siiski lähemalt. Lihtsuse mõttes jätame välja gaasi kokkusurumise ja palli kuju taastamise protsessid. Läheme otse palli ja asfaldi kokkupuutepunktis toimuva protsessi käsitlemise juurde. Pall põrkab asfaldilt tagasi, sest kaks punkti (asfaldil ja pallil) toimivad vastastikku: kumbki vajutab teisele, tõrjub sellest eemale. Tundub, et siin on kõik lihtne. Kuid küsigem endalt: mis see surve on? Kuidas see välja näeb"? Süveneme aine molekulaarstruktuuri. Kummi molekul, millest pall on valmistatud, ja kivimolekul asfaldis suruvad teineteise vastu ehk kipuvad üksteist eemale tõukama. Ja jällegi tundub, et kõik on lihtne, kuid kerkib uus küsimus: mis on põhjus, allikas "jõu" nähtusele, mis sunnib iga molekuli eemalduma, kogema sundi "rivaalist" eemalduda? Ilmselt tõrjuvad kummimolekulide aatomeid kivi moodustavad aatomid. Kui veel lühemalt, lihtsustatult, siis üks aatom tõrjutakse teisest. Ja veel: miks? Liigume edasi aine aatomistruktuuri juurde. Aatomid koosnevad tuumadest ja elektronkihtidest. Lihtsustame uuesti probleemi ja eeldame (piisavalt mõistlikult), et aatomeid tõrjuvad kas nende kestad või tuumad, vastuseks uuele küsimusele: kuidas see tõrjumine täpselt toimub? Näiteks võivad elektronkihid tõrjuda oma identse elektrilaengute tõttu, kuna sarnased laengud tõrjuvad. Ja veel: miks? Kuidas see juhtub? Mis põhjustab näiteks kahe elektroni üksteist tõrjumist? Peame minema aina kaugemale mateeria struktuuri sügavustesse. Aga juba siin on üsna märgata, et mis tahes meie leiutis, igasugune uus seletus füüsiline tõrjumise mehhanism libiseb üha kaugemale nagu horisont, kuigi formaalne, matemaatiline kirjeldus on alati täpne ja selge. Ja ometi näeme seda puudumist alati füüsiline tõukemehhanismi kirjeldus ei muuda seda mehhanismi, selle vahemudelit absurdseks, ebaloogiliseks, terve mõistuse vastaseks. Need on mõnevõrra lihtsustatud, mittetäielikud, kuid loogiline, mõistlik, sisukas. See on erinevus interferentsi seletuse ja paljude teiste nähtuste seletuste vahel: interferentsi kirjeldus oma olemuselt on ebaloogiline, ebaloomulik ja vastuolus terve mõistusega.

Kvantpõimumine, mittelokaalsus, Einsteini lokaalne realism

Mõelge veel ühele nähtusele, mida peetakse terve mõistuse vastaseks. See on üks hämmastavamaid looduse mõistatusi – kvantpõimumine (põimumisefekt, takerdumine, eraldamatus, mittepaiksus). Nähtuse olemus seisneb selles, et kaks kvantosakest säilitavad pärast interaktsiooni ja sellele järgnevat eraldumist (eraldades need erinevatesse ruumipiirkondadesse) omavahel mingisuguse infosideme. Tuntuim näide sellest on nn EPR paradoks. 1935. aastal avaldasid Einstein, Podolsky ja Rosen ideed, et näiteks kaks seotud footonit eraldumise (paisumise) protsessis säilitavad sellise infoühenduse näivuse. Sel juhul saab ühe footoni kvantoleku, näiteks polarisatsiooni või spinni, koheselt üle kanda teisele footonile, mis sel juhul muutub esimese analoogiks ja vastupidi. Ühe osakese mõõtmisel määrame koheselt teise osakese oleku, olenemata sellest, kui kaugel need osakesed üksteisest asuvad. Seega on osakeste vaheline seos põhimõtteliselt mittelokaalne. Vene füüsik Doronin sõnastab kvantmehaanika mittelokaalsuse olemuse järgmiselt: „Mis puutub mittelokaalsuse all mõistetavasse QM-is, siis ma usun, et teadusringkondades on selles küsimuses teatud arvamus. lokaalne realism (sageli viidatud kui Einsteini lokaalsusprintsiip.) Lokaalse realismi printsiip väidab, et kui kaks süsteemi A ja B on ruumiliselt eraldatud, siis füüsilise reaalsuse täielikus kirjelduses ei tohiks süsteemil A sooritatavad tegevused süsteemi B omadusi muuta." Pange tähele, et kohaliku realismi põhipositsioon ülaltoodud tõlgenduses on ruumiliselt eraldatud süsteemide vastastikuse mõju eitamine. Einsteini lokaalse realismi põhiseisukoht on kahe ruumiliselt eraldatud süsteemi teineteise mõjutamise võimatus. Einstein eeldas kirjeldatud EPR paradoksis osakeste oleku kaudset sõltuvust. See sõltuvus tekib osakeste takerdumise hetkel ja püsib kuni katse lõpuni. See tähendab, et osakeste juhuslikud olekud tekivad nende eraldumise hetkel. Tulevikus salvestavad nad põimumise teel saadud olekud ja need seisundid on "salvestatud" mõnes füüsilise reaalsuse elemendis, mida kirjeldavad "lisaparameetrid", kuna mõõtmised vahekaugusega süsteemide vahel ei saa üksteist mõjutada: "Aga üks eeldus tundub mulle vaieldamatu . Süsteemi S 2 asjade tegelik olek (olek) ei sõltu sellest, mida tehakse süsteemiga S 1 "sellest ruumiliselt eraldatud." tehteid esimeses süsteemis, teises süsteemis reaalseid muutusi ei saa. Kuid tegelikkuses mõjutavad mõõtmised üksteisest kaugel asuvates süsteemides üksteist. Alain Aspect kirjeldas seda mõju järgmiselt:" i. Footon ν 1, millel ei olnud enne mõõtmist selgelt määratletud polarisatsiooni, omandab mõõtmise käigus saadud tulemusega seotud polarisatsiooni: see pole üllatav. ii. Kui tehakse mõõtmine ν 1 peal, projitseeritakse footon ν 2, millel ei olnud enne seda mõõtmist kindlat polarisatsiooni, polarisatsiooniolekusse, mis on paralleelne ν 1 mõõtmise tulemusega. See on väga üllatav, sest see muutus ν 2 kirjelduses on hetkeline, sõltumata ν 1 ja ν 2 vahelisest kaugusest esimese mõõtmise ajal. See pilt on relatiivsusteooriaga vastuolus. Einsteini järgi ei saa sündmust antud aegruumi piirkonnas mõjutada sündmus aegruumis, mis on eraldatud ruumisarnase intervalliga. Ei ole mõistlik püüda leida vastuvõetavamaid pilte, et "mõista" EPR seoseid. See on pilt, mida me praegu vaatleme." Seda pilti nimetatakse "mittelokaalsuseks". mõõtmised levivad üksteisega ülivalguse kiirusega, kuid samal ajal ei toimu osakeste vahel informatsiooni ülekandmist. relatiivsusteooria. EPR-osakeste vahel edastatavat (tinglikku) informatsiooni nimetatakse mõnikord "kvantinformatsiooniks". Seega on mittelokaalsus Einsteini lokaalsele realismile (lokalismile) vastandlik nähtus. Samal ajal peetakse kohaliku realismi jaoks iseenesestmõistetavaks vaid üht: puudumist. traditsioonilisest (relativistlikust) teabest, mis edastatakse ühelt osakeselt teisele. Vastasel juhul tuleks rääkida "kummitustegevusest eemal", nagu Einstein seda nimetas. Vaatleme seda "kaugtegevust" lähemalt, mil määral on see vastuolus erirelatiivsusteooria ja kohaliku realismi endaga. Esiteks pole "fantoomne pikamaategevus" sugugi halvem kui kvantmehaaniline "mittepaiksus". Tõepoolest, relativistliku (alavalguse kiirusega) teabe kui sellise ülekandmine ei toimu ei seal ega seal. Seetõttu ei ole "kauge tegevus" erirelatiivsusteooriaga vastuolus, nagu ka "mittelokaalsus". Teiseks ei ole "kaugtegevuse" kummituslikkus rohkem kummituslik kui kvant "mittelokaalsus". Tõepoolest, mis on mittelokaalsuse olemus? "Väljumisel" teisele reaalsuse tasandile? Kuid see ei ütle midagi, vaid võimaldab ainult erinevaid müstilisi ja jumalikke laiendatud tõlgendusi. Ei mingit mõistlikku ja üksikasjalikku füüsiline kirjeldusel (ja veelgi enam selgitusel) mittelokaalsusel puudub. On vaid lihtne faktiväide: kaks mõõdet korrelatsioonis. Ja mida saab öelda Einsteini "fantoomtegevuse distantsilt" kohta? Jah, täpselt sama asi: puudub igasugune mõistlik ja üksikasjalik füüsiline kirjeldus, sama lihtne faktiväide: kaks mõõdet ühendatud koos. Küsimus taandub tegelikult terminoloogiale: mittepaiksus või kummituslik tegevus eemalt. Ja tõdemus, et ei üks ega teine ​​ei ole formaalselt vastuolus erirelatiivsusteooriaga. Kuid see ei tähenda midagi muud kui kohaliku realismi (lokalismi) enda järjepidevust. Kindlasti jääb kehtima ka tema Einsteini sõnastatud põhiväide: relativistlikus mõttes puudub süsteemide S 2 ja S 1 interaktsioon, hüpotees "fantoomne pikamaategevus" ei too Einsteini lokaalsesse realismi vähimatki vastuolu. . Lõpetuseks, juba katse hüljata "fantoomtegevust distantsilt" kohalikus realismis nõuab loogiliselt sama suhtumist selle kvantmehaanilisse vastesse – mittelokaalsusesse. Vastasel juhul muutub see topeltstandardiks, kahe teooria põhjendamatuks topeltkäsitluseks ("Mis on lubatud Jupiterile, pole lubatud härjale"). On ebatõenäoline, et selline lähenemine väärib tõsist kaalumist. Seega tuleks Einsteini lokaalse realismi (lokalismi) hüpotees sõnastada terviklikumal kujul: "Süsteemi tegelik olek S 2 relativistlikus mõttes ei sõltu sellest, mida tehakse sellest ruumiliselt eraldatud süsteemiga S 1. Arvestades seda väikest, kuid olulist parandust, on kõik viited "Belli ebavõrdsuse" rikkumistele (vt ), kui argumente, mis kummutavad Einsteini lokaalset realismi, mis rikub neid sama edu kui kvantmehaanikat... Nagu näeme, kirjeldatakse kvantmehaanikas mittelokaalsuse fenomeni olemust väliseid märke, kuid selle sisemist mehhanismi ei selgitata, mis oli aluseks Einsteini väitele kvantmehaanika ebatäielikkuse kohta. Samas võib takerdumise fenomenil olla üsna lihtne seletus, mis ei lähe vastuollu ei loogika ega terve mõistusega. Kuna kaks kvantosakest käituvad nii, nagu nad "teaksid" üksteise olekut, edastavad üksteisele raskesti tabatavat teavet, võib oletada, et ülekande teostab mingi "puhtalt materiaalne" kandja (mitte materjal). Sellel küsimusel on sügav filosoofiline taust, mis on seotud reaalsuse alustega, st esmase substantsiga, millest kogu meie maailm on loodud. Tegelikult tuleks seda ainet nimetada aineks, andes sellele omadused, mis välistavad selle otsese jälgimise. Kogu ümbritsev maailm on kootud mateeriast ja me saame seda vaadelda ainult selle kangaga, mateeria derivaadiga suheldes: mateeria, väljad. Selle hüpoteesi üksikasjadesse laskumata rõhutame vaid seda, et autor identifitseerib mateeria ja eetri, pidades neid sama aine kaheks nimetuseks. Maailma struktuuri on võimatu selgitada, keeldudes alusprintsiibist - mateeriast, kuna mateeria diskreetsus on iseenesest vastuolus nii loogika kui ka terve mõistusega. Puudub mõistlik ja loogiline vastus küsimusele: mis jääb mateeria diskreetide vahele, kui mateeria on kõige olemasoleva alusprintsiip. Seega eeldusel, et mateerial on omadus, tekkimas kaugete materiaalsete objektide hetkelise koostoimena on üsna loogiline ja järjekindel. Kaks kvantosakest interakteeruvad üksteisega sügavamal tasandil – materiaalne, laseb teineteisest läbi peenemat, materiaalsel tasandil tabamatut informatsiooni, mis ei ole seotud materjali, välja, laine ega ühegi muu kandjaga ning mille registreerimine on otseselt põhimõtteliselt võimatu. Mittelokaalsuse (nonseparability) fenomen, kuigi sellel puudub kvantfüüsikas selgesõnaline ja selge füüsiline kirjeldus (seletus), on sellegipoolest reaalse protsessina mõistmiseks ja seletamiseks kättesaadav. Seega ei ole takerdunud osakeste koostoime üldiselt vastuolus ei loogika ega terve mõistusega ning võimaldab, kuigi fantastilist, kuid pigem harmoonilist seletust.

kvantteleportatsioon

Teine huvitav ja paradoksaalne aine kvantloomuse ilming on kvantteleportatsioon. Ulmekirjandusest võetud mõiste "teleportatsioon" on nüüdseks teaduskirjanduses laialt kasutusel ja jätab esmapilgul mulje millestki ebareaalsest. Kvantteleportatsioon tähendab hetkelise kvantoleku ülekandumist ühest osakesest teise kaugel. Osakese enda teleporteerumist, massi ülekannet sel juhul aga ei toimu. Kvantteleportatsiooni küsimuse tõstatas esmakordselt 1993. aastal Bennetti rühmitus, kes EPR paradoksi kasutades näitas, et põhimõtteliselt võivad takerdunud (põimunud) osakesed toimida omamoodi info "transpordina". Kinnitades ühele sidestatud osakestest kolmanda – "informatsiooni" - osakese, on võimalik selle omadusi teisele üle kanda ja seda isegi ilma neid omadusi mõõtmata. EPR kanali juurutamine viidi läbi eksperimentaalselt ning tõestati EPR põhimõtete teostatavust praktikas kahe footoni vahelise polarisatsiooniolekute edastamisel läbi optiliste kiudude kolmandiku abil kuni 10 kilomeetri kaugusel. Kvantmehaanika seaduste kohaselt ei ole footonil täpset polarisatsiooniväärtust enne, kui seda detektor mõõdetakse. Seega muudab mõõtmine footoni kõigi võimalike polarisatsioonide hulga juhuslikuks, kuid väga spetsiifiliseks väärtuseks. Põimunud paari ühe footoni polarisatsiooni mõõtmine viib selleni, et teine ​​footon, ükskõik kui kaugel see ka poleks, ilmub koheselt vastava - sellega risti - polarisatsioonina. Kui üks kahest algsest footonist "segada" kõrvalise footoniga, moodustub uus paar, uus seotud kvantsüsteem. Pärast selle parameetrite mõõtmist on võimalik koheselt edastada nii kaugele kui soovite - teleportida - polarisatsiooni suund pole enam originaal, vaid kõrvaline footon. Põhimõtteliselt peaks peaaegu kõik, mis juhtub paari ühe footoniga, koheselt mõjutama teist, muutes selle omadusi väga kindlal viisil. Mõõtmise tulemusena omandas ka algse seotud paari teine ​​footon teatud fikseeritud polarisatsiooni: "sõnumitooja" fotoni algoleku koopia edastati kaugfootonile. Kõige raskem oli tõestada, et kvantolek tõepoolest teleporteerub: selleks tuli üldise polarisatsiooni mõõtmisel täpselt teada, kuidas detektorid on seadistatud, ja neid oli vaja hoolikalt sünkroniseerida. Kvantteleportatsiooni lihtsustatud skeemi võib ette kujutada järgmiselt. Alice ja Bob (tinglikud tegelased) saadetakse ühe footoni paarist takerdunud footonite paarist. Alice'il on osake (footon) (talle teadmata) olekus A; paarist pärit footon ja Alice'i footon interakteeruvad ("põimunud"), Alice teeb mõõtmise ja määrab kahe footoni süsteemi oleku, mis tal on. Loomulikult hävib sel juhul Alice'i footoni algseisund A. Bobiga lõppenud takerdunud footonite paarist pärit footon läheb aga olekusse A. Põhimõtteliselt ei tea Bob isegi, et teleportatsiooni sündmus on toimunud, seega on vaja, et Alice saadaks talle selle kohta tavapärases korras teavet. tee. Matemaatiliselt võib seda nähtust kvantmehaanika keeles kirjeldada järgmiselt. Teleportatsiooniseadme skeem on näidatud joonisel:

Joonis 6. Paigaldusskeem footoni oleku kvantteleportatsiooni teostamiseks

"Algse oleku määrab avaldis:

Siin eeldatakse, et kaks esimest (vasakult paremale) kubitti kuuluvad Alice'ile ja kolmas kubiit Bobile. Järgmisena annab Alice oma kaks kubitti läbi EI SAA-värav. Sel juhul saadakse olek |Ψ 1 >:

Seejärel läbib Alice esimese qubiti läbi Hadamardi värava. Selle tulemusena näeb vaadeldavate kubittide olek |Ψ 2 > välja järgmine:

Rühmitades (10.4) terminid ümber, jälgides valitud kubitide kuulumise jada Alice'ile ja Bobile, saame:

See näitab, et kui näiteks Alice mõõdab oma kubitipaari olekuid ja saab 00 (st M 1 = 0, M 2 = 0), siis on Bobi kubit olekus |Ψ>, et on selles olekus, mille Alice tahtis Bobile anda. Üldjuhul, sõltuvalt Alice'i mõõtmise tulemusest, määratakse Bobi kubiidi olek pärast mõõtmisprotsessi ühega neljast võimalikust olekust:

Kuid selleks, et teada saada, millises neljast olekust tema kubit on, peab Bob hankima klassikalist teavet Alice'i mõõtmise tulemuse kohta. Niipea, kui Bob saab Alice'i mõõtmise tulemuse teada, saab ta skeemile (10.6) vastavate kvanttehtetega saada Alice'i algse kubiti |Ψ> oleku. Nii et kui Alice ütles talle, et tema mõõtmise tulemus on 00, siis ei pea Bob oma kubitiga midagi tegema - see on olekus |Ψ>, see tähendab, et edastuse tulemus on juba saavutatud. Kui Alice'i mõõtmine annab tulemuseks 01, peab Bob oma qubitile väravaga tegutsema X. Kui Alice'i mõõt annab 10, peab Bob värava panema Z. Lõpuks, kui tulemus oli 11, peab Bob tegutsema väravates X*Z edastatava oleku saamiseks |Ψ>. Teleportatsiooni nähtust kirjeldav kogu kvantahel on näidatud joonisel. Teleportatsiooni nähtusel on mitmeid asjaolusid, mida tuleb selgitada üldiste füüsikaliste põhimõtetega. Näiteks võib jääda mulje, et teleportatsioon võimaldab kvantseisundit koheselt üle kanda ja seega valguse kiirusest kiiremini. See väide on otseses vastuolus relatiivsusteooriaga. Teleportatsiooni fenomenis pole aga vastuolu relatiivsusteooriaga, sest teleportatsiooni läbiviimiseks peab Alice oma mõõtmistulemuse edastama klassikalise sidekanali kaudu ning teleportatsioon ei edasta mingit infot." Teleportatsiooni mõiste tuleneb selgelt ja loogiliselt kvantmehaanika formalismist. On ilmne, et selle nähtuse aluseks, selle "tuumiks" on takerdumine.Seetõttu on teleportatsioon loogiline, nagu ka põimumine, seda kirjeldatakse lihtsalt ja lihtsalt matemaatiliselt, tekitamata mis tahes vastuoludele kas loogika või terve mõistusega.

Belli ebavõrdsused

on olnud põhjendamatuid viiteid "Belli ebavõrdsuse" rikkumistele kui argumentidele Einsteini kohaliku realismi vastu, mis rikub neid sama hästi kui kvantmehaanikat. DS Belli artikkel EPR paradoksi kohta oli veenev matemaatiline ümberlükkamine Einsteini argumentidele kvantmehaanika ebatäielikkuse ja tema sõnastatud nn kohaliku realismi sätete kohta. Alates artikli avaldamisest 1964. aastal kuni tänapäevani on Belli argumendid, mida tuntakse paremini "Belli ebavõrdsuse" kujul, olnud kõige levinum ja peamine argument vaidluses kvantmehaanika mittelokaalsuse ja terve klass teooriaid, mis põhinevad "varjatud muutujatel" või "lisaparameetritel". Samas tuleks Belli vastuväiteid pidada kompromissiks erirelatiivsusteooria ja eksperimentaalselt vaadeldud takerdumise fenomeni vahel, millel on kõik nähtavad märgid kahe üksteisest eraldunud süsteemi hetkelisest sõltuvusest. Seda kompromissi tuntakse tänapäeval mittepaiksuse või eraldamatuse nime all. Mittelokaalsus tegelikult eitab traditsioonilise tõenäosusteooria sätteid sõltuvate ja sõltumatute sündmuste kohta ning põhjendab uusi sätteid - kvanttõenäosus, sündmuste tõenäosuse arvutamise kvantreeglid (tõenäosuse amplituudide liitmine), kvantloogika. Selline kompromiss on aluseks müstiliste loodusvaadete tekkimisele. Mõelge Belli väga huvitavale järeldusele EPR paradoksi analüüsist: "Täiendavate parameetritega kvantteoorias peab üksikute mõõtmiste tulemuste määramiseks ilma statistilisi ennustusi muutmata olema mehhanism, mille abil saab ühe mõõteseadme seadistada. mõjutada teise kauge instrumendi lugemist Lisaks peab kaasatud signaal levima hetkega, nii et selline teooria ei saa olla Lorentzi muutumatu. Nii Einstein kui ka Bell välistavad superluminaalse interaktsiooni osakeste vahel. Ent Einsteini argumendid "lisaparameetrite" kohta lükkas Bell veenvalt ümber, kuigi selle hinnaga, et tunnistati mingisugust üliluminaalset "häälestusmehhanismi". Teooria Lorentzi invariantsi säilitamiseks on kaks võimalust: tunnistada mittelokaalsuse müstika või ... osakesi siduva immateriaalse aine olemasolu. Siiani tabamatu "kvantinformatsiooni" hetkelise ülekandmise eeldus, eksperimentaalselt registreerimata "kvantinformatsioon" võimaldab loobuda müstikast loogika ja terve mõistuse kasuks ning erirelatiivsusteooria kehtivuse kasuks. Kuigi seletus tervikuna tundub fantastiline.

Vastuolu kvantmehaanika ja SRT vahel

Eespool öeldi kvantmehaanika - mittelokaalsuse, takerdumise ja erirelatiivsusteooria vahelise vastuolu puudumise formaalse tunnustamise kohta. Põimumisnähtus võimaldab siiski põhimõtteliselt korraldada katse, mis suudab selgesõnaliselt näidata, et üksteise suhtes liikuvad kellad on sünkroonsed. See tähendab, et SRT väide, et liikuv kell on taga, on vale. On põhjust arvata, et interaktsiooni ja kvantmittelokaalsuse edastuskiiruse osas on kvantteooria ja erirelatiivsusteooria vahel taandamatu vastuolu. Kvantteooria seisukoht olekuvektori kokkuvarisemise vahetu kohta on vastuolus SRT postulaadiga interaktsiooni piiratud edastuskiiruse kohta, kuna on olemas võimalus kasutada kollapsit sünkroniseerimissignaali genereerimiseks, mis on tegelikult teave. signaal, mis levib koheselt ruumis. See viitab järeldusele, et üks teooriatest on kvant- või erirelatiivsusteooria või vajavad vastastikmõju ülekandekiiruse küsimuses läbivaatamist mõlemad teooriad. Kvantteooria puhul on see takerdunud osakeste kvantkorrelatsiooni (mittelokaalsuse) tagasilükkamine lainefunktsiooni hetkelise kokkuvarisemisega mis tahes kaugusel; SRT puhul on see interaktsiooni edastuskiiruse piir. Kvantsünkroniseerimise olemus on järgmine. Kaks takerdunud osakest (footonit) omandavad ühise lainefunktsiooni kokkuvarisemisel hetkega oma oleku – see on kvantmehaanika seisukoht. Kuna on olemas vähemalt üks IFR, mille puhul iga footon saab oma oleku mõõteseadmes, ei ole mõistlikku alust väita, et on ka teisi IFR-e, milles footonid on need olekud saanud. väljaspool mõõteseadmed. Siit ka paratamatu järeldus, et kahe meetri töö toimub samaaegselt vaatepunktist ükskõik milline ISO, sest jaoks ükskõik milline ISO mõlemad mõõdikud töötasid samaaegselt lainefunktsiooni kokkuvarisemise tõttu. Eelkõige tähendab see seda, et enda arvesti liikumatuks ISO töötas absoluutselt samaaegselt arvestiga liigub ISO, kuna kokkupõimunud kvantosakesed (footonid) olid kokkuvarisemise hetkel mõõteseadmete sees ja kokkuvarisemine toimub koheselt. Signatuuride (arvesti signaalide jada) kasutamine võimaldab hiljem näidata kella sünkroonsust. Nagu näeme, lubab isegi selline selgelt täheldatav vastuolu kahe juhtiva füüsikateooria vahel täiesti loogilist lahendust (sealhulgas eksperimentaalset kontrollimist), mis ei lähe kuidagi vastuollu terve mõistusega. Siiski tuleb märkida, et kvantsünkroniseerimise nähtus ise osutus kõigile vastastele, kellega seda arutati, arusaamatuks.

Egiptuse püramiidide saladused

Koolipõlvest saadik õpetati meile, et kuulsad Egiptuse püramiidid on ehitatud meile tuntud dünastiate egiptlaste kätega. Kuid meie päevil A. Yu Skljarovi korraldatud teaduslikud ekspeditsioonid on toonud esile palju ebakõlasid ja vastuolusid sellistes vaadetes püramiidide päritolu kohta. Pealegi leiti vastuolusid selliste struktuuride ilmumise tõlgendustes mujal maailmas. Skljarovi ekspeditsioonid seadsid endale üsna fantastilised ülesanded: "peamine on leida see, mida otsisime - kõrgelt arenenud tsivilisatsiooni märgid ja jäljed, mille võimed ja tehnoloogiad erinevad kardinaalselt kõigist ajaloolastele teadaolevatest Mesoameerika rahvastest." Kritiseerides ametliku ajalooteaduse valdavaid seletusi hämmastavate iidsete ehitiste tekkimise kohta, jõuab ta veenvale järeldusele nende täiesti erineva päritolu kohta: "Kõik on lugenud ja" teavad "kuulsaid Egiptuse obeliske. Aga kas nad teavad mida? .. Raamatutes näete andmeid obeliskide kõrguse kohta, hinnangulist kaalu ja materjali, millest need on valmistatud; nende majesteetlikkuse kirjeldust; kinnitust valmistamise, tarnimise ja paigaldamise versiooni kohta. . Võite isegi leida võimalusi nende pealdiste tõlkimiseks. Kuid on ebatõenäoline, et kuskilt leiate märget, et nendel samadel obeliskitel võib väga sageli leida kitsaid dekoratiivseid pilusid (sügavusega umbes sentimeetrit ja laiusega vaid paarimillimeetrine sissepääs ja praktiliselt võrdne nulliga), mida ükski ülitäiuslik instrument praegu korrata ei suuda. tehnoloogiad!" Seda kõike filmiti, näidati lähivaates, igasugused kahtlused näidatu autentsuses on välistatud. Kaadrid on imelised! Ja struktuuride elementide analüüsi põhjal tehtud järeldused on muidugi üheselt mõistetavad ja vaieldamatud: „Siit järeldub paratamatult ja automaatselt, et hakkama said ainult need, kellel oli vastav tööriist. See on kaks. Üks. kellel oli sellise tööriista loomiseks tootmisbaas. See on kolm. Kellel oli vastav energiavarustus nii selle tööriista tööks kui ka kogu tööriista tootva baasi tööks. See on neli. kellel oli asjakohased teadmised.See on viis. Ja nii edasi ja nii edasi. Selle tulemusena saame tsivilisatsiooni, mis ületab meie kaasaegset nii teadmiste kui ka tehnoloogia poolest. Fantaasia?.. Aga pesa on tõeline! !!" Peate olema patoloogiline Toomas Uskmatu, et eitada kõrgtehnoloogia jälgede olemasolu, ja olema uskumatu unistaja, et omistada kõik need tööd iidsetele egiptlastele (ja teistele rahvastele, kelle territooriumilt ehitised avastati). Egiptuse, Mehhiko ja teiste piirkondade iidsete ehitiste fantastiline olemus, nende esinemist saab seletada ilma igasuguste vastuoludeta loogika ja terve mõistusega.Need seletused on vastuolus üldtunnustatud tõlgendusega püramiidide päritolu kohta, kuid on põhimõtteliselt tõelised.Isegi oletus, et tulnukad külastavad Maad ja ehitavad püramiide, ei lähe vastuollu terve mõistusega: kuigi see idee on fantastiline, võinuks see teoks saada. Pealegi on see seletus palju loogilisem ja mõistlikum, kui konstruktsiooni omistamine iidsele, vähearenenud tsivilisatsioonid.

Mis siis, kui see on uskumatu?

Niisiis, nagu näidatud, saab paljusid isegi kõige hämmastavamaid loodusnähtusi loogika ja terve mõistuse seisukohast üsna hästi seletada. Ilmselt võib selliseid mõistatusi ja nähtusi leida veel palju, mis siiski võimaldavad anda vähemalt mõne loogilise või järjekindla seletuse. Aga see ei kehti sekkumise kohta, mis seletuse käigus põrkab ületamatuid vastuolusid loogika ja terve mõistusega. Proovime sõnastada vähemalt mingi seletuse, isegi kui see on fantastiline, hullumeelne, kuid loogikast ja tervest mõistusest lähtuv. Oletame, et footon on laine ja ei midagi muud, et üldiselt tunnustatud laine-osakeste duaalsust ei eksisteeri. Footon ei ole aga laine oma traditsioonilisel kujul: see pole lihtsalt elektromagnetlaine või De Broglie laine, vaid midagi abstraktsemat, abstraktsemat – laine. Siis see, mida me nimetame osakeseks ja näib, ilmub isegi osakestena - tegelikult teatud mõttes laine kokkuvarisemine, kollaps, "surm", footonlaine neeldumise protseduur, protsess footonlaine kadumisest. Proovime nüüd seletada mõningaid nähtusi sellest ebateaduslikust, isegi absurdsest vaatenurgast. Katse Mach-Zehnderi interferomeetriga. Interferomeetri sissepääsu juures jaguneb footon - "ei laine ega osake" kaheks osaks. Selle sõna otseses mõttes. Pool footonist liigub mööda ühte õlga ja pool footoni mööda teist. Interferomeetri väljundis koondatakse footon taas ühtseks tervikuks. Siiani on see vaid protsessi visand. Oletame nüüd, et üks footoni radadest on blokeeritud. Kokkupuutel takistusega "kondenseerub" poolfooton terveks footoniks. See juhtub ühes kahest ruumipunktist: kas takistusega kokkupuutepunktis või kauges punktis, kus selle teine ​​pool sel hetkel oli. Aga kus täpselt? On selge, et kvanttõenäosuse tõttu pole täpset kohta võimalik määrata: kas seal või siin. Sel juhul kahe poolfotoni süsteem hävib ja "sulandub" algsesse footoni. Kindlalt on teada vaid see, et ühinemine toimub ühe poolfootoni asukohas ja poolfootonid ühinevad superluminaalsel (hetkelisel) kiirusel – täpselt nagu takerdunud footonid võtavad korrelatsiooniolekuid. Penrose'i kirjeldatud efekt, häiretega Mach-Zehnderi interferomeetri väljundis. Footon ja poolfootonid on samuti lained, nii et kõiki laineefekte selgitatakse sellest vaatenurgast lihtsalt: "kui mõlemad marsruudid on avatud (mõlemad sama pikkusega), siis saab footon jõuda ainult A-ni" tänu poolfotoni lained. "Ühe marsruudi blokeerimine võimaldab footonil jõuda detektorini B" täpselt samamoodi nagu siis, kui footonlaine liigub läbi jaoturi (kiirejaoturi) interferomeetrisse - see tähendab, et see jaguneb kaheks poolfotoniks ja sellele järgneb. kondenseerumine ühel detektoritest - A või B. Samal ajal jõuab keskmiselt iga teine ​​footon väljundjagurisse "kokkupandud kujul", kuna ühe tee kattumine põhjustab footoni "kokkupanemise" kas teises kanalis või takistusel. Vastupidi, "kui mõlemad marsruudid on avatud, siis footon kuidagi "teab", et ta ei tohi detektorit B tabada ja on seetõttu sunnitud mööda kahte marsruuti korraga," mille tulemusena tekib kaks poolfotonit. jõuavad väljundjaoturini, mis häirivad jagajat, tabades kas detektorit A või detektorit B. Katsetage kahe piluga. Piludesse jõudes jaguneb footon - "ei laine ega osake", nagu ülalpool, kaheks osaks, kaheks poolfotoniks. Pilusid läbides segavad poolfotonid traditsiooniliselt nagu lained, andes ekraanile vastavad ribad. Kui üks piludest on suletud (väljapääsu juures), siis ühele neist "kondenseerub" vastavalt kvanttõenäosuse seadustele ka poolfotoonid. See tähendab, et footon võib "kokku koonduda" tervikuks nii tükil – esimesel poolfotonil kui ka teise poolfotoni asukohas hetkel, kui esimene seda kätt puudutab. Sel juhul jätkab "kondenseerunud" footon oma edasist liikumist kvantlainefotoni traditsioonilisel viisil. hilinenud valiku nähtus. Nagu eelmises näites, läbivad poolfotonid pilusid. Häired toimivad samamoodi. Kui pärast seda, kui poolfotonid on piludest läbi käinud, vahetatakse makk (ekraan või okulaarid) välja, ei juhtu poolfotonitega midagi erilist. Kui nad kohtavad oma teel ekraani, siis nad segavad, "kogunevad" vastavas ruumipunktis (ekraanil) üheks. Kui kohtate okulaari, siis kvanttõenäosuse seaduste kohaselt "kogunevad" poolfootonid ühel neist terveks footoniks. Kvanttõenäosus ei hooli sellest, milline poolfotonitest footonit tervikuks "kondenseerib". Okulaaris näeme tõepoolest täpselt, et footon on teatud pilu läbinud. takerdumine. Kvantosakesed - näiteks interaktsiooni ja sellele järgneva eraldumise hetkel olevad lained säilitavad oma "paarisuse". Teisisõnu, iga osake "laiali" üheaegselt kahes suunas poolosakeste kujul. See tähendab, et kaks poolosakest - pool esimesest osakesest ja pool teisest osakesest - eemaldatakse ühes suunas ja ülejäänud kaks poolt - teises. Olekuvektori kokkuvarisemise hetkel "variseb" iga poolosake "kokku", igaüks "oma" poolel, hetkega, sõltumata osakeste vahelisest kaugusest. Kvantarvutuse reeglite järgi on footonite puhul võimalik ühe osakese polarisatsiooni pöörata ilma olekuvektori kokkuvarisemiseta. Sel juhul peaks toimuma takerdunud footonite vastastikuste polarisatsioonisuundade pöörlemine: kokkuvarisemise ajal ei ole nende polarisatsioonide vaheline nurk enam otsese nurga kordne. Aga seda võib seletada ka näiteks “poolte” ebavõrdsusega. Fantastiline? Hull? Ebateaduslik? Ilmselt nii. Veelgi enam, need seletused on selgelt vastuolus nende katsetega, kus kvantosakesed avalduvad just kvantidena, näiteks elastsete kokkupõrgetena. Kuid selline on loogikast ja tervest mõistusest kinnipidamise püüdmise hind. Nagu näete, sekkumine selleks ei sobi, see on vastuolus nii loogika kui ka terve mõistusega ebaproportsionaalselt suuremal määral kui kõik siin käsitletavad nähtused. "Kvantmehaanika süda", kvantsuperpositsiooni põhimõtte kvintessents on lahendamatu mõistatus. Ja arvestades, et interferents on tegelikult paljudes kvantmehaanilistes arvutustes sisalduv ühel või teisel määral aluspõhimõte, on see absurdsus, lahendamata Kvantfüüsika peamine mõistatus .

RAKENDUSED

Kuna teaduse saladusi analüüsides kasutame selliseid põhimõisteid nagu loogika, paradoks, vastuolu, absurdsus, terve mõistus, peaksime otsustama, kuidas me neid mõisteid tõlgendame.

formaalne loogika

Analüüsi peamiseks tööriistaks valime formaalse loogika aparaadi, mis on kõigi teiste loogikaklasside aluseks, nii nagu binaararvutus on kõigi arvutuste aluseks (koos teiste alustega). See on madalaima taseme loogika, millest lihtsamat on võimatu ette kujutada. Kõik arutluskäigud ja loogilised konstruktsioonid põhinevad lõpuks sellel põhi-, põhiloogikal, taandatakse sellele. Siit ka paratamatu järeldus, et igasugune arutluskäik (konstruktsioon) selle aluses ei tohiks olla vastuolus formaalse loogikaga. Loogika on järgmine:

1. Teadus objektiivse maailma ja teadmiste arengu üldistest seaduspäradest.
2. Järelduste põhjendatus, õigsus.
3. Sisemine korrektsus. (Ušakovi vene keele seletav sõnaraamat, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Loogika on "normatiivne teadus intellektuaalse kognitiivse tegevuse vormide ja meetodite kohta keele abil välja.Konkreetsus loogilised seadused seisneb selles, et need on väited, mis on tõesed üksnes oma loogilise vormi tõttu. Teisisõnu määrab selliste väidete loogiline vorm nende tõesuse, olenemata nende mitteloogiliste terminite sisu täpsustamisest. htm) Loogikateooriatest huvitab meid eelkõige mitteklassikaline loogika – kvant loogika, mis eeldab klassikalise loogika seaduste rikkumist mikrokosmoses. Toetume teatud määral dialektilisele loogikale, "vastuolude" loogikale: "Dialektiline loogika on filosoofia, tõeteooria(tõeprotsess, Hegeli järgi), samas kui teised "loogikad" on eriline tööriist tunnetuse tulemuste fikseerimiseks ja kehastamiseks. Tööriist on väga vajalik (näiteks ükski arvutiprogramm ei tööta ilma lausete arvutamise matemaatilistele ja loogilistele reeglitele tuginemata), kuid siiski on see eriline. ... Selline loogika uurib erinevate, mõnikord mitte ainult väliste sarnasuste, vaid ka vastuoluliste nähtuste ühest allikast lähtuvaid tekke- ja arenguseadusi. Veelgi enam, dialektilise loogika jaoks vastuolu omane nähtuste päritolu allikale. Erinevalt formaalsest loogikast, mis keelab sarnased asjad "välistatud keskmise seaduse" kujul (kas A või mitte-A - tertium non datur: Kolmandat pole olemas). Aga mida teha, kui valgus on juba oma aluses - valgus kui "tõde" - on nii laine kui ka osake (kehake), milleks on "jagunenud", milleks on võimatu isegi kõige keerukama laboratoorse eksperimendi tingimustes? (Kudrjavtsev V., Mis on dialektiline loogika? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Terve mõistus

Selle sõna aristoteleslikus tähenduses võime mõista objekti omadusi teiste meelte kasutamise kaudu. "Keskmisele inimesele" omased uskumused, arvamused, asjalik arusaam asjadest. Kõnekeel: hea, põhjendatud otsustus. Loogilise mõtlemise ligikaudne sünonüüm. Algselt peeti tervet mõistust vaimse võime lahutamatuks osaks, mis toimis puhtalt ratsionaalselt. (Oxford Explanatory Dictionary of Psychology / Toim. A. Reber, 2002,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Siin käsitleme tervet mõistust üksnes nähtuste vastavusena formaalsele loogikale. Ainult loogika vastuolu konstruktsioonides saab olla aluseks järelduste ekslikkuse, ebatäielikkuse või nende absurdsuse äratundmisele. Nagu ütles Yu.Skljarov, tuleb tegelikele faktidele seletust otsida loogika ja terve mõistuse abil, ükskõik kui kummalised, ebatavalised ja "ebateaduslikud" need seletused esmapilgul ka ei tunduks. Analüüsimisel tugineme teaduslikule meetodile, mida peame katse-eksituse meetodiks. (Serebryany A.I., Scientific Method and Mistakes, Nature, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) Samal ajal oleme teadlikud, et teadus ise põhineb usk: "sisuliselt põhinevad igasugused teadmised usul esialgsetesse eeldustesse (mis võetakse a priori, intuitsiooni kaudu ja mida ei saa ratsionaalselt otseselt ja rangelt tõestada), - eelkõige järgmistes:

(i) meie mõistus suudab mõista tegelikkust,
(ii) meie tunded peegeldavad tegelikkust,
(iii) loogikaseadused." (V.S. Olkhovsky V.S., How do postulates of the usu of evolutsionismi ja kreatsionism, with modern science data, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm) "Seda, et teadus põhineb usul, mis ei erine kvalitatiivselt religioossest usust, tunnistavad teadlased ise." (Modern Science and Faith, http://www.vyasa.ru/philosophy/vedicculture/?id=82 ) terve mõistuse määratlus: "Terve mõistus on eelarvamuste kogum, mille omandame kaheksateistkümnendaks eluaastaks saades." võib teile keelduda.

Vastuolu

"Formaalses loogikas on kohtuotsuste paar, mis on üksteisega vastuolus, st otsused, millest igaüks on teise eitus. Vastuolu on ka sellise otsusepaari ilmnemise fakt mis tahes kohtumise käigus. arutluskäiku või mis tahes teadusliku teooria raames." (Suur nõukogude entsüklopeedia, Rubricon, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) "Mõte või seisukoht, mis on teisega kokkusobimatu, teise ümberlükkamine, mõtete, väidete ja tegude vastuolu, rikkumine loogika või tõde. (Ušakovi vene keele seletav sõnastik, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) "kahe teineteist välistava definitsiooni või väite samaaegse tõe loogiline olukord (kohtuotsused) ühe ja sama kohta Formaalses loogikas peetakse vastuolu vastuoluseaduse järgi lubamatuks. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Controversy)

Paradoks

"1) arvamus, hinnang, järeldus, mis on teravas vastuolus üldtunnustatud, vastuolus "terve mõistusega" (mõnikord ainult esmapilgul); 2) ootamatu nähtus, sündmus, mis ei vasta tavapärastele ideedele; 3) loogikas - vastuolu, mis tekib igasuguse tõest kõrvalekaldumise korral. Vastuolu on sünonüüm mõistele "antinoomia" - vastuolu seaduses - see on iga arutluskäigu nimi, mis tõestab nii teesi kui ka selle eitamise tõesust . Sageli tekib paradoks, kui kaks teineteist välistavat (vasturääkivat) otsust osutuvad võrdselt tõestatavateks. (http://slovari.yandex.ru/dict/psychlex2/article/PS2/ps2-0279.htm) Kuna nähtust, mis on vastuolus üldtunnustatud seisukohtadega, on tavaks pidada paradoksiks, siis selles mõttes paradoksiks ja vastuoluks on sarnased. Siiski käsitleme neid eraldi. Kuigi paradoks on vastuolu, on see loogiliselt seletatav, see on tervele mõistusele kättesaadav. Käsitleme seda vastuolu kui lahendamatut, võimatut, absurdset loogilist konstruktsiooni, mis on terve mõistuse seisukohalt seletamatu. Artiklis otsitakse selliseid vastuolusid, mida pole lihtsalt raske lahendada, vaid mis ulatuvad absurdsuseni. Nende seletamine pole mitte ainult raske, vaid isegi probleemi sõnastus, vastuolu olemuse kirjeldamine satub raskustesse. Kuidas seletada midagi, mida sa isegi sõnastada ei oska? Meie arvates on Youngi topeltpiluga eksperiment selline absurd. On leitud, et on äärmiselt raske seletada kvantosakese käitumist, kui see segab kahte pilu.

Absurdne

Midagi ebaloogilist, absurdset, terve mõistusega vastuolus olevat. - Väljendit peetakse absurdseks, kui see ei ole väliselt vastuoluline, kuid millest saab siiski tuletada vastuolu. - Absurdne väide on tähendusrikas ja oma ebajärjekindluse tõttu vale. Loogiline vastuoluseadus räägib nii jaatuse kui ka eituse lubamatusest. - Absurdne väide on selle seaduse otsene rikkumine. Loogikas käsitletakse tõestust reductio ad absurdum (“taandamine absurdsusele”): kui vastuolu tuletatakse teatud positsioonist, siis on see säte vale. (Wikipedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) Kreeklaste jaoks tähendas absurdi mõiste loogilist ummikteed ehk kohta, kus arutluskäik viib arutleja ilmselgele vastuolule või, pealegi, ilmselge jama ja nõuab seetõttu teistsugust mõtteviisi. Seega mõisteti absurdi all ratsionaalsuse keskse komponendi – loogika – eitamist. (http://www.ec-dejavu.net/a/absurd.html)

Kirjandus

1. Aspekt A. "Belli teoreem: eksperimentalisti naiivne vaade", 2001,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Aspekt: ​​Alain Aspekt, Belli teoreem: Eksperimendi naiivne vaade, (inglise keelest tõlkinud P. V. Putenikhina), Quantum Magic, 2007.
3. Bacciagaluppi G., Dekoherentsi roll kvantteoorias: tõlkinud M. H. Shulman. - Teaduse ja Tehnoloogia Ajaloo ja Filosoofia Instituut (Pariis) -
   http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
4. Belinsky A.V., Kvant-mittelokaalsus ja mõõdetud suuruste a priori väärtuste puudumine footonitega tehtud katsetes, - UFN, v.173, 8, august 2003.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​Kvantinformatsiooni füüsika. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Laineprotsessid ebahomogeenses ja mittelineaarses keskkonnas. Seminar 10. Kvantteleportatsioon, Voronež Riiklik Ülikool, REC-010 teadus- ja hariduskeskus,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Doronin S.I., "Kvantmehaanika mittepaiknemine", Physics of Magic Foorum, Physics of Magic veebisait, Physics, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I., sait "Physics of Magic", http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I., Kvant- ja müstilised maailmapildid, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Kvantteleportatsioon (Gordoni saade 21. mai 2002, 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Mensky MB, Kvantmehaanika: uued katsed, uued rakendused ja vanade küsimuste uued sõnastused. - UFN, 170. köide, N 6, 2000
12. Roger Penrose, Kuninga uus mõistus: arvutitest, mõtlemisest ja füüsikaseadustest: Per. inglise keelest. / Üldine toim. V.O. Malõšenko. - M.: Juhtkiri URSS, 2003. - 384 lk. Raamatu tõlge:
    Roger Penrose, Keisri uus mõistus. Arvutid, meeled ja füüsikaseadused. Oxford University Press, 1989.
13. Putenikhin P.V., Kvantmehaanika versus SRT. - Samizdat, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. P. V. Putenikhin, Kui Belli ebavõrdsust ei rikuta. Samizdat, 2008
15. Putenikhin P.V., Kommentaarid Belli järelduste kohta artiklis "Einsteini, Podolski, Roseni paradoks". Samizdat, 2008
16. Sklyarov A., Vana-Mehhiko ilma kõverate peegliteta, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Hawking S. Novell suurest paugust mustade aukudeni. - Peterburi, 2001
18. Hawking S., Penrose R., Ruumi ja aja olemus. - Iževsk: Uurimiskeskus "Regulaarne ja kaootiline dünaamika", 2000, 160 lk.
19. Tsypenyuk Yu.M., määramatuse seos või komplementaarsuse põhimõte? - M.: Priroda, nr 5, 1999, lk 90
20. Einstein A. Teadustööde kogumik neljas köites. Köide 4. Artiklid, ülevaated, kirjad. Füüsika areng. M.: Nauka, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Kas füüsilise reaalsuse kvantmehaanilist kirjeldust võib lugeda täielikuks? / Einstein A. Sobr. teaduslikud tööd, 3. kd. M., Nauka, 1966, lk. 604-611〉
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

printida

Austraalia riikliku ülikooli teadlased kinnitasid kvantosakeste käitumise uuringus, et kvantosakesed võivad käituda nii kummaliselt, et tundub, nagu rikuksid nad põhjuslikkuse põhimõtet.

See põhimõte on üks põhiseadustest, mille vastu vaidlevad vähesed. Kuigi paljud füüsikalised suurused ja nähtused ei muutu, kui me aega tagasi pöörame (on T-paaris), on olemas fundamentaalne empiiriliselt kehtestatud printsiip: sündmus A võib sündmust B mõjutada ainult siis, kui sündmus B toimus hiljem. Klassikalise füüsika seisukohalt - just hiljem, SRT seisukohalt - on hiljem mis tahes tugiraamistikus, s.t. asub valguskoonuses tipuga A.

“Mõrvatud vanaisa paradoksi” vastu võitlevad seni vaid ulmekirjanikud (meenub lugu, kus selgus, et vanaisal polnud sellega üldse pistmist, aga vanaema pidi sellega tegelema). Füüsikas seostatakse minevikku reisimist tavaliselt valguse kiirusest kiirema reisimisega ja siiani on sellega kõik rahulik olnud.

Välja arvatud üks hetk – kvantfüüsika. Seal on palju veidraid asju. Siin on näiteks klassikaline katse kahe piluga. Kui asetame osakeste allika (näiteks footonite) teele tühimikuga takistuse ja paneme selle taha ekraani, siis näeme ekraanil riba. Loogiliselt. Aga kui teeme takistusele kaks pilu, siis näeme ekraanil mitte kahte triipu, vaid interferentsimustrit. Pilusid läbivad osakesed hakkavad käituma lainetena ja segavad üksteist.

Välistamaks võimalust, et osakesed lennates üksteisega kokku põrkavad ja seetõttu meie ekraanile kahte erinevat triipu ei tõmba, saame need ükshaaval vabastada. Ja ikkagi, mõne aja pärast joonistatakse ekraanile häirete muster. Osakesed segavad iseennast võluväel! See on palju vähem loogiline. Selgub, et osake läbib korraga kahte pilu – muidu kuidas see segada saab?

Ja siis - veelgi huvitavam. Kui püüame aru saada, millist pilu osake läbib, siis kui proovime seda fakti kindlaks teha, hakkavad osakesed koheselt käituma osakestena ja lakkavad iseennast segamast. See tähendab, et osakesed "tunnevad" praktiliselt detektori olemasolu pilude läheduses. Pealegi ei teki interferentsi mitte ainult footonite või elektronidega, vaid isegi kvantstandardite järgi üsna suurte osakestega. Välistamaks võimalust, et detektor saabuvaid osakesi kuidagi “rikub”, viidi läbi üsna keerukad katsed.

Näiteks 2004. aastal viidi läbi katse fullereenide kiirega (70 süsinikuaatomit sisaldavad C 70 molekulid). Kiir oli hajutatud difraktsioonvõrele, mis koosnes suurest hulgast kitsastest piludest. Sel juhul said katsetajad laserkiire abil kontrollitavalt kuumutada kiirtes lendavaid molekule, mis võimaldas muuta nende sisetemperatuuri (nende molekulide sees olevate süsinikuaatomite vibratsiooni keskmist energiat).

Iga kuumutatud keha kiirgab soojusfootoneid, mille spekter peegeldab süsteemi võimalike olekute vaheliste üleminekute keskmist energiat. Mitme sellise footoni põhjal on põhimõtteliselt võimalik määrata neid kiirganud molekuli trajektoor täpsusega kuni kiiratava kvanti lainepikkuseni. Mida kõrgem on temperatuur ja sellest tulenevalt lühem on kvanti lainepikkus, seda täpsemalt saame määrata molekuli asukoha ruumis ning teatud kriitilise temperatuuri juures on täpsus piisav, et teha kindlaks, millises pilus hajumine toimus. .

Seega, kui keegi ümbritseks installatsiooni täiuslike footonidetektoritega, saaks ta põhimõtteliselt kindlaks teha, millisele difraktsioonvõre piludest fullereen hajus. Teisisõnu, molekuli valguskvantide emissioon annaks eksperimenteerijale teabe superpositsioonikomponentide eraldamiseks, mille transiididetektor meile andis. Paigalduse ümber polnud aga detektoreid.

Katses selgus, et laserkuumutuse puudumisel täheldatakse interferentsimustrit, mis on täiesti analoogne elektronidega tehtud katse kahe pilu mustriga. Laserkuumutuse kaasamine viib esmalt häirete kontrasti nõrgenemiseni ja seejärel, kui kuumutusvõimsus suureneb, häireefektide täieliku kadumiseni. Leiti, et temperatuuridel T< 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T >3000K, kui fullereenide trajektoorid on keskkonna poolt vajaliku täpsusega "fikseeritud" - nagu klassikalised kehad.

Seega osutus keskkond võimeliseks täitma superpositsioonikomponente eraldava detektori rolli. Selles registreeriti termiliste footonitega ühel või teisel kujul suhtlemisel teave fullereeni molekuli trajektoori ja oleku kohta. Ja pole üldse vahet, mille kaudu infot vahetatakse: kas spetsiaalselt paigaldatud detektori, keskkonna või inimese kaudu.

Olekute sidususe hävitamiseks ja interferentsi mustri kadumiseks ei oma enam tähtsust vaid info fundamentaalne olemasolu, millise pilu kaudu osake läbis – ja kes selle vastu võtab ja kas vastu võtab. . On ainult oluline, et sellist teavet oleks põhimõtteliselt võimalik hankida.

Kas see on teie arvates kvantmehaanika kõige kummalisem ilming? Ükskõik kuidas. Füüsik John Wheeler pakkus 1970. aastate lõpus välja mõtteeksperimendi, mida ta nimetas "viivitatud valiku eksperimendiks". Tema arutluskäik oli lihtne ja loogiline.

Ütleme nii, et footon teab millegipärast, et seda enne piludele lähenemist tuvastada või mitte. Lõppude lõpuks peab ta kuidagi otsustama - kas käituda nagu laine ja läbida korraga mõlemad pilud (et paremini sobituda ekraanil olevasse interferentsmustrisse) või teeselda, et on osake ja läbida ainult üks kahest. pilud. Aga ta peab seda tegema enne, kui ta läbi läheb, eks? Pärast seda on juba hilja – kas lennata sinna nagu väike pall või sekkuda täiega.

Nii et nihutagem ekraan pragudest eemale, soovitas Wheeler. Ja ekraani taha paneme ka kaks teleskoopi, millest igaüks on fokusseeritud ühele pilule ja reageerib ainult footoni läbimisele neist ühest. Ja me eemaldame ekraani meelevaldselt pärast seda, kui footon läbib pilusid, olenemata sellest, kuidas ta otsustab neid läbida.

Kui me ekraani ei eemalda, siis teoreetiliselt peaks sellel alati olema häiremuster. Ja kui me selle eemaldame, siis kas footon langeb osakesena ühte teleskoobi (läks läbi ühe pilu) või näevad mõlemad teleskoobid nõrgemat kuma (läks läbi mõlema pilu ja kumbki nägi oma osa häiremustrist) .

2006. aastal võimaldasid füüsika edusammud teadlastel sellist katset footoniga tegelikult läbi viia. Selgus, et kui ekraani ei eemaldata, on sellel alati häiremuster näha ja kui see eemaldada, siis on alati võimalik jälgida, millise pilu kaudu footon läbi läks. Meile tuttava loogika seisukohalt vaidledes jõuame pettumust valmistava järelduseni. Meie tegevus otsustamaks, kas me eemaldame ekraani või mitte, mõjutas footoni käitumist, hoolimata asjaolust, et see toiming on tulevikus seoses footoni "otsusega", kuidas pilusid läbida. See tähendab, et kas tulevik mõjutab minevikku või on piludega katses toimuva tõlgendamisel midagi põhimõtteliselt valesti.

Austraalia teadlased kordasid seda katset, ainult et footoni asemel kasutasid nad heeliumi aatomit. Selle katse oluliseks erinevuseks on asjaolu, et erinevalt footonist on aatomil nii puhkemass kui ka erinevad sisemised vabadusastmed. Ainult pilude ja ekraaniga takistuse asemel kasutasid nad laserkiirte abil loodud võre. See andis neile võimaluse saada koheselt teavet osakese käitumise kohta.

Nagu arvata võis (kuigi kvantfüüsika puhul ei tohiks peaaegu midagi oodata), käitus aatom täpselt samamoodi nagu footon. Otsus, kas aatomi teele tuleb "ekraan" või mitte, tehti kvantjuhuslike arvude generaatori töö põhjal. Generaator eraldati aatomist relativistlike standarditega, see tähendab, et nende vahel ei saanud olla vastasmõju.

Selgub, et üksikud aatomid, millel on mass ja laeng, käituvad täpselt samamoodi nagu üksikud footonid. Ja kuigi see pole kvantvälja kõige läbimurdelisem kogemus, kinnitab see tõsiasja, et kvantmaailm pole üldse selline, nagu me seda ette kujutame.

• kvantobjekt (nagu elektron) võib olla korraga rohkem kui ühes kohas. Seda saab mõõta ruumis laiali lainetuna ja see võib asuda mitmes erinevas punktis kogu laine ulatuses. Seda nimetatakse laineomaduseks.
• kvantobjekt lakkab siin eksisteerimast ja tekib seal spontaanselt, ilma ruumis liikumata. Seda nimetatakse kvantüleminekuks. Põhimõtteliselt on see teleporter.
• ühe kvantobjekti manifestatsioon, mis on põhjustatud meie vaatlustest, mõjutab spontaanselt sellega seotud kaksikobjekti, olenemata sellest, kui kaugel see on. Koputage aatomist välja elektron ja prooton. Kõik, mis juhtub elektroniga, juhtub ka prootoniga. Seda nimetatakse "kvanttegevuseks kaugusel".
• kvantobjekt ei saa avalduda tavalises aegruumis enne, kui me ei vaatle seda osakesena. Teadvus hävitab lainefunktsioon osakesed.

Viimane punkt on huvitav, sest ilma teadliku vaatlejata, kes põhjustab laine kokkuvarisemise, jääb see ilma füüsilise avaldumiseta. Vaatlus mitte ainult ei häiri mõõdetavat objekti, vaid avaldab mõju. Seda kontrollis nn topeltpilu eksperiment, kui teadliku vaatleja kohalolek muudab elektroni käitumist, muutes selle lainest osakeseks. Niinimetatud vaatleja efekt raputab täielikult selle, mida me pärismaailmast teame. Muide, siin on koomiks, milles kõik on selgelt näidatud.

Nagu teadlane Dean Radin märkis: "Me sunnime elektroni teatud positsiooni võtma. Toodame mõõtmistulemused ise. Nüüd usuvad nad, et "mitte meie ei mõõda elektroni, vaid masin, mis on vaatluse taga." Aga masin lihtsalt täiendab meie teadvust. See on nagu ütlemine: "Mina ei vaata seda, kes üle järve ujub, vaid binokkel." Masin ise ei näe enamat kui arvuti, mis suudab helisignaali tõlgendades lugusid "kuulata".

Mõned teadlased oletavad, et ilma teadvuseta eksisteeriks universum lõputult nagu kvantpotentsiaali meri. Teisisõnu, füüsiline reaalsus ei saa eksisteerida ilma subjektiivsuseta. Ilma teadvuseta pole füüsilist ainet. Seda mõistet tuntakse kui "" ja selle võttis esmakordselt kasutusele füüsik John Wheeler. Tegelikult on iga võimalik universum, mida suudame ette kujutada ilma teadliku vaatlejata, juba temaga. Teadvus on sel juhul olemise alus ja eksisteeris võib-olla enne füüsilise universumi tekkimist. Teadvus loob sõna otseses mõttes füüsilise maailma.

Need leiud õigustavad tohutut mõju sellele, kuidas me mõistame oma suhteid välismaailmaga ja milliseid suhteid meil võib olla universumiga. Elusolenditena on meil vahetu juurdepääs kõigele olemasolevale ja kõige füüsiliselt eksisteeriva alus. See võimaldab meil teadvustada. "Me loome reaalsust" tähendab selles kontekstis, et meie mõtted loovad perspektiivi sellest, mis me oma maailmas oleme, kuid kui me seda vaatame, on oluline, et me mõistaksime seda protsessi täpselt. Me loome füüsilise universumi oma subjektiivsusega. Universumi kangas on teadvus ja me oleme vaid lained universumi meres. Selgub, et meil on vedanud kogeda sellise elu imet ja Universum jätkab osa oma eneseteadvuse meisse imbumist.

"Pean teadvust fundamentaalseks. Ma pean mateeriat teadvusest tuletatuks. Me ei saa jääda teadvuseta. Kõik, millest me räägime, kõik, mida me näeme olemasolevana, postuleerib teadvust. - Max Planck, Nobeli preemia laureaat ja kvantteooria pioneer.