Jungin kvanttifysiikan kokemus. Kvanttimekaniikan perusteet kaksoisrakokokeen esimerkissä

> Youngin kaksoisrakokoe

Tutkia Youngin kokemus raoista. Lue, mikä on rakojen välinen etäisyys Youngin kokeessa, nauhan ja kahden reiän leveys, valon ominaisuudet aaltoina, kokeessa.

Thomas Young osoitti kokeessaan, että aine ja energia kykenevät osoittamaan aaltojen ja hiukkasten ominaisuuksia.

Oppimistehtävä

• Ymmärrä, miksi Jungin kokeilu vaikuttaa uskottavammalta kuin Huygensin ilmaukset.

Avainkohdat

• Aalto-ominaisuudet saavat raon läpi kulkevan valon häiritsemään itseään muodostaen vaaleita ja tummia alueita.
• Jos aallot häiritsevät harjuja, mutta yhtyvät vaiheittain, kohtaamme rakentavaa interferenssiä. Jos aallot eivät täsmää täysin, tämä on tuhoisa häiriö.
• Jokaisella seinän pisteellä on eri etäisyys rakoon. Nämä polut vastaavat erilaista määrää aaltoja.

Ehdot

• Destruktiivinen häiriö - aallot häiritsevät eivätkä vastaa toisiaan.
• Rakentava häiriö - aallot häiritsevät harjanteita, mutta ovat samassa vaiheessa.

Kaksoisrakokoe osoittaa, että aine ja energia voivat käyttäytyä kuten aallot tai hiukkaset. Vuonna 1628 Christian Huygengs osoitti valon toimivan aallona. Mutta jotkut ihmiset olivat eri mieltä, erityisesti Isaac Newton. Hän uskoi, että selitys vaatisi värihäiriöitä ja diffraktioefektejä. Vuoteen 1801 asti kukaan ei uskonut valon olevan aalto, kunnes Thomas Young tuli mukana kaksoisrakokokeilussaan - Youngin kokeessa. Hän teki kaksi lähekkäin olevaa pystysuoraa rakoa (Jungin kokeen likimääräinen etäisyys rakojen välillä näkyy alla olevassa kaaviossa) ja päästi valon niiden läpi tarkkailemalla seinälle luotua kuviota.

Valo kulkee kahden pystysuoran raon läpi ja taittuu kahdeksi pystysuoraksi viivaksi, jotka on järjestetty vaakasuoraan. Jos se ei olisi diffraktiota ja interferenssiä, valo loisi yksinkertaisesti kaksi viivaa

Aaltohiukkasten kaksinaisuus

Aaltoominaisuuksien ansiosta valo kulkee rakojen läpi ja törmää toisiinsa muodostaen seinään vaaleita ja tummia alueita. Se hajoaa ja imeytyy seinään, jolloin se saa hiukkasten ominaisuuksia.

Youngin kokeilu

Miksi Jungin kokeilu kahdella raolla vakuutti kaikki? Huygens oli aluksi oikeassa, mutta hän ei kyennyt näyttämään johtopäätöksiään käytännössä. Valolla on suhteellisen lyhyet aallonpituudet, joten sen on oltava kosketuksessa johonkin pieneen osoittaakseen.

Esimerkissä käytetään kahta koherenttia valonlähdettä, joilla on sama monokromaattinen aallonpituus (vaiheessa). Eli kaksi lähdettä luo rakentavaa tai tuhoisaa häiriötä.

Rakentava ja tuhoava häiriö

Rakentavaa kohinaa esiintyy, kun aallot häiritsevät harjanteita, mutta ovat samassa vaiheessa. Tämä vahvistaa tuloksena olevaa aaltoa. Tuhoavat häiritsevät toisiaan täysin ja eivät täsmää, mikä peruuttaa aallon.

Kaksi rakoa muodostaa kaksi koherenttia aaltolähdettä, jotka häiritsevät toisiaan. (a) - Valoa siroaa jokaisesta raosta niiden kapeuden vuoksi. Aallot menevät päällekkäin ja häiritsevät rakentavasti (kirkkaat viivat) ja tuhoavasti (tummat alueet). (b) - Vesiaaltojen kaksoisrakokuvio osuu käytännössä yhteen valoaaltojen kanssa. Suurin aktiivisuus on havaittavissa alueilla, joilla on tuhoisia häiriöitä. (c) - Kun valo osuu näyttöön, kohtaamme samanlaisen kuvion

Aaltojen amplitudit laskevat yhteen. (a) - Puhdas rakentava häiriö on mahdollista, jos identtiset aallot konvergoivat vaiheessa. (b) - Puhdas tuhoisa häiriö - samat aallot eivät ole täsmälleen samassa vaiheessa

Luotu kuvio ei ole satunnainen. Jokainen paikka sijaitsee tietyllä etäisyydellä. Kaikki aallot alkavat samasta vaiheesta, mutta etäisyys seinän pisteestä rakoon aiheuttaa eräänlaisen häiriön.

Kuuluisan fyysikon Robert Boydin (joka erityisesti suoritti ensimmäisenä "valon hidastumisen" huoneenlämmössä) johtama kokeilijoiden ryhmä keksi ja toteutti järjestelmän, joka osoittaa ns. ei-klassiset" liikeradat kuvaan, joka saadaan fotonien interferenssillä kolmessa rakossa.

Kahden raon häiriö on klassinen koe, joka osoittaa valon aaltoominaisuudet. Sen toteutti ensimmäisen kerran 1800-luvun alussa Thomas Jung, ja siitä tuli yksi tärkeimmistä syistä tuolloin hallitsevan valonkorpuskulaarisen teorian hylkäämiseen.

1900-luvun alussa kuitenkin havaittiin, että valo koostuu edelleen fotoneiksi kutsutuista hiukkasista, mutta näillä hiukkasilla on mystisesti myös aaltoominaisuuksia. Syntyi käsite aalto-hiukkasten kaksinaisuudesta, joka laajennettiin myös aineen hiukkasiin. Erityisesti aaltoominaisuuksien esiintyminen havaittiin elektroneissa ja myöhemmin atomeissa ja molekyyleissä.

Tuloksena syntyneessä uudessa fysiikan haarassa - kvanttimekaniikassa - interferometrisen kuvion syntyminen kaksoisrakoisessa kokeessa on yksi keskeisistä rooleista. Siten Richard Feynman kirjoittaa Feynman Lectures on Physicsissa, että tämä on ilmiö, "jota on mahdotonta, ehdottoman, ehdottoman mahdotonta selittää klassisella tavalla. Tämä ilmiö on kvanttimekaniikan ydin.

Kaksoisrakokoe osoittaa yhtä kvanttifysiikan keskeisistä käsitteistä, kvanttisuperpositiosta. Kvanttisuperpositioperiaate sanoo, että jos tietty kvanttiobjekti (esimerkiksi fotoni tai elektroni) voi olla tietyssä tilassa 1 ja tietyssä tilassa 2, niin se voi olla myös jossain mielessä osittain tilassa. sekä tila 1 että tila 2, tätä tilaa kutsutaan tilojen 1 ja 2 superpositioksi. Rakojen tapauksessa hiukkanen voi kulkea yhden raon läpi tai ehkä toisen läpi, mutta jos molemmat raot ovat auki, hiukkanen kulkee molempien läpi ja löytää itsensä superpositiotilassa "raon 1 läpi kulkenut hiukkanen" ja "raon 2 läpi kulkeva hiukkanen".

Lisäksi ei-klassisten liikeratojen huomioon ottaminen on tärkeää modernin perusfysiikan toiselle suunnalle. Yksi tärkeimmistä tutkijoiden ratkaisemattomista ongelmista on yhdistyminen kvanttiteoria painovoimateorian kanssa. Matkan varrella on perustavanlaatuisia vaikeuksia, jotka, kuten monet uskovat, voidaan voittaa vain muuttamalla jompaakumpaa näistä teorioista tai molempia kerralla. Siksi nyt etsitään mahdollisia eroja todellisuuden ja näiden teorioiden ennusteiden välillä. Yksi suunnista on poikkeamien etsiminen kvantisuperpositioperiaatteesta. Joten esimerkiksi vuonna 2010 julkaistiin tutkimus, jossa he yrittivät löytää tällaisia ​​poikkeamia kolmen rakoisen kokeen avulla. Poikkeamia ei löytynyt, mutta tämä artikkeli herätti yllä mainitun vuoden 2012 paperin. Yksi hänen johtopäätöksistään oli nimenomaan se, että vuoden 2010 kokeessa käytettiin väärinymmärrystä ja tämä toi osuutensa mittaamattomista virheistä. Ja vaikka tämän virheen suuruus on pieni, tutkijoiden etsimä vaikutus voi myös olla pieni, joten tällaisissa hauissa ei-klassisten lentoratojen osuus on silti otettava huomioon.

Artikkeli on kirjoitettu projektia varten

Interferenssi- tai kaksoisrakokoe Feynmanin mukaan "sisältää kvanttimekaniikan sydämen" ja on kvantti-superpositioperiaatteen kvintessenssi. Interferenssiperiaatteen, lineaarisen aaltooptiikan perusperiaatteena, muotoili ensimmäisen kerran selvästi Thomas Young vuonna 1801. Hän otti ensimmäisenä käyttöön termin "häiriö" vuonna 1803. Tiedemies selittää selvästi löytämänsä periaatteen (koe, joka tunnetaan meidän aikanamme nimellä "Jungin kaksoisrakokoe", http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm): "Saadakseen vaikutukset kahden valon osan päällekkäin asettaminen, on välttämätöntä, että ne tulivat samasta lähteestä ja tulivat samaan pisteeseen eri reittejä pitkin, mutta suuntiin lähellä toisiaan.Voidaan käyttää diffraktiota, heijastusta, taittumista tai näiden yhdistelmää. kääntää säteen toinen tai molemmat osat, mutta helpoin tapa on, jos säteen homogeeninen valo [ensimmäisestä raosta] (yksi väri tai aallonpituus) putoaa näytölle, johon on tehty kaksi hyvin pientä reikää tai rakoa, jotka voidaan katsotaan hajaantumiskeskuksiksi, joista valo hajoaa kaikkiin suuntiin diffraktiolla. Moderni kokeellinen kokoonpano koostuu fotonilähteestä, kalvosta, jossa on kaksi rakoa, ja näytöstä, jolla häiriökuviota havaitaan.

Kuvan kaltaisen häiriöilmiön tutkimiseen on luonnollista käyttää sen vieressä olevaa kokeellista asetusta. Tutkittaessa ilmiöitä, joiden kuvaamiseen tarvitaan liikemäärän yksityiskohtainen tasapaino, on luonnollisesti välttämätöntä olettaa, että jotkin koko laitteen osat voivat liikkua vapaasti (toisistaan ​​riippumatta). Piirustus kirjasta: Niels Bohr, "Selected Scientific Works and Articles", 1925 - 1961b, s. 415.

Kun esteen takana olevan näytön raot on ohitettu, syntyy häiriökuvio vuorotellen kirkkaista ja tummista raidoista:

Kuva 1 Häiriöhapsut

Fotonit osuvat näyttöön eri kohdissa, mutta häiriöreunojen esiintyminen näytöllä osoittaa, että on kohtia, joissa fotonit eivät osu. Olkoon p yksi näistä pisteistä. Siitä huolimatta fotoni voi syöttää p:n, jos yksi rakoista on kiinni. Tällainen tuhoisa häiriö, jossa vaihtoehtoiset mahdollisuudet voivat joskus kumota, on yksi kvanttimekaniikan salaperäisimmistä ominaisuuksista. Mielenkiintoinen piirre kaksoisrakokokeessa on, että häiriökuvio voidaan "koota" yhdellä hiukkasella - eli asettamalla lähteen intensiteetti niin alhaiseksi, että jokainen hiukkanen on "lennossa" yksinään ja voi vain häiritä itse. Tässä tapauksessa meillä on houkutus kysyä itseltämme, kumman kahdesta raosta partikkeli "todella" kulkee. Huomaa, että kaksi eri hiukkasta eivät luo häiriökuviota. Mikä on häiriöilmiön selittämisen mysteeri, epäjohdonmukaisuus, absurdi? Ne eroavat silmiinpistävän monien muiden teorioiden ja ilmiöiden paradokseista, kuten erityissuhteellisuusteorian, kvanttiteleportaation, takertuneiden kvanttihiukkasten paradokseista ja muista. Ensi silmäyksellä häiriön selitykset ovat yksinkertaisia ​​ja ilmeisiä. Tarkastellaan näitä selityksiä, jotka voidaan jakaa kahteen luokkaan: selitykset aaltonäkökulmasta ja selitys korpuskulaarisesta (kvantti) näkökulmasta. Ennen kuin aloitamme analyysin, huomaamme, että interferenssiilmiön paradoksaalisuuden, epäjohdonmukaisuuden ja absurdiuden alla tarkoitamme tämän kvanttimekaanisen ilmiön kuvauksen yhteensopimattomuutta muodollisen logiikan ja terveen järjen kanssa. Tässä artikkelissa kerrotaan näiden käsitteiden merkityksestä, jossa käytämme niitä tässä.

Häiriö aaltonäkökulmasta

Yleisin ja moitteeton on kaksoisrakokokeen tulosten selitys aallon näkökulmasta:
"Jos aaltojen kulkemien etäisyyksien ero on puolet parittomasta määrästä aallonpituuksia, niin yhden aallon aiheuttamat värähtelyt saavuttavat harjan sillä hetkellä, kun toisen aallon värähtelyt saavuttavat aallonpohjan, ja siksi yksi aalto vähentää toisen aiheuttamaa häiriötä ja saattaa jopa poistaa sen kokonaan. Tämä on havainnollistettu kuvassa 2, joka esittää kaavion kaksirakoisesta kokeesta, jossa lähteestä A lähtevät aallot voivat saavuttaa vain linjan BC. seula kulkemalla toisen lähteen ja näytön välissä olevan esteen raosta H1 tai H2. X BC-viivalla, polun pituusero on yhtä suuri kuin AH1X - AH2X; jos se on yhtä suuri kuin aallonpituuksien kokonaisluku , häiriö pisteessä X on suuri; jos se on puolet parittomasta määrästä aallonpituuksia, häiriö pisteessä X on pieni. Kuvassa aallon intensiteetin riippuvuus pisteen sijainnista viivalla BC , joka liittyy näiden pisteiden värähtelyjen amplitudeihin.

Kuva 2. Häiriökuvio aallon näkökulmasta

Vaikuttaa siltä, ​​että häiriöilmiön kuvaus aaltonäkökulmasta ei ole millään tavalla ristiriidassa logiikan tai terveen järjen kanssa. Fotonia pidetään kuitenkin itse asiassa kvanttina hiukkanen . Jos sillä on aalto-ominaisuuksia, sen on silti pysyttävä itsestään - fotonina. Muutoin vain yhden aallon huomioimalla ilmiön tuhoamme fotonin osana fyysistä todellisuutta. Tämän huomion perusteella käy ilmi, että fotonia sellaisenaan ... ei ole olemassa! Fotonilla ei ole vain aaltoominaisuuksia - tässä se on aalto, jossa ei ole mitään hiukkasesta. Muuten aallon halkeamisen hetkellä meidän on myönnettävä, että puoli hiukkasta kulkee jokaisen raon läpi - fotoni, puoli fotoni. Mutta sitten kokeiden, jotka pystyvät "saappaamaan" nämä puolifotonit, pitäisi olla mahdollisia. Kukaan ei kuitenkaan ole koskaan onnistunut rekisteröimään näitä samoja puolifotoneja. Joten häiriöilmiön aaltotulkinta sulkee pois sen ajatuksen, että fotoni on hiukkanen. Siksi fotonin pitäminen hiukkasena tässä tapauksessa on absurdia, epäloogista, terveen järjen vastaista. Loogisesti pitäisi olettaa, että fotoni lentää pisteestä A hiukkasena. Lähestyessään estettä hän yhtäkkiä on kääntymässä aaltoon! Kulkee halkeamien läpi kuin aalto ja jakautuu kahteen puroon. Muuten meidän on uskottava siihen koko hiukkanen kulkee kahden raon läpi samanaikaisesti, koska oletetaan erottaminen meillä ei ole oikeutta jakaa sitä kahteen hiukkaseen (puoleen). Sitten taas kaksi puoliaaltoa kytkeä kokonaiseksi hiukkaseksi. Jossa ei ole olemassa ei mitenkään tukahduttaa yhtä puoliaalloista. Se näyttää olevan kaksi puoliaaltoja, mutta kukaan ei onnistunut tuhoamaan yhtä niistä. Joka kerta, kun jokainen näistä puoliaalloista rekisteröinnin aikana osoittautuu koko fotoni. Osa on aina poikkeuksetta kokonaisuus. Toisin sanoen ajatuksen fotonista aallona pitäisi mahdollistaa mahdollisuus "kiinni" jokainen puoliaalto täsmälleen fotonin puolikkaana. Mutta niin ei tapahdu. Puolet fotonista kulkee jokaisen raon läpi, mutta vain koko fotoni rekisteröidään. Onko puolikas yhtä kuin kokonaisuus? Tulkinta fotonihiukkasen samanaikaisesta läsnäolosta kahdessa paikassa yhtä aikaa ei näytä paljon loogisemmalta ja järkevämmältä. Muista, että aaltoprosessin matemaattinen kuvaus vastaa täysin poikkeuksetta kaikkien kahden raon häiriökokeiden tuloksia.

Häiriö korpuskulaarisesta näkökulmasta

Korpuskulaarisesta näkökulmasta on kätevää selittää fotonin "puoliskojen" liikettä monimutkaisten funktioiden avulla. Nämä funktiot ovat peräisin kvanttimekaniikan peruskäsityksestä - kvanttihiukkasen (tässä - fotoni) tilavektorista, sen aaltofunktiosta, joilla on toinen nimi - todennäköisyysamplitudi. Todennäköisyys, että fotoni osuu tiettyyn pisteeseen näytöllä (valokuvalevyllä) kaksirakoisessa kokeessa, on yhtä suuri kuin kokonaisaaltofunktion neliö kahdelle mahdolliselle fotoniradalle, jotka muodostavat tilojen superposition. "Kun neliöimme kahden kompleksiluvun w ja z summan w + z, emme yleensä saa vain näiden lukujen moduulien neliöiden summaa, vaan on olemassa ylimääräinen "korjaustermi": |w + z| 2 = |w| 2 + |z |2 + 2|w||z|cos θ, missä θ on kulma, joka muodostuu Argandin tason origosta pisteisiin z ja w suuntautuvien suuntien avulla... Se on korjaustermi 2|w||z|cos θ, joka kuvaa kvanttimekaanisten vaihtoehtojen välistä kvanttihäiriötä". Matemaattisesti kaikki on loogista ja selvää: monimutkaisten lausekkeiden laskentasääntöjen mukaan saamme juuri sellaisen aaltoilevan häiriökäyrän. Täällä ei vaadita tulkintoja, selityksiä - vain rutiininomaisia ​​matemaattisia laskelmia. Mutta jos yrität kuvitella, miten loppujen lopuksi, mitä polkua, mitä lentoratoja fotoni (tai elektroni) liikkui ennen kuin kohtasi näytön, yllä oleva kuvaus ei anna sinun nähdä: "Tästä syystä väite, että elektronit kulkevat joko aukon 1 läpi. tai raon 2 läpi on virheellinen. Ne kulkevat molempien rakojen läpi samanaikaisesti. Ja hyvin yksinkertainen matemaattinen laitteisto, joka kuvaa tällaista prosessia, antaa ehdottoman tarkan sopivuuden kokeen kanssa ". Matemaattiset lausekkeet, joissa on monimutkaisia ​​funktioita, ovat todellakin yksinkertaisia ​​ja selkeitä. Ne kuvaavat kuitenkin vain prosessin ulkoista ilmentymää, vain sen tulosta, sanomatta mitään siitä, mitä tapahtuu fyysisessä mielessä. Terveen järjen näkökulmasta on mahdotonta kuvitella yhtenä hiukkasena, vaikka sillä ei olekaan todellisia pistekokoja, mutta silti sitä rajoittaa yksi erottamaton tilavuus, on mahdotonta kulkea samanaikaisesti kahden reiän läpi, jotka eivät ole yhteydessä toisiinsa. Esimerkiksi ilmiötä analysoiva Sudbury kirjoittaa: "Häiriökuvio itsessään ilmaisee myös epäsuorasti tutkittavien hiukkasten korpuskulaarisen käyttäytymisen, koska itse asiassa se ei ole jatkuvaa, vaan muodostuu kuvana tv-ruudulla monista luoduista pisteistä. yksittäisten elektronien välähdyksistä. Mutta on täysin mahdotonta selittää tätä interferenssikuviota sillä oletuksella, että jokainen elektroneista kulki joko toisen tai toisen raon läpi. Hän tulee samaan johtopäätökseen yhden hiukkasen samanaikaisen kahden raon läpi kulkemisen mahdottomuudesta: "hiukkanen täytyy kulkea joko yhden tai toisen raon läpi", mikä merkitsee sen ilmeistä korpuskulaarista rakennetta. Hiukkanen ei voi kulkea kahden raon läpi samanaikaisesti, mutta se ei voi kulkea kummankaan tai toisen läpi. Elektroni on epäilemättä hiukkanen, kuten osoituksena ruudun välähdysten pisteistä. Ja tämä hiukkanen ei epäilemättä voinut kulkea vain yhden raon läpi. Lisäksi elektroni ei epäilemättä jakaantunut kahteen osaan, kahteen puolikkaaseen, joista kumpikin tässä tapauksessa olisi pitänyt olla puolet elektronin massasta ja puolet varauksesta. -elektroneja ei ole koskaan havainnut kukaan. Tämä tarkoittaa, että elektroni ei voinut kahteen osaan jakautuneena, kaksihaaraisena ylittää samanaikaisesti molempia rakoja. Se, kuten olemme selitetty, pysyen ehjänä, samanaikaisesti kulkee kahden eri raon läpi. Se ei jakaannu kahteen osaan, vaan kulkee samanaikaisesti kahden raon läpi. Tämä on järjetöntä kvanttimekaanista (korpuskulaarista) kuvausta fysikaalisesta interferenssistä kahdessa raossa. Muista, että matemaattisesti tämä prosessi on kuvattu virheettömästi. Mutta fyysinen prosessi on täysin epälooginen, vastoin tervettä järkeä. Ja kuten tavallista, syynä on maalaisjärki, joka ei voi ymmärtää, miten se on: sitä ei jaettu kahteen, vaan se pääsi kahteen paikkaan. Toisaalta on myös mahdotonta olettaa päinvastaista: fotoni (tai elektroni), jollain tuntemattomalla tavalla, silti kulkee toisen kahdesta raosta. Miksi sitten hiukkanen osuu tiettyihin pisteisiin ja välttää muita? Kuten hän tietäisi rajoitetuista alueista. Tämä on erityisen ilmeistä, kun hiukkanen häiritsee itseään pienillä virtausnopeuksilla. Tässä tapauksessa on silti tarpeen ottaa huomioon hiukkasen kulumisen samanaikaisuus molempien rakojen läpi. Muuten hiukkasta olisi pidettävä lähes rationaalisena olentona, jolla on ennakoinnin lahja. Kokeet transit- tai poissulkemisilmaisimilla (se, että hiukkanen ei ole kiinnitetty lähelle yhtä rakoa, tarkoittaa, että se on kulkenut toisen läpi) eivät selvennä kuvaa. Ei ole olemassa järkeviä selityksiä sille, kuinka ja miksi yksi integraalinen hiukkanen reagoi toisen raon läsnäoloon, jonka läpi se ei kulkenut. Jos hiukkasta ei ole rekisteröity lähelle yhden raoista, se on kulkenut toisen läpi. Mutta tässä tapauksessa se voi hyvinkin päästä näytön "kiellettyyn" pisteeseen, eli siihen pisteeseen, että se ei olisi koskaan osunut, jos toinen paikka olisi auki. Vaikka näyttää siltä, ​​että mikään ei saisi estää näitä viivästymättömiä hiukkasia luomasta "puolikasta" häiriökuviota. Näin ei kuitenkaan tapahdu: jos yksi aukoista on kiinni, hiukkaset näyttävät saavan "passin" päästäkseen näytön "kielletyille" alueille. Jos molemmat raot ovat auki, yhden raon läpi väitetysti kulkenut hiukkanen ei pääse näille "kielletyille" alueille. Hän näyttää tuntevan, kuinka toinen aukko "näyttää" häntä ja estää liikkeen tiettyihin suuntiin. On tunnustettu, että interferenssiä esiintyy vain kokeissa aallolla tai hiukkasilla, jotka ilmenevät tässä kokeessa vain aallon ominaisuudet. Jollain maagisella tavalla hiukkanen paljastaa aalto- tai korpuskulaariset sivunsa kokeilijalle ja muuttaa niitä liikkeellä, lennon aikana. Jos absorboija sijoitetaan välittömästi yhden raon jälkeen, hiukkanen aallon muodossa kulkee molempien rakojen läpi absorboijaan asti ja jatkaa sitten lentoaan hiukkasena. Tässä tapauksessa absorboija, kuten käy ilmi, ei ota edes pientä osaa energiastaan ​​hiukkasesta. Vaikka on selvää, että ainakin osan hiukkasesta piti silti kulkea tukkeutuneen raon läpi. Kuten näette, mikään fysikaalisen prosessin harkituista selityksistä ei kestä kritiikkiä loogisesta näkökulmasta ja terveen järjen näkökulmasta. Tällä hetkellä vallitseva korpuskulaarinen-aaltodualismi ei edes osittain salli häiriöiden hillitsemistä. Fotonilla ei vain ole korpuskulaarisia tai aaltoominaisuuksia. Hän näyttää ne samanaikaisesti, ja nämä ilmenemismuodot ovat toisiaan sulkea pois toisiaan. Yhden puoliaallon "sammutus" muuttaa fotonin välittömästi hiukkaseksi, joka "ei osaa" luoda interferenssikuviota. Päinvastoin, kaksi avointa rakoa muuttaa fotonin kahdeksi puoliaaltoksi, jotka sitten yhdistettynä kokonaiseksi fotoniksi osoittaen jälleen kerran aallon materialisoitumisen salaperäisen menettelyn.

Kokeet, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin kaksoisrakokoe

Kahden raon kokeessa on jonkin verran vaikeaa kokeellisesti kontrolloida hiukkasten "puoliskojen" liikeradat, koska raot ovat suhteellisen lähellä toisiaan. Samaan aikaan on olemassa samanlainen, mutta havainnollistavampi koe, joka mahdollistaa fotonin "erottamisen" kahta selvästi erotettavaa liikerataa pitkin. Tässä tapauksessa sen ajatuksen järjettömyys, että fotoni kulkee samanaikaisesti kahden kanavan läpi, tulee entistä selvemmäksi, joiden välissä voi olla metrejä tai enemmän. Tällainen koe voidaan suorittaa käyttämällä Mach-Zehnder-interferometriä. Tässä tapauksessa havaitut vaikutukset ovat samanlaisia ​​kuin kaksirakoisessa kokeessa havaitut. Näin Belinsky kuvailee niitä: "Otetaan koe Mach-Zehnder-interferometrillä (kuva 3). Käytämme siihen yhden fotonin tilaa ja poistamme ensin toisen valoilmaisimien edessä sijaitsevan säteenjakajan. Ilmaisimet rekisteröi yksittäisiä valokuvia joko yhteen tai toiseen kanavaan, eikä koskaan molempiin samanaikaisesti, koska sisääntulossa on vain yksi fotoni.

Kuva 3. Mach-Zehnder-interferometrin kaavio.

Otetaan säteenjakaja takaisin. Ilmaisimien valolaskennan todennäköisyys kuvataan funktiolla 1 + cos(Ф1 - Ф2), jossa Ф1 ja Ф2 ovat vaiheviiveet interferometrin haaroissa. Merkki riippuu siitä, mikä ilmaisin tallentaa. Tätä harmonista funktiota ei voida esittää kahden todennäköisyyden Р(Ф1) + Р(Ф2) summana. Näin ollen ensimmäisen säteenjakajan jälkeen fotoni on läsnä ikään kuin molemmissa interferometrin käsivarsissa samanaikaisesti, vaikka kokeen ensimmäisessä näytöksessä se oli vain yhdessä käsivarressa. Tätä epätavallista käyttäytymistä avaruudessa kutsutaan kvanttiepälokaalisuudeksi. Sitä ei voida selittää tavallisten terveen järjen spatiaalisten intuitioiden näkökulmasta, joita yleensä esiintyy makrokosmuksessa". Jos molemmat polut ovat fotonille vapaita sisääntulossa, niin lähdössä fotoni käyttäytyy kuin kaksoisraossa. kokeilu: se voi ohittaa toisen peilin vain yhtä polkua pitkin - häiritsee joitakin omiaan Jos toinen polku on suljettu, niin fotoni saapuu yksin ja ohittaa toisen peilin mihin tahansa suuntaan. on sijoitettava lähelle toisiaan, jotta fotoni voi kulkea niiden läpi samanaikaisesti. Ymmärtääksesi kuinka kvanttihiukkanen voi olla "kahdessa paikassa kerralla" riippumatta siitä, kuinka kaukana toisistaan ​​paikat ovat, harkitse kokeellista järjestelyä, joka poikkeaa hieman kaksoisrakokokeesta. Kuten ennenkin, meillä on lamppu, joka lähettää monokromaattista valoa, yksi fotoni kerrallaan; mutta sen sijaan, että johtaisimme valoa kahden raon läpi, heijastetaan se puolihopeasta peilistä, joka on kallistettu säteeseen 45 asteen kulmassa.

Kuva 4. Aaltofunktion kahta huippua ei voida pitää pelkkänä todennäköisyyspainotuksena fotonin paikantamiselle jossakin paikassa. Fotonin kulkemat kaksi polkua voidaan saada häiritsemään toisiaan.

Peilin kohtaamisen jälkeen fotonin aaltofunktio jaetaan kahteen osaan, joista toinen heijastuu sivulle ja toinen jatkaa etenemistä samaan suuntaan, johon fotoni alun perin liikkui. Kuten kahdesta raosta nousevan fotonin tapauksessa, aaltofunktiossa on kaksi huippua, mutta nyt nämä huiput eroavat toisistaan ​​suuremmalla etäisyydellä - yksi huippu kuvaa heijastunutta fotonia, toinen peilin läpi kulkenutta fotonia. Lisäksi ajan myötä huippujen välinen etäisyys kasvaa ja kasvaa loputtomasti. Kuvittele, että nämä kaksi aaltofunktion osaa menevät avaruuteen ja että odotamme koko vuoden. Silloin fotonin aaltofunktion kaksi huippua ovat valovuoden päässä toisistaan. Jotenkin fotoni päätyy kahteen paikkaan kerralla, joita erottaa yhden valovuoden etäisyys! Onko mitään syytä ottaa tällainen kuva vakavasti? Emmekö voi ajatella, että fotoni on jotain, jolla on 50 prosentin mahdollisuus olla yhdessä paikassa ja 50 prosentin todennäköisyydellä jossain muualla! Ei, se on mahdotonta! Riippumatta siitä, kuinka kauan fotoni on ollut liikkeessä, on aina mahdollista, että kaksi fotonisäteen osaa heijastuu takaisin ja kohtaavat, mikä johtaa häiriövaikutuksiin, joita ei voisi johtua kahden vaihtoehdon todennäköisyyspainoista. Oletetaan, että jokainen fotonisäteen osa kohtaa polullaan täysin hopeoidun peilin, joka on kallistettu sellaiseen kulmaan, että molemmat osat saatetaan yhteen, ja että toinen puoli hopeoitu peili asetetaan kahden osan kohtaamiskohtaan kallistettuna sama kulma kuin ensimmäinen peili. Olkoon kaksi valokennoa niille suorille viivoille, joita pitkin fotonisäteen osat etenevät (kuva 4). Mitä löydämme? Jos olisi totta, että fotoni seuraa yhtä reittiä 50 %:n todennäköisyydellä ja toista 50 %:n todennäköisyydellä, niin havaitsisimme, että molemmat ilmaisimet havaitsivat kumpikin fotonin 50 %:n todennäköisyydellä. Todellisuudessa tapahtuu kuitenkin jotain muuta. Jos kaksi vaihtoehtoista reittiä ovat täsmälleen yhtä pitkiä, fotoni osuu 100 %:n todennäköisyydellä ilmaisimeen A, joka sijaitsee sillä suoralla linjalla, jota pitkin fotoni alun perin liikkui, ja todennäköisyydellä 0 mihin tahansa muuhun detektoriin B. toisin sanoen fotoni osuu luotettavasti ilmaisimeen A! Tällaista koetta ei tietenkään ole koskaan suoritettu valovuoden luokkaa oleville etäisyyksille, mutta yllä muotoiltu tulos ei herätä vakavia epäilyksiä (perinteistä kvanttimekaniikkaa noudattaville fyysikoille! ) Tämän tyyppisiä kokeita on itse asiassa tehty useiden metrien luokkaa oleville etäisyyksille, ja tulokset ovat täysin yhtäpitäviä kvanttimekaanisten ennusteiden kanssa. Mitä voidaan nyt sanoa fotonin olemassaolon todellisuudesta ensimmäisen ja viimeisen puoliksi heijastavan peilin tapaamisen välillä? Väistämätön johtopäätös ehdottaa itseään, jonka mukaan fotonin täytyy jossain mielessä todella käydä läpi molemmat reitit kerralla! Sillä jos absorboiva näyttö sijoitettaisiin jommankumman reitin polulle, fotonin todennäköisyys osua ilmaisimeen A tai B olisi sama! Mutta jos molemmat reitit ovat avoimia (molemmat samanpituisia), fotoni voi saavuttaa vain A:n. Yhden reiteistä estäminen sallii fotonin saavuttaa ilmaisimen B! Jos molemmat reitit ovat avoimia, fotoni jotenkin "tietää", ettei se saa osua ilmaisimeen B, ja siksi sen on pakko seurata kahta reittiä kerralla. Huomaa myös, että lause "sijaitsee kahdessa määrätyssä paikassa kerralla" ei täysin karakterisoi fotonin tilaa: meidän on erotettava esimerkiksi tila ψ t + ψ b tilasta ψ t - ψ b (tai, esimerkiksi tilasta ψ t + iψ b, jossa ψ t ja ψ b viittaavat nyt fotonin asemiin kummallakin reitillä (vastaavasti "lähetetty" ja "heijastettu"!). Se on tällainen ero. joka määrittää, saavuttaako fotoni luotettavasti ilmaisimen A siirtyen toiseen puoli hopeoituun peiliin vai varmasti saavuttaako ilmaisimen B (tai se osuu ilmaisimiin A ja B jollain keskimääräisellä todennäköisyydellä.) Tämä kvanttitodellisuuden salaperäinen piirre, joka on se, että meidän on vakavasti otettava huomioon, että hiukkanen voi "olla kahdessa paikassa kerralla" eri tavoin ", johtuu siitä, että meidän on laskettava kvanttitilat yhteen käyttämällä kompleksiarvoisia painoja muiden kvanttitilojen saamiseksi. "Ja jälleen, kuten näemme, matemaattisen formalismin pitäisi ikään kuin vakuuttaa meidät siitä, että hiukkanen on kahdessa paikassa kerralla. Se on hiukkanen, ei aalto. Tätä ilmiötä kuvaaville matemaattisille yhtälöille ei tietenkään voi olla mitään väitteitä. Niiden tulkinta terveen järjen näkökulmasta aiheuttaa kuitenkin vakavia vaikeuksia ja vaatii käsitteiden "taika", "ihme" käyttöä.

Häiriön rikkomisen syyt - tieto hiukkasen reitistä

Yksi pääkysymyksistä tarkasteltaessa kvanttihiukkasen häiriöilmiötä on kysymys häiriön rikkomisen syystä. Se, miten ja milloin häiriökuvio ilmaantuu, on yleensä ymmärrettävää. Mutta näissä tunnetuissa olosuhteissa häiriökuvio ei joskus kuitenkaan näy. Jokin estää sen tapahtumisen. Zarechny muotoilee tämän kysymyksen näin: "mitä on välttämätöntä havaita tilojen superpositiota, interferenssimallia? Vastaus tähän kysymykseen on melko selvä: superpositiota tarkkailemaan, meidän ei tarvitse kiinnittää objektin tilaa. Kun katsomme elektronia, huomaamme sen kulkevan joko yhden reiän läpi tai toisen läpi. Näillä kahdella tilassa ei ole superpositiota! Ja kun emme katso sitä, se kulkee samanaikaisesti kahden raon läpi ja niiden jakautuminen näyttö ei ole ollenkaan sama kuin katsoessamme niitä!". Eli häiriön rikkominen johtuu siitä, että on olemassa tietoa hiukkasen liikeradalta. Jos tiedämme hiukkasen liikeradan, häiriökuviota ei synny. Bacciagaluppi tekee samanlaisen johtopäätöksen: on tilanteita, joissa häiriötermiä ei noudateta, ts. jossa klassinen todennäköisyyksien laskentakaava toimii. Tämä tapahtuu, kun suoritamme rakoilmaisun, riippumatta siitä, uskommeko mittauksen johtuvan aaltofunktion "todellisesta" romahtamisesta (eli vain siitä, että yksi mitataan ja jättää jäljen näyttöön). Lisäksi ei vain hankittu tieto järjestelmän tilasta loukkaa häiriötä, vaan jopa potentiaalia kyky hankkia tämä tieto on ylivoimainen syy häiriöön. Ei itse tieto, vaan perustavanlaatuinen tilaisuus selvittää hiukkasen tulevassa tilassa tuhota häiriöt. Tämän osoittaa erittäin selvästi Tsypenyukin kokeilu: "Rubidiumatomien säde vangitaan magneto-optiseen ansaan, se jäähdytetään laserilla ja sitten atomipilvi vapautuu ja putoaa gravitaatiokentän vaikutukseen. Itse asiassa , atomien diffraktio sinimuotoisessa diffraktiohilassa tapahtuu samalla tavalla kuin valo taittuu ultraääniaaltossa nesteessä. Tuleva säde A (sen nopeus vuorovaikutusalueella on vain 2 m/s) jaetaan ensin kahdeksi säteeksi B ja C , osuu sitten toiseen valohilaan, minkä jälkeen muodostuu kaksi paria säteitä (D, E) ja (F, G). Nämä kaksi päällekkäistä sädeparia kaukokentässä muodostavat standardin häiriökuvion, joka vastaa valon diffraktiota. atomit kahdella raolla, jotka sijaitsevat etäisyydellä d, joka on yhtä suuri kuin säteiden poikittaisdivergentti ensimmäisen hilan jälkeen". Kokeen aikana atomit "merkittiin" ja tästä merkistä piti määrittää tarkasti, millä liikeradalla ne liikkuivat ennen häiriökuvion muodostumista: elektroniset tilat |2> ja |3>: säde B sisältää pääasiassa atomeja tilassa |2>, säde C - atomit tilassa |3>. On vielä kerran korostettava, että atomin liikemäärässä ei tapahdu käytännössä mitään muutosta tällaisen leimauksen aikana.Kun mikroaaltosäteily, joka merkitsee atomeja häiritseväksi säteet, kytketään päälle, häiriökuvio katoaa kokonaan.. On korostettava, että tietoa ei luettu, sisäistä elektronista tilaa ei määritetty. Tietoa atomien liikeradasta vain tallennettiin, atomit muistivat, mihin suuntaan ne liikkuivat ". Näin ollen näemme, että jopa potentiaalisen mahdollisuuden luominen häiritsevien hiukkasten liikeradan määrittämiseen tuhoaa interferenssikuvion. Hiukkanen ei vain voi esiintyä samanaikaisesti aalto- ja korpuskulaariset ominaisuudet, mutta nämä ominaisuudet eivät ole edes osittain yhteensopivia: joko hiukkanen käyttäytyy täysin aallon tavoin tai täysin kuin paikallinen hiukkanen. Jos "säädämme" hiukkasen korpuskkeliksi asettamalla sen johonkin tilaan, joka on ominaista kudokselle, silloin kun suoritamme kokeen paljastaaksemme sen aaltoominaisuudet, kaikki asetuksemme tuhoutuvat. Huomaa, että tämä hämmästyttävä häiriön ominaisuus ei ole ristiriidassa logiikan tai terveen järjen kanssa.

Kvantosentrinen fysiikka ja Wheeler

Moderniuden kvanttimekaanisen järjestelmän keskellä on kvantti, ja sen ympärillä, kuten Ptolemaioksen geosentrisessä järjestelmässä, kvanttitähdet ja kvanttiaurinko pyörivät. Ehkä yksinkertaisimman kvanttimekaanisen kokeen kuvaus osoittaa, että kvanttiteorian matematiikka on virheetöntä, vaikka prosessin varsinaisen fysiikan kuvaus siitä puuttuu kokonaan. Päähenkilö teoria - kvantti vain paperilla, kaavoissa sillä on kvantin, hiukkasen ominaisuudet. Kokeissa se ei kuitenkaan toimi ollenkaan hiukkasen tavoin. Hän osoittaa kykynsä jakaa kahteen osaan. Hänellä on jatkuvasti erilaisia ​​mystisiä ominaisuuksia ja sitä verrataan jopa satuhahmoihin: "Tänä aikana fotoni on "suuri savuinen lohikäärme", joka on terävä vain häntästään (säteenjakajassa 1) ja jalassa, jossa se puree. ilmaisin" (Wheeler). Kukaan ei ole koskaan löytänyt näitä osia, Wheelerin "suuren tulta hengittävän lohikäärmeen" puolikkaita, ja ominaisuudet, jotka näillä kvanttien puoliskoilla pitäisi olla, ovat ristiriidassa kvanttien teorian kanssa. Toisaalta kvantit eivät toimi aivan kuten aallot. Kyllä, ne näyttävät "osaavan hajota" osiin. Mutta aina, millä tahansa yrityksellä rekisteröidä ne, ne sulautuvat välittömästi yhdeksi aalloksi, joka yhtäkkiä osoittautuu hiukkaseksi, joka on romahtanut pisteeksi. Lisäksi yritykset pakottaa hiukkanen osoittamaan vain aalto- tai vain korpuskulaarisia ominaisuuksia epäonnistuvat. Mielenkiintoinen muunnelma hämmentäviä häiriökokeita ovat Wheelerin viivästetty valintakokeet:

Kuva 5. Viivästetty perusvalinta

1. Fotoni (tai mikä tahansa muu kvanttihiukkanen) lähetetään kohti kahta rakoa. 2. Fotoni kulkee rakojen läpi ilman havaitsemista (havaintoja), yhden raon tai toisen raon tai molempien rakojen läpi (loogisesti nämä ovat kaikki mahdollisia vaihtoehtoja). Häiriöiden saamiseksi oletamme, että "jonkin" täytyy kulkea molempien rakojen läpi; Saadaksemme hiukkasten jakautumisen oletetaan, että fotonin täytyy kulkea joko yhden tai toisen raon läpi. Minkä valinnan fotoni tekeekin, sen "pitäisi" tehdä se heti, kun se kulkee rakojen läpi. 3. Kulkiessaan rakojen läpi fotoni liikkuu kohti takaseinää. Meillä on kaksi eri tavoilla fotonien havaitseminen "takaseinässä". 4. Ensinnäkin meillä on näyttö (tai mikä tahansa muu tunnistusjärjestelmä, joka pystyy erottamaan tulevan fotonin vaakakoordinaatin, mutta ei pysty määrittämään, mistä fotoni on peräisin). Suojus voidaan irrottaa katkonuolen osoittamalla tavalla. Se voidaan poistaa nopeasti, erittäin nopeasti, Sen jälkeen kun fotoni on ohittanut kaksi rakoa, mutta ennen kuin fotoni saavuttaa näytön tason. Toisin sanoen näyttö voidaan poistaa sen ajan kuluessa, jolloin fotoni siirtyy alueelle 3. Tai voimme jättää näytön paikoilleen. Tämä on kokeilijan valinta, joka lykätty siihen hetkeen asti, jolloin fotoni kulki raon (2) läpi, riippumatta siitä, miten se teki sen. 5. Jos näyttö poistetaan, löydämme kaksi teleskooppia. Teleskoopit ovat erittäin hyvin keskittyneet tarkkailemaan vain kapeita avaruuden alueita vain yhden raon ympärillä. Vasen teleskooppi tarkkailee vasenta rakoa; oikea kaukoputki tarkkailee oikeaa rakoa. (Kaukoputken mekanismi/metafora varmistaa, että jos katsomme kaukoputken läpi, näemme valon välähdyksen vain, jos fotoni on välttämättä kulkenut - kokonaan tai ainakin osittain - sen raon läpi, johon kaukoputki on fokusoitu; muuten me Niin kun tarkkailemme fotonia kaukoputkella, saamme "kumpaan suuntaan" tietoa tulevasta fotonista.) Kuvittele nyt, että fotoni on matkalla alueelle 3. Fotoni on jo kulkenut rakojen läpi. Meillä on edelleen mahdollisuus valita esimerkiksi jättää näyttö paikoilleen; tässä tapauksessa emme tiedä minkä raon läpi fotoni kulki. Tai voimme päättää poistaa näytön. Jos poistamme näytön, odotamme näkevän salaman yhdessä tai toisessa kaukoputkessa (tai molemmissa, vaikka näin ei koskaan tapahdu) jokaista lähetettyä fotonia kohden. Miksi? Koska fotonin täytyy kulkea joko toisen tai toisen tai molempien rakojen läpi. Tämä käyttää kaikki mahdollisuudet loppuun. Teleskooppeja tarkasteltaessa meidän pitäisi nähdä jokin seuraavista: vasemmassa kaukoputkessa välähtää ja oikealla ei välähdystä, mikä osoittaa, että fotoni kulki vasemman raon läpi; tai salama oikeassa kaukoputkessa ja ei salamaa vasemmassa kaukoputkessa, mikä osoittaa, että fotoni kulki oikeanpuoleisen raon läpi; tai heikkoja puolitehoisia välähdyksiä molemmista kaukoputkesta, mikä osoittaa, että fotoni kulki molempien rakojen läpi. Nämä ovat kaikki mahdollisuuksia. Kvanttimekaniikka kertoo, mitä saamme näytölle: 4r-käyrän, joka on täsmälleen sama kuin kahden rakoistamme tulevan symmetrisen aallon interferenssi. Kvanttimekaniikka sanoo myös, että kun tarkkailemme fotoneja kaukoputkella, saamme: 5r käyrän, joka vastaa täsmälleen pistehiukkasia, jotka ovat kulkeneet yhden tai toisen raon läpi ja osuneet sopivaan teleskooppiin. Kiinnitäkäämme huomiota eroihin kokeellisen kokoonpanomme kokoonpanoissa, jotka määräytyvät valintamme mukaan. Jos päätämme jättää näytön paikoilleen, saamme hiukkasjakauman, joka vastaa kahden hypoteettisen rakoaallon interferenssiä. Voisimme sanoa (tosin hyvin vastahakoisesti), että fotoni kulki lähteestään näytölle molempien rakojen kautta. Toisaalta, jos päätämme poistaa näytön, saamme hiukkasjakauman, joka on yhdenmukainen kahden maksimin kanssa, jotka saadaan, jos tarkkailemme pistehiukkasen liikettä lähteestä yhden raon kautta vastaavaan teleskooppiin. Hiukkanen "näkyy" (näemme salaman) yhdessä tai toisessa kaukoputkessa, mutta ei missään muussa välissä näytön suunnassa. Yhteenvetona, teemme valinnan - selvitämmekö, minkä raon läpi hiukkanen kulki - valitsemalla vai emme valitse kaukoputkien käyttöä havaitsemiseen. Lykkäämme tätä valintaa siihen hetkeen asti Sen jälkeen kuinka hiukkanen "kulki yhden raon tai molempien rakojen läpi", niin sanotusti. Vaikuttaa paradoksaalliselta, että myöhäinen valintamme vastaanottaa tällaista tietoa vai ei määrittää niin sanotusti, kulkiko hiukkanen yhden raon vai molempien läpi. Jos haluat ajatella niin (enkä suosittele sitä), hiukkanen osoittaa jälkikäteen aaltokäyttäytymistä, jos päätät käyttää näyttöä; myös hiukkanen näyttää jälkikäyttäytymistä pisteobjektina, jos päätät käyttää kaukoputkia. Siten viivästynyt valintamme hiukkasen rekisteröinnistä näyttäisi määrittävän sen, kuinka hiukkanen itse asiassa käyttäytyi ennen rekisteröintiä.
(Ross Rhodes, Wheeler's Classic Delayed Choice Experiment, kääntänyt P. V. Kurakin,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm). Kvanttimallin epäjohdonmukaisuus edellyttää kysymyksen "Ehkä se vielä pyörii?" Vastaako korpuskulaaristen aaltojen dualismin malli todellisuutta? Näyttää siltä, ​​​​että kvantti ei ole hiukkanen eikä aalto.

Miksi pallo pomppii?

Mutta miksi meidän pitäisi pitää häiriön arvoitusta fysiikan pääarvona? Fysiikassa, muissa tieteissä ja elämässä on monia mysteereitä. Mitä erityistä häiriöissä on? Ympäröivässä maailmassa on monia ilmiöitä, jotka vain ensi silmäyksellä näyttävät ymmärrettäviltä, ​​selitetyiltä. Mutta kannattaa käydä askel askeleelta läpi nämä selitykset, kun kaikki menee sekaisin, syntyy umpikuja. Miksi ne ovat häiriöitä pahempia, vähemmän salaperäisiä? Ajatellaanpa esimerkiksi niin tuttua ilmiötä, johon jokainen on elämässään törmännyt: asfaltille heitetyn kumipallon pomppimista. Miksi hän pomppii osuessaan asfalttiin? On selvää, että kun osuu asfalttiin, pallo vääntyy ja puristuu. Samaan aikaan siinä olevan kaasun paine kasvaa. Yrittääkseen suoristaa, palauttaa muotonsa pallo painaa asfalttia ja hylkii siitä. Siinä näyttää olevan kaikki, hypyn syy on selvitetty. Katsotaanpa kuitenkin tarkemmin. Yksinkertaisuuden vuoksi jätämme pois kaasun puristusprosessit ja pallon muodon palauttamisen. Siirrytään suoraan prosessin tarkasteluun pallon ja asfaltin kosketuspisteessä. Pallo pomppii pois asfaltilta, koska kaksi pistettä (asfaltilla ja pallolla) ovat vuorovaikutuksessa: kumpikin painaa toista, hylkii sitä. Täällä näyttää olevan kaikki yksinkertaista. Mutta kysykäämme itseltämme: mitä tämä paine on? Miltä näyttää"? Tutustutaan aineen molekyylirakenteeseen. Kumimolekyyli, josta pallo on tehty, ja asfaltissa oleva kivimolekyyli painautuvat toisiaan vasten, eli niillä on taipumus työntää toisiaan pois. Ja taas kaikki näyttää olevan yksinkertaista, mutta herää uusi kysymys: mikä on syy, lähde "voima"-ilmiöön, joka pakottaa jokaisen molekyylin siirtymään pois, kokemaan pakkoa siirtyä "kilpailijasta"? Ilmeisesti kumimolekyylien atomit hylkivät kiven muodostavat atomit. Jos vielä lyhyempi, yksinkertaisempi, niin yksi atomi hylätään toisesta. Ja vielä: miksi? Siirrytään aineen atomirakenteeseen. Atomit koostuvat ytimistä ja elektronikuorista. Yksinkertaistakaamme ongelmaa uudelleen ja oletetaan (riittävän kohtuullisesti), että atomit hylkivät joko kuorensa tai niiden ytimien avulla, vastauksena uuteen kysymykseen: kuinka tämä hylkiminen oikein tapahtuu? Esimerkiksi elektronikuoret voivat hylkiä identtisten sähkövaraustensa vuoksi, koska samanlaiset varaukset hylkivät. Ja vielä: miksi? Miten tämä tapahtuu? Mikä saa esimerkiksi kaksi elektronia hylkimään toisiaan? Meidän on mentävä yhä syvemmälle aineen rakenteen syvyyksiin. Mutta jo täällä on aivan havaittavissa, että mikä tahansa keksintömme, mikä tahansa uusi selitys fyysistä hylkimismekanismi liukuu kauemmas ja kauemmas kuin horisontti, vaikka muodollinen, matemaattinen kuvaus on aina tarkka ja selkeä. Ja silti tulemme aina näkemään sen poissaolon fyysistä karkotusmekanismin kuvaus ei tee tästä mekanismista, sen välimallista, absurdia, epäloogista, terveen järjen vastaista. Ne ovat hieman yksinkertaistettuja, epätäydellisiä, mutta looginen, järkevä, mielekäs. Tämä on ero häiriön selityksen ja monien muiden ilmiöiden selitysten välillä: häiriön kuvaus on olemukseltaan epäloogista, luonnotonta ja terveen järjen vastaista.

Kvanttikietoutuminen, epälokaliteetti, Einsteinin paikallinen realismi

Harkitse toista ilmiötä, jota pidetään terveen järjen vastaisena. Tämä on yksi luonnon hämmästyttävimmistä mysteereistä - kvanttikietoutuminen (kietoutuminen, kietoutuminen, erottamattomuus, ei-paikallisuus). Ilmiön ydin on se, että kahdella kvanttihiukkasella on vuorovaikutuksen ja myöhemmän erotuksen jälkeen (erottamalla ne avaruuden eri alueille) jonkinlainen informaatioyhteys keskenään. Tunnetuin esimerkki tästä on ns. EPR-paradoksi. Vuonna 1935 Einstein, Podolsky ja Rosen ilmaisivat ajatuksen, että esimerkiksi kaksi sitoutunutta fotonia erottumisprosessissa (laajenemisessa) säilyttävät sellaisen informaatioyhteyden vaikutelman. Tällöin yhden fotonin kvanttitila, esimerkiksi polarisaatio tai spin, voidaan välittömästi siirtää toiseen fotoniin, josta tulee tässä tapauksessa ensimmäisen analogi ja päinvastoin. Kun mittaamme yhdestä hiukkasesta, määritämme välittömästi toisen hiukkasen tilan riippumatta siitä, kuinka kaukana nämä hiukkaset ovat toisistaan. Siten hiukkasten välinen yhteys on pohjimmiltaan ei-paikallinen. Venäläinen fyysikko Doronin muotoilee kvanttimekaniikan epälokaalisuuden olemuksen seuraavasti: "Mitä tulee QM:ssä epälokaalisuudella tarkoitetaan, tiedeyhteisössä uskoakseni tästä asiasta on jonkin verran yksimielisiä mielipiteitä. paikallinen realismi (usein viitataan mm. kuten Einsteinin paikallisuusperiaate.) Paikallisen realismin periaate sanoo, että jos kaksi järjestelmää A ja B ovat spatiaalisesti erotettuja, niin fyysisen todellisuuden täydellisessä kuvauksessa järjestelmässä A suoritettujen toimien ei pitäisi muuttaa järjestelmän B ominaisuuksia." Huomaa, että paikallisen realismin pääasema yllä olevassa tulkinnassa on tilallisesti erillisten järjestelmien keskinäisen vaikutuksen kieltäminen. Einsteinin paikallisen realismin pääasento on kahden spatiaalisesti erillisen järjestelmän vaikutuksen mahdottomuus toisiinsa. Kuvatussa EPR-paradoksissa Einstein oletti hiukkasten tilan epäsuoran riippuvuuden. Tämä riippuvuus muodostuu hiukkasten takertumisen hetkellä ja jatkuu kokeen loppuun asti. Toisin sanoen hiukkasten satunnaiset tilat syntyvät niiden erottumishetkellä. Tulevaisuudessa ne tallentavat sotkeutumalla saadut tilat, ja nämä tilat "tallennettu" joihinkin "lisäparametreilla" kuvattuihin fyysisen todellisuuden elementteihin, koska mittaukset erillään olevista järjestelmistä eivät voi vaikuttaa toisiinsa: "Mutta yksi oletus vaikuttaa minusta kiistattomalta . Järjestelmän S 2 todellinen asioiden tila (tila) ei riipu siitä, mitä järjestelmälle S 1 tehdään "sitallisesti erotettuna." operaatioissa ensimmäisessä järjestelmässä, toisessa järjestelmässä ei saada todellisia muutoksia." Todellisuudessa mittaukset toisistaan ​​etäällä olevissa järjestelmissä vaikuttavat kuitenkin jotenkin toisiinsa. Alain Aspect kuvaili tätä vaikutusta seuraavasti:" i. Fotoni ν 1 , jolla ei ollut selkeästi määriteltyä polarisaatiota ennen mittausta, saa mittauksen aikana saatuun tulokseen liittyvän polarisaation: tämä ei ole yllättävää. ii. Kun tehdään mittaus ν 1:llä, fotoni ν 2, jolla ei ollut tarkkaa polarisaatiota ennen tätä mittausta, projisoidaan polarisaatiotilaan, joka on rinnakkain ν 1:n mittauksen tuloksen kanssa. Tämä on hyvin yllättävää, koska tämä muutos ν 2:n kuvauksessa on hetkellinen, riippumatta ν 1:n ja ν 2:n välisestä etäisyydestä ensimmäisen mittauksen aikana. Tämä kuva on ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa. Einsteinin mukaan tapahtumaan tietyllä aika-avaruuden alueella ei voi vaikuttaa tapahtumalla aika-avaruudessa, jonka erottaa avaruuden kaltainen intervalli. Ei ole viisasta yrittää löytää hyväksyttävämpiä kuvia EPR-korrelaatioiden "ymmärtämiseksi". Tämä on se kuva, jota nyt tarkastelemme." Tätä kuvaa kutsutaan "ei-lokaalisuudeksi". mittaukset etenevät toistensa kanssa superluminaalisella nopeudella, mutta samalla sellaisenaan ei tapahdu informaation siirtoa hiukkasten välillä. Suhteellisuusteoria. EPR-hiukkasten välillä siirrettyä (ehdollista) informaatiota kutsutaan joskus "kvanttiinformaatioksi". Ei-lokaliteetti on siis ilmiö, joka vastustaa Einsteinin paikallista realismia (lokalismia). Samaan aikaan paikalliselle realismille vain yksi asia on itsestäänselvyys: poissaolo. hiukkaselta toiseen siirrettävästä perinteisestä (relativistisesta) tiedosta. Muuten pitäisi puhua "haamutoiminnasta etäisyydellä", kuten Einstein sitä kutsui. Tarkastellaanpa tätä "pitkän kantaman toimintaa" tarkemmin, missä määrin se on ristiriidassa erityissuhteellisuusteorian ja itse paikallisen realismin kanssa. Ensinnäkin "fantomi pitkän kantaman toiminta" ei ole huonompi kuin kvanttimekaaninen "ei-paikallinen". Itse asiassa relativistisen (alivalon nopeuden) tiedon siirtoa sellaisenaan ei ole olemassa, ei siellä eikä siellä. Siksi "pitkän kantaman toiminta" ei ole ristiriidassa erityisen suhteellisuusteorian kanssa, kuten "ei-paikallinen". Toiseksi, "pitkän kantaman toiminnan" aavemaisuus ei ole sen kummempaa kuin kvantti "ei-lokaliteetti". Todellakin, mikä on ei-paikallisuuden ydin? "Poistuessa" toiselle todellisuuden tasolle? Mutta tämä ei kerro mitään, vaan sallii vain erilaisia ​​mystisiä ja jumalallisia laajennettuja tulkintoja. Ei järkevää ja yksityiskohtaista fyysistä kuvausta (ja vielä enemmän selitystä) ei-paikallisuudella ei ole. On vain yksinkertainen tosiasia: kaksi ulottuvuutta korreloivat. Ja mitä voidaan sanoa Einsteinin "haamutoiminnasta etänä"? Kyllä, täsmälleen sama asia: ei ole mitään järkevää ja yksityiskohtaista fyysistä kuvausta, sama yksinkertainen tosiasia: kaksi ulottuvuutta yhdistetty yhdessä. Kysymys liittyy itse asiassa terminologiaan: ei-paikallinen tai aavemainen toiminta etäältä. Ja oivallus, että kumpikaan ei ole muodollisesti ristiriidassa erityissuhteellisuusteorian kanssa. Mutta tämä ei tarkoita muuta kuin paikallisen realismin (lokalismin) johdonmukaisuutta. Hänen Einsteinin muotoilema päälauseensa pysyy varmasti voimassa: relativistisessa mielessä järjestelmien S 2 ja S 1 välillä ei ole vuorovaikutusta, hypoteesi "fantomi pitkän kantaman toiminnasta" ei tuo pienintäkään ristiriitaa Einsteinin paikalliseen realismiin. . Lopuksi, itse yritys hylätä "haamutoiminta" paikallisessa realismissa edellyttää loogisesti samaa asennetta sen kvanttimekaaniseen vastineeseensa - ei-lokaalisuuteen. Muuten siitä tulee kaksoisstandardi, perusteeton kaksoislähestymistapa kahteen teoriaan ("Mikä on sallittua Jupiterille, ei ole sallittua härälle"). On epätodennäköistä, että tällainen lähestymistapa ansaitsee vakavan harkinnan. Näin ollen hypoteesi Einsteinin paikallisesta realismista (lokalismista) tulisi muotoilla täydellisemmässä muodossa: "Järjestelmän todellinen tila S 2 relativistisessa mielessä ei riipu siitä, mitä siitä spatiaalisesti erotetulla järjestelmällä S 1 tehdään. Tämän pienen mutta tärkeän korjauksen vuoksi kaikki viittaukset "Bellin eriarvoisuuksien" rikkomuksiin (katso ), argumentteina, jotka kumoavat Einsteinin paikallisen realismin, joka rikkoo niitä Sama menestys kuin kvanttimekaniikassa... Kuten näemme, kvanttimekaniikassa kuvataan ei-lokaaliuden ilmiön olemus ulkoisia merkkejä, mutta sen sisäistä mekanismia ei ole selitetty, mikä oli perustana Einsteinin väitteelle kvanttimekaniikan epätäydellisyydestä. Samaan aikaan sotkeutumisilmiöllä voi olla varsin yksinkertainen selitys, joka ei ole ristiriidassa logiikan tai terveen järjen kanssa. Koska kaksi kvanttihiukkasta käyttäytyvät ikään kuin ne "tietäisivät" toistensa tilasta, välittävät toisilleen jotain vaikeaselkoista tietoa, voidaan olettaa, että siirron suorittaa jokin "puhtaasti materiaalinen" kantaja (ei materiaali). Tällä kysymyksellä on syvä filosofinen tausta, joka liittyy todellisuuden perusteisiin, eli ensisijaiseen substanssiin, josta koko maailmamme on luotu. Itse asiassa tätä ainetta pitäisi kutsua aineeksi, ja se antaa sille ominaisuuksia, jotka sulkevat pois sen suoran havainnoinnin. Koko ympäröivä maailma on kudottu aineesta, ja voimme havaita sen vain olemalla vuorovaikutuksessa tämän kudoksen, aineen johdannaisen: aineen, kenttien kanssa. Menemättä tämän hypoteesin yksityiskohtiin, korostamme vain, että kirjoittaja tunnistaa aineen ja eetterin pitäen niitä kahdena nimenä samalle aineelle. On mahdotonta selittää maailman rakennetta kieltäytymällä perusperiaatteesta - aineesta, koska aineen diskreetti itsessään on ristiriidassa sekä logiikan että terveen järjen kanssa. Ei ole järkevää ja loogista vastausta kysymykseen: mitä on aineen diskreettien välillä, jos aine on kaiken olemassa olevan perusperiaate. Siksi oletus, että aineella on ominaisuus, esiin nousemassa kaukaisten aineellisten esineiden välittömänä vuorovaikutuksena on varsin loogista ja johdonmukaista. Kaksi kvanttihiukkasta ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa syvemmällä tasolla - aineellinen, ohittaen toistensa hienovaraisempaa, vaikeaselkoista materiaalitasolla tietoa, joka ei liity materiaaliin, kenttään, aaltoon tai mihinkään muuhun kantajaan ja jonka rekisteröinti on suoraan pohjimmiltaan mahdotonta. Epälokaliteetti (nonseparability) -ilmiö, vaikka sillä ei ole kvanttifysiikassa selkeää ja selkeää fyysistä kuvausta (selitystä), on kuitenkin ymmärrettävissä ja selitettävissä todellisena prosessina. Siten sotkeutuneiden hiukkasten vuorovaikutus ei yleensä ole ristiriidassa logiikan tai terveen järjen kanssa ja mahdollistaa, vaikkakin fantastisen, mutta melko harmonisen selityksen.

kvanttiteleportaatio

Toinen mielenkiintoinen ja paradoksaalinen ilmentymä aineen kvanttiluonteesta on kvanttiteleportaatio. Tieteiskirjallisuudesta otettu termi "teleportaatio" on nykyään laajalti käytössä tieteellisessä kirjallisuudessa ja antaa ensi silmäyksellä vaikutelman jostakin epätodellisesta. Kvanttiteleportaatio tarkoittaa kvanttitilan välitöntä siirtymistä yhdestä hiukkasesta toiseen kaukana. Itse hiukkasen teleportaatiota, massansiirtoa ei kuitenkaan tapahdu tässä tapauksessa. Kysymys kvanttiteleportaatiosta otettiin ensimmäisen kerran esille vuonna 1993 Bennett-ryhmässä, joka EPR-paradoksia käyttäen osoitti, että periaatteessa kietoutuvat hiukkaset voivat toimia eräänlaisena tiedon "kuljetusna". Kiinnittämällä yhteen kytketyistä hiukkasista kolmas - "informaatio" - hiukkanen, on mahdollista siirtää sen ominaisuuksia toiseen ja jopa ilman näitä ominaisuuksia. EPR-kanavan toteutus tehtiin kokeellisesti ja EPR:n periaatteiden toteutettavuus käytännössä todistettiin polarisaatiotilojen siirtämiseen kahden fotonin välillä optisten kuitujen kautta kolmanneksen avulla jopa 10 kilometrin etäisyyksillä. Kvanttimekaniikan lakien mukaan fotonilla ei ole tarkkaa polarisaatioarvoa ennen kuin se on mitattu detektorilla. Näin ollen mittaus muuttaa fotonin kaikkien mahdollisten polarisaatioiden joukon satunnaiseksi, mutta hyvin spesifiseksi arvoksi. Kietoutuvan parin yhden fotonin polarisaation mittaaminen johtaa siihen, että toinen fotoni, riippumatta siitä kuinka kaukana se on, näyttää välittömästi vastaavan - siihen nähden kohtisuoran - polarisaation. Jos toinen kahdesta alkuperäisestä fotonista "sekoitetaan" ulkopuoliseen fotoniin, muodostuu uusi pari, uusi sidottu kvanttijärjestelmä. Sen parametrien mittaamisen jälkeen on mahdollista lähettää välittömästi niin pitkälle kuin haluat - teleportoida - polarisaation suunta ei ole enää alkuperäinen, vaan ulkopuolinen fotoni. Periaatteessa melkein kaiken, mitä tapahtuu parin yhdelle fotonille, pitäisi välittömästi vaikuttaa toiseen ja muuttaa sen ominaisuuksia hyvin määrätyllä tavalla. Mittauksen seurauksena alkuperäisen sidotun parin toinen fotoni sai myös jonkin verran kiinteää polarisaatiota: kopio "lähettifotonin" alkutilasta välitettiin etäfotoniin. Vaikein osa oli todistaa, että kvanttitila todellakin teleportoitiin: tätä varten piti tietää tarkalleen, miten ilmaisimet on asetettu mitattaessa yleistä polarisaatiota, ja oli tarpeen synkronoida ne huolellisesti. Yksinkertaistettu kvanttiteleportaation kaavio voidaan kuvitella seuraavasti. Alice ja Bob (ehdolliset merkit) lähetetään yksi fotoni kietoutuneesta fotoneista. Alicella on hiukkanen (fotoni) (hänelle tuntemattomassa) tilassa A; parista saatu fotoni ja Alicen fotoni ovat vuorovaikutuksessa ("kietossa"), Alice tekee mittauksen ja määrittää kahden fotonin järjestelmän tilan. Luonnollisesti Alice-fotonin alkutila A tuhoutuu tässä tapauksessa. Kuitenkin fotoni kietoutuneesta fotoniparista, joka päätyy Bobiin, menee tilaan A. Periaatteessa Bob ei edes tiedä, että teleportaatiotapahtuma on tapahtunut, joten on välttämätöntä, että Alice lähettää hänelle tiedot tästä tavalliseen tapaan. tapa. Matemaattisesti kvanttimekaniikan kielellä tätä ilmiötä voidaan kuvata seuraavasti. Teleportointilaitteen kaavio on esitetty kuvassa:

Kuva 6. Asennuskaavio fotonin tilan kvanttiteleportaation toteuttamiseksi

"Alkutila määräytyy lausekkeella:

Tässä oletetaan, että kaksi ensimmäistä (vasemmalta oikealle) kubittia kuuluvat Alicelle ja kolmas kubitti kuuluu Bobille. Seuraavaksi Alice antaa kaksi qubittiään läpi EI-portti. Tässä tapauksessa saadaan tila |Ψ 1 >:

Alice antaa sitten ensimmäisen kubitin Hadamardin portin läpi. Tämän seurauksena tarkasteltujen kubittien tila |Ψ 2 > näyttää tältä:

Ryhmittelemällä termit uudelleen kohtaan (10.4) tarkkailemalla valittua kubittien kuulumissekvenssiä Alicelle ja Bobille, saadaan:

Tämä osoittaa, että jos esimerkiksi Alice suorittaa mittauksia kubittiparinsa tiloista ja saa 00:n (eli M 1 = 0, M 2 = 0), niin Bobin kubitti on tilassa |Ψ>, että on siinä tilassa, jonka Alice halusi antaa Bobille. Yleisessä tapauksessa, riippuen Alicen mittauksen tuloksesta, Bobin kubitin tila mittausprosessin jälkeen määräytyy yhdellä neljästä mahdollisesta tilasta:

Kuitenkin tietääkseen, missä neljästä tilasta hänen kubittinsa on, Bobin on hankittava klassista tietoa Liisen mittauksen tuloksesta. Heti kun Bob tietää Alicen mittauksen tuloksen, hän voi saada Alicen alkuperäisen kubitin tilan |Ψ> suorittamalla kaaviota (10.6) vastaavat kvanttioperaatiot. Joten jos Alice kertoi hänelle, että hänen mittauksensa tulos on 00, Bobin ei tarvitse tehdä mitään kubitillaan - se on tilassa |Ψ>, eli lähetystulos on jo saavutettu. Jos Alicen mittaus antaa tulokseksi 01, Bobin on toimittava kubitilleen portilla X. Jos Alicen mitta antaa 10, Bobin on käytettävä porttia Z. Lopuksi, jos tulos oli 11, Bobin on toimittava porteissa X*Z saada lähetetty tila |Ψ>. Teleportaation ilmiötä kuvaava kokonaiskvanttipiiri on esitetty kuvassa. Teleportaatioilmiöllä on useita olosuhteita, jotka on selitettävä ottaen huomioon yleiset fyysiset periaatteet. Saattaa esimerkiksi saada vaikutelma, että teleportaatio mahdollistaa kvanttitilan siirron välittömästi ja siten valon nopeutta nopeammin. Tämä väite on suorassa ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa. Teleportaatioilmiössä ei kuitenkaan ole ristiriitaa suhteellisuusteorian kanssa, koska teleportaation suorittamiseksi Alicen on lähetettävä mittauksensa tulos klassisen viestintäkanavan kautta, eikä teleportaatio välitä mitään tietoa. Teleportaatio seuraa selkeästi ja loogisesti kvanttimekaniikan formalismista. On ilmeistä, että tämän ilmiön perusta, sen "ydin" on sotkeutuminen. Siksi teleportaatio on loogista, kuten sotkeutuminen, se kuvataan helposti ja yksinkertaisesti matemaattisesti, ilman että se synnyttää kaikkiin ristiriitoihin joko logiikan tai terveen järjen kanssa.

Bellin epätasa-arvo

on ollut perusteettomia viittauksia "Bellin eriarvoisuuksien" loukkauksiin argumenttina Einsteinin paikallista realismia vastaan, joka rikkoo niitä yhtä hyvin kuin kvanttimekaniikka. DS Bellin artikkeli EPR-paradoksista oli vakuuttava matemaattinen kumoaminen Einsteinin väitteille kvanttimekaniikan epätäydellisyydestä ja hänen muotoilemistaan ​​niin sanotun "paikallisen realismin" säännöksistä. Lehden julkaisupäivästä vuonna 1964 nykypäivään Bellin väitteet, jotka tunnetaan paremmin "Bellin epätasa-arvojen" muodossa, ovat olleet yleisin ja tärkein argumentti kiistassa kvanttimekaniikan epäpaikallisuuden käsitteiden välillä. koko luokka teorioita, jotka perustuvat "piilotettuihin muuttujiin" tai "lisäparametreihin". Samanaikaisesti Bellin vastalauseita on pidettävä kompromissina erikoissuhteellisuusteorian ja kokeellisesti havaitun kietoutumisilmiön välillä, jossa on kaikki näkyvät merkit kahden toisistaan ​​erotetun järjestelmän välittömästä riippuvuudesta. Tämä kompromissi tunnetaan nykyään ei-paikallisuutena tai erottomuudena. Epälokaliteetti itse asiassa kieltää perinteisen todennäköisyysteorian säännökset riippuville ja riippumattomille tapahtumille ja perustelee uusia säännöksiä - kvanttitodennäköisyys, kvanttisäännöt tapahtumien todennäköisyyden laskemiseen (todennäköisyysamplitudien yhteenlasku), kvanttilogiikka. Tällainen kompromissi toimii pohjana mystisten luontonäkemysten syntymiselle. Harkitse Bellin erittäin mielenkiintoista johtopäätöstä EPR-paradoksin analyysistä: "Kvanttiteoriassa, jossa on lisäparametreja, yksittäisten mittausten tulosten määrittämiseksi tilastollisia ennusteita muuttamatta on oltava mekanismi, jolla yhden mittauslaitteen asetus voidaan tehdä. vaikuttaa toisen etäisen instrumentin lukemaan Lisäksi mukana olevan signaalin täytyy levitä välittömästi, jotta tällainen teoria ei voi olla Lorentzin invariantti." Sekä Einstein että Bell sulkevat pois superluminaalisen vuorovaikutuksen hiukkasten välillä. Bell kuitenkin kumosi Einsteinin argumentit "lisäparametreista" vakuuttavasti, vaikkakin sillä hinnalla, että hän hyväksyi jonkinlaisen superluminaalin "viritysmekanismin". Teorian Lorentzin invarianssin säilyttämiseksi on kaksi tapaa: tunnistaa ei-lokaalisuuden mystiikka tai ... aineettoman aineen olemassaolo, joka sitoo hiukkasia. Oletus "kvanttitiedon" välittömästä siirrosta, joka on vielä vaikeasti havaittavissa, ei kokeellisesti rekisteröity "kvanttiinformaatiota", mahdollistaa mystiikan hylkäämisen logiikan ja maalaisjärjen sekä erityissuhteellisuusteorian pätevyyden hyväksi. Vaikka selitys kokonaisuudessaan näyttää upealta.

Kvanttimekaniikan ja SRT:n välinen ristiriita

Edellä sanottiin kvanttimekaniikan välisen ristiriidan puuttumisen muodollisesta tunnustamisesta - epälokaalisuuden ilmiöstä, sotkeutumisesta ja erityisestä suhteellisuusteoriasta. Kietoutumisilmiö mahdollistaa kuitenkin periaatteessa sellaisen kokeen järjestämisen, joka voi selvästi osoittaa, että toisiinsa nähden liikkuvat kellot ovat synkronisia. Tämä tarkoittaa, että SRT-lause, jonka mukaan liikkuva kello on takana, on väärä. On hyviä syitä uskoa, että kvanttiteorian ja erityissuhteellisuusteorian välillä on redusoitumaton ristiriita vuorovaikutuksen ja kvanttiepälokaalisuuden välittymisnopeuden suhteen. Kvanttiteorian kanta tilavektorin romahtamisen välittömyydestä on ristiriidassa SRT:n postulaatin kanssa vuorovaikutuksen rajallisesta lähetysnopeudesta, koska on olemassa tapa käyttää romahdusta synkronointisignaalin generoimiseen, joka on itse asiassa informaatiota. signaali, joka etenee välittömästi avaruudessa. Tämä merkitsee johtopäätöstä, että yksi teorioista on kvantti- tai erityinen suhteellisuusteoria, tai molemmat teoriat vaativat tarkistamista vuorovaikutuksen välittymisnopeuden kysymyksessä. Kvanttiteoriassa tämä on kietoutuneiden hiukkasten kvanttikorrelaation (ei-lokaalisuuden) hylkääminen aaltofunktion hetkellisen romahduksen kanssa millä tahansa etäisyydellä; SRT:lle tämä on vuorovaikutuksen siirtonopeuden raja. Kvanttisynkronoinnin olemus on seuraava. Kaksi kietoutunutta hiukkasta (fotonia) saa välittömästi oman tilansa, kun yhteinen aaltofunktio romahtaa - tämä on kvanttimekaniikan asema. Koska mittauslaitteessa on ainakin yksi IFR, jossa jokainen fotoni saa tilansa, ei ole perusteltua perustetta väittää, että fotonit olisivat saaneet nämä tilat muissakin IFR:issä. ulkopuolella mittauslaitteet. Tästä johtuu väistämätön johtopäätös, että kahden metrin toiminta tapahtuu samanaikaisesti näkökulmasta minkä tahansa ISO, koska varten minkä tahansa ISO molemmat mittarit toimivat samanaikaisesti aaltofunktion romahtamisen vuoksi. Tämä tarkoittaa erityisesti sitä, että oma mittari liikkumaton ISO toimi täysin samanaikaisesti mittarin kanssa liikkuva ISO, koska kvanttisekoittuneet hiukkaset (fotonit) olivat romahdushetkellä mittauslaitteiden sisällä ja romahtaminen tapahtuu välittömästi. Allekirjoitusten (mittarin signaalien sekvenssit) avulla voit myöhemmin näyttää kellon synkronoinnin. Kuten näemme, jopa tällainen selvästi havaittu ristiriita kahden johtavan fysiikan teorian välillä sallii täysin loogisen ratkaisun (mukaan lukien kokeellinen verifiointi), joka ei millään tavalla ole ristiriidassa terveen järjen kanssa. On kuitenkin huomattava, että kvanttisynkronoinnin ilmiö osoittautui kaikkien niiden vastustajien ymmärryksen ulkopuolella, joiden kanssa siitä keskusteltiin.

Egyptin pyramidien mysteerit

Kouluvuosista lähtien meille opetettiin, että kuuluisat egyptiläiset pyramidit rakensivat meille tunnettujen dynastioiden egyptiläiset. Kuitenkin tieteelliset tutkimusmatkat, jotka A. Yu. Sklyarov järjesti meidän aikanamme, ovat tuoneet esiin monia epäjohdonmukaisuuksia ja ristiriitaisuuksia tällaisissa näkemyksissä pyramidien alkuperästä. Lisäksi havaittiin ristiriitaisuuksia tulkinnassa tällaisten rakenteiden esiintymisestä muualla maailmassa. Sklyarovin tutkimusmatkat asettivat itselleen melko fantastisia tehtäviä: "pääasia on löytää se, mitä etsimme - merkkejä ja jälkiä pitkälle kehittyneestä sivilisaatiosta, jonka kyvyt ja tekniikat poikkeavat radikaalisti siitä, mitä kaikki historioitsijoiden tuntemat Mesoamerikkalaiset kansat olivat." Kritisoituaan virallisen historian tieteen vallitsevia selityksiä hämmästyttävien muinaisten rakenteiden syntymisestä, hän tekee vakuuttavan johtopäätöksen niiden täysin erilaisesta alkuperästä: "Kaikki ovat lukeneet ja" tuntevat "kuuluisat egyptiläiset obeliskit. Mutta tietävätkö he mitä? .. Kirjoista näet tiedot obeliskien korkeudesta, arvion niiden painosta ja materiaalista, josta ne on valmistettu, kuvauksen niiden majesteettisuudesta, selvityksen valmistus-, toimitus- ja asennusversiosta. . Voit jopa löytää vaihtoehtoja niiden kirjoitusten kääntämiseen. Mutta on epätodennäköistä, että mistään löydät mainintaa, että samoissa obeliskeissä voi usein löytää kapeita koristerakeita (joiden syvyys on noin senttimetri ja leveys vain muutaman millimetrin sisäänkäynti ja käytännöllisesti katsoen nolla syvyys), jota mikään supertäydellinen instrumentti ei pysty toistamaan nyt. teknologiat!" Kaikki tämä kuvattiin, näytettiin lähikuvassa, kaikki epäilykset näytetyn aitoudesta on poissuljettu. Laukaukset ovat upeita! Ja rakenteiden elementtien analyysin perusteella tehdyt johtopäätökset ovat tietysti yksiselitteisiä ja kiistattomia: "Tästä seuraa väistämättä ja automaattisesti, että vain ne, joilla oli sopiva työkalu, pääsivät siihen. Tämä on kaksi. Yksi. jolla oli tuotantokanta tällaisen työkalun luomiseen. Tämä on kolme. Se jolla oli asianmukainen energialähde sekä tämän työkalun toimintaan että koko työkalua valmistavan tukikohdan toimintaan. Tämä on neljä. jolla oli asiaankuuluvaa tietoa. Se on viisi. Ja niin edelleen ja niin edelleen. Tuloksena saamme sivilisaation, joka ylittää nykyaikaisen sivilisaatiomme sekä tiedossa että tekniikassa. Fantasia?.. Mutta kolikkopeli on todellinen! !!" Sinun on oltava patologinen Tuomas epäuskoinen, jotta voit kieltää korkean teknologian jälkiä ja olla uskomaton haaveilija lukeaksesi kaikki nämä teokset muinaisten egyptiläisten (ja muiden kansojen, joiden alueelta rakenteet löydettiin). Egyptin, Meksikon ja muiden alueiden muinaisten rakenteiden fantastinen luonne, niiden esiintyminen voidaan selittää ilman ristiriitoja logiikan ja terveen järjen kanssa.Nämä selitykset ovat ristiriidassa yleisesti hyväksytyn tulkinnan kanssa pyramidien alkuperästä, mutta ne ovat periaatteessa todellisia. oletus avaruusolioiden vierailemisesta maapallolla ja heidän rakentamasta pyramideja ei ole ristiriidassa terveen järjen kanssa: vaikka tämä idea on fantastinen, se olisi hyvin voinut toteutua. Lisäksi tämä selitys on paljon loogisempi ja järkevämpi kuin se, että rakentaminen syyllistyisi muinaiseen, heikosti kehittyneeseen sivilisaatioita.

Entä jos se on uskomatonta?

Joten, kuten näkyy, monet jopa hämmästyttävimmät luonnonilmiöt voidaan selittää logiikan ja terveen järjen näkökulmasta. Ilmeisesti voit löytää monia muita tällaisia ​​mysteereitä ja ilmiöitä, jotka kuitenkin antavat meille mahdollisuuden antaa ainakin looginen tai johdonmukainen selitys. Mutta tämä ei päde interferenssiin, joka selityksen aikana kohtaa ylitsepääsemättömiä ristiriitoja logiikan ja terveen järjen kanssa. Yritetään muotoilla ainakin jokin selitys, vaikka se olisikin fantastinen, mieletön, mutta perustuu logiikkaan ja maalaisjärkeen. Oletetaan, että fotoni on aalto eikä mitään muuta, ettei ole olemassa yleisesti tunnustettua aalto-hiukkaskaksinaisuutta. Fotoni ei kuitenkaan ole aalto perinteisessä muodossaan: se ei ole vain sähkömagneettinen aalto tai De Broglie -aalto, vaan jotain abstraktimpaa, abstraktimpaa - aaltoa. Sitten se mitä kutsumme hiukkaseksi ja näyttää jopa esiintyvän hiukkasena - itse asiassa, tietyssä mielessä, aallon romahtaminen, romahtaminen, "kuolema", fotoniaallon absorptioprosessi, prosessi fotoniaallon katoamisesta. Yritetään nyt selittää joitain ilmiöitä tästä epätieteellisestä, jopa absurdista näkökulmasta. Kokeile Mach-Zehnder-interferometriä. Interferometrin sisäänkäynnissä fotoni - "ei aalto eikä hiukkanen" on jaettu kahteen osaan. Sanan varsinaisessa merkityksessä. Puolet fotonista liikkuu toista olkapäätä pitkin ja puolet fotonista toista. Interferometrin ulostulossa fotoni kootaan jälleen yhdeksi kokonaisuudeksi. Toistaiseksi tämä on vain luonnos prosessista. Oletetaan nyt, että yksi fotonireiteistä on tukossa. Joutuessaan kosketuksiin esteen kanssa puolifotoni "tiivistyy" kokonaiseksi fotoniksi. Tämä tapahtuu yhdessä kahdesta pisteestä avaruudessa: joko kosketuspisteessä esteen kanssa tai syrjäisessä kohdassa, jossa sen toinen puolisko oli sillä hetkellä. Mutta missä tarkalleen? On selvää, että kvanttitodennäköisyyden vuoksi on mahdotonta määrittää tarkkaa paikkaa: joko siellä tai täällä. Tässä tapauksessa kahden puolifotonin järjestelmä tuhoutuu ja "sulautuu" alkuperäiseen fotoniin. Varmasti tiedetään vain, että sulautuminen tapahtuu yhden puolifotonin sijainnissa ja että puolifotonit sulautuvat yhteen superluminaalisella (hetkellisellä) nopeudella - aivan kuten kietoutuvat fotonit saavat korrelaatiotiloja. Penrosen kuvaama vaikutus, ja Mach-Zehnderin interferometrin lähdössä on häiriöitä. Fotonit ja puolifotonit ovat myös aaltoja, joten kaikki aaltovaikutukset selitetään tästä näkökulmasta yksinkertaisesti: "jos molemmat reitit ovat avoimia (molemmat saman pituisia), fotoni voi saavuttaa vain A:n" johtuen puolifotoniaallot. "Yhden reitin estäminen sallii fotonin saavuttaa ilmaisimen B" täsmälleen samalla tavalla kuin silloin, kun fotoniaalto kulkee jakajan (säteenjakajan) läpi interferometriin - toisin sanoen sen jakautuessa kahdeksi puolifotoniksi ja sitä seuraavaksi. kondensaatio johonkin ilmaisimeen - A tai B. Samanaikaisesti keskimäärin joka toinen fotoni saapuu lähtöjakajalle "koottuna", koska yhden polun päällekkäisyys saa fotonin "kokoamaan" joko toisessa kanavassa tai esteellä. Päinvastoin, "jos molemmat reitit ovat avoimia, niin fotoni jotenkin "tietää", että se ei saa osua ilmaisimeen B, ja siksi sen on pakko seurata kahta reittiä kerralla", minkä seurauksena kaksi puolifotonia saapuvat lähtöjakajaan, joka häiritsee jakajaa osumalla joko ilmaisimeen A tai ilmaisimeen B. Kokeile kahdella raolla. Aukoille päästään fotoni - "ei aalto eikä hiukkanen", kuten edellä, jaetaan kahteen osaan, kahteen puolifotoniin. Rakojen läpi kulkevat puolifotonit häiritsevät perinteisesti aallokkoa antaen vastaavat nauhat näytölle. Kun yksi rakoista on kiinni (ulostulossa), myös puolifotonit "tiivistyvät" yhteen niistä kvanttitodennäköisyyden lakien mukaisesti. Toisin sanoen fotoni voi "koota" kokonaisuudeksi sekä tyngässä - ensimmäisellä puolifotonilla että toisen puolifotonin paikassa sillä hetkellä, kun ensimmäinen koskettaa tätä tykkiä. Tässä tapauksessa "tiivistynyt" fotoni jatkaa edelleen liikettään perinteisellä tavalla kvanttiaaltofotonille. viivästyneen valinnan ilmiö. Kuten edellisessä esimerkissä, puolifotonit kulkevat rakojen läpi. Häiriö toimii samalla tavalla. Jos sen jälkeen, kun puolifotonit ovat kulkeneet rakojen läpi, tallennin (näyttö tai okulaarit) vaihdetaan, puolifotoneille ei tapahdu mitään erikoista. Jos he kohtaavat matkallaan näytön, he häiritsevät, "kokoontuvat" yhdeksi vastaavassa pisteessä avaruudessa (näytössä). Jos okulaari kohdataan, niin kvanttitodennäköisyyslakien mukaan puolifotonit "keräävät" yhteen niistä kokonaiseksi fotoniksi. Kvanttitodennäköisyys ei välitä siitä, mikä puolifotoneista "tiivistää" fotonin kokonaisuudeksi. Okulaarissa näemme todellakin tarkalleen, että fotoni on kulkenut tietyn raon läpi. Sotkeutuminen. Kvanttihiukkaset - esimerkiksi aallot vuorovaikutuksen ja sitä seuraavan erotuksen hetkellä säilyttävät "parisuhteensa". Toisin sanoen jokainen hiukkasista "siroutuu" samanaikaisesti kahteen suuntaan puolihiukkasten muodossa. Eli kaksi puolihiukkasta - puolet ensimmäisestä hiukkasesta ja puolet toisesta hiukkasesta - poistetaan yhteen suuntaan ja kaksi muuta puolikasta - toisessa. Tilavektorin romahtamisen hetkellä jokainen puolihiukkasista "lupautuu", kukin "omalle" puolelleen, välittömästi, riippumatta hiukkasten välisestä etäisyydestä. Kvanttilaskennan sääntöjen mukaan fotonien tapauksessa on mahdollista kiertää yhden hiukkasen polarisaatiota ilman tilavektorin romahtamista. Tässä tapauksessa kietoutuneiden fotonien keskinäisten polarisaatiosuuntien pyörimisen tulisi tapahtua: romahtamisen aikana niiden polarisaatioiden välinen kulma ei ole enää suoran kerrannainen. Mutta tämä voidaan selittää myös esimerkiksi "puoliskojen" epätasa-arvolla. Fantastinen? Hullu? Epätieteellinen? Ilmeisesti niin. Lisäksi nämä selitykset ovat selvästi ristiriidassa niiden kokeiden kanssa, joissa kvanttihiukkaset ilmenevät juuri kvantteina, esimerkiksi elastisina törmäyksinä. Mutta se on logiikan ja terveen järjen noudattamisen hinta. Kuten näette, interferenssi ei sovellu tähän, se on ristiriidassa sekä logiikan että terveen järjen kanssa suhteettoman paljon enemmän kuin kaikki tässä käsitellyt ilmiöt. "Kvanttimekaniikan sydän", kvantti superpositioperiaatteen kvintessenssi on ratkaisematon arvoitus. Ja koska häiriö on itse asiassa perusperiaate, jossain määrin, joka sisältyy moniin kvanttimekaanisiin laskelmiin, se on järjetöntä, ratkaisematonta Kvanttifysiikan päämysteeri .

SOVELLUKSET

Koska tieteen mysteereitä analysoidessaan käytämme sellaisia ​​peruskäsitteitä kuin logiikka, paradoksi, ristiriita, absurdi, maalaisjärki, meidän pitäisi päättää, miten tulkitsemme näitä käsitteitä.

muodollista logiikkaa

Analyysin päätyökaluksi valitsemme formaalilogiikan laitteiston, joka on kaikkien muiden logiikkaluokkien perusta, aivan kuten binäärilasku on kaikkien laskelmien perusta (muiden perusteiden kanssa). Tämä on alimman tason logiikka, jota yksinkertaisempaa on mahdotonta kuvitella enempää. Kaikki päättely ja loogiset rakenteet perustuvat viime kädessä tähän perus-, peruslogiikkaan, pelkistyvät siihen. Tästä johtuu väistämätön johtopäätös, että minkään perustelun (konstruktion) ei pitäisi olla ristiriidassa muodollisen logiikan kanssa. Logiikka on:

1. Tiede objektiivisen maailman ja tiedon yleisistä kehityslaeista.
2. Järkevyys, johtopäätösten oikeellisuus.
3. Sisäinen säännöllisyys. (Ushakovin venäjän kielen selittävä sanakirja, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Logiikka on "normatiivista tiedettä älyllisen kognitiivisen toiminnan muodoista ja menetelmistä ulos kielen avulla loogisia lakeja johtuu siitä, että ne ovat väitteitä, jotka ovat totta pelkästään loogisen muotonsa vuoksi. Toisin sanoen tällaisten väitteiden looginen muoto määrittää niiden totuuden, riippumatta niiden ei-loogisten termien sisällön määrittelystä. htm) Loogisten teorioiden joukossa meitä kiinnostavat erityisesti ei-klassinen logiikka - kvantti logiikka, joka merkitsee klassisen logiikan lakien rikkomista mikrokosmuksessa. Luotamme jossain määrin dialektiseen logiikkaan, "ristiriitojen" logiikkaan: "Dialektinen logiikka on filosofia, totuuden teoria(Hegelin mukaan totuusprosessi), kun taas muut "logiikat" ovat erityinen työkalu kognition tulosten kiinnittämiseen ja ilmentämiseen. Työkalu on erittäin tarpeellinen (esimerkiksi yksikään tietokoneohjelma ei toimi luottamatta matemaattisiin ja loogisiin sääntöihin lauseiden laskennassa), mutta silti se on erityinen. ... Tällainen logiikka tutkii syntymisen ja kehityksen lakeja yhdestä lähteestä erilaisten, joskus vailla ulkoisten yhtäläisyuksien lisäksi myös ristiriitaisia ​​ilmiöitä. Lisäksi dialektiselle logiikalle ristiriita ilmiöiden alkuperän luontainen lähde. Toisin kuin muodollinen logiikka, joka kieltää samankaltaiset asiat "suljetun keskikohdan lain" muodossa (joko A tai ei-A - tertium non datur: Ei ole kolmatta). Mutta mitä voit tehdä, jos valo on jo tyvessään - valo "totuutena" - on sekä aalto että hiukkanen (korpuskkeli), "jaettu", johon se on mahdotonta jopa kaikkein kehittyneimmän laboratoriokokeen olosuhteissa? (Kudrjavtsev V., Mikä on dialektinen logiikka? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Maalaisjärkeä

Sanan aristoteelisessa merkityksessä kyky ymmärtää esineen ominaisuuksia muiden aistien avulla. Uskomukset, mielipiteet, käytännöllinen ymmärrys asioista, "keskimääräiselle ihmiselle". Puhekieli: hyvä, perusteltu arvostelu. Likimääräinen synonyymi loogiselle ajattelulle. Alun perin tervettä järkeä pidettiin kiinteänä osana henkistä kykyä, joka toimii puhtaasti rationaalisella tavalla. (Oxford Explanatory Dictionary of Psychology / Toimittanut A. Reber, 2002,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Tässä tarkastelemme maalaisjärkeä pelkästään ilmiöiden vastaavuudena muodolliseen logiikkaan. Vain logiikan ristiriita rakenteissa voi toimia perustana johtopäätösten virheellisyyden, epätäydellisyyden tai järjettömyyden tunnustamiselle. Kuten Yu. Sklyarov sanoi, selitys todellisille tosiasioille on etsittävä logiikan ja terveen järjen avulla riippumatta siitä, kuinka oudolta, epätavallisilta ja "epätieteellisiltä" nämä selitykset ensi silmäyksellä tuntuvat. Analysoitaessa tukeudumme tieteelliseen menetelmään, jota pidämme yrityksen ja erehdyksen menetelmänä. (Serebryany A.I., Scientific Method and Mistakes, Nature, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) Samalla olemme tietoisia siitä, että tiede itsessään perustuu usko: "pohjimmiltaan kaikki tieto perustuu uskoon alkuperäisiin oletuksiin (jotka on otettu etukäteen, intuition kautta ja joita ei voida rationaalisesti suoraan ja tarkasti todistaa), - erityisesti seuraavissa:

(i) mielemme voi käsittää todellisuuden,
(ii) tunteemme heijastavat todellisuutta,
(iii) logiikan lait." (V.S. Olkhovsky V.S., Kuinka evolutionismin ja kreationismin uskon postulaatit liittyvät toisiinsa nykyaikaisen tieteellisen tiedon kanssa, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm) "Että tiede perustuu uskoon, joka ei laadullisesti eroa uskonnollisesta uskosta, sen tunnustavat tiedemiehet itse." (Modern Science and Faith, http://www.vyasa.ru/philosophy/vedicculture/?id=82 ) terveen järjen määritelmä: "Maalaisjärki on joukko ennakkoluuloja, jotka hankimme 18 vuoden iässä." voi kieltäytyä sinusta.

Ristiriita

"Formaalilogiikassa tuomiopari, joka on ristiriidassa toistensa kanssa, eli tuomiot, joista jokainen on toisen kieltäminen. Ristiriita on myös se tosiasia, että tällainen tuomiopari ilmaantuu minkä tahansa tuomion aikana. päättelyyn tai minkään tieteellisen teorian puitteissa." (Great Soviet Encyclopedia, Rubricon, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) "Toisen kanssa yhteensopimaton ajatus tai asema, joka kumoaa toisen, epäjohdonmukaisuus ajatuksissa, lausunnoissa ja toimissa, loukkaus logiikka tai totuus. (Venäjän kielen selittävä sanakirja Ushakov, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) "looginen tilanne kahden toisensa poissulkevan määritelmän tai lausunnon samanaikaisesta totuudesta (tuomiot) yhdestä ja samasta Formaalilogiikassa ristiriitaa pidetään ristiriitaisuuden lain mukaan mahdotonta hyväksyä. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Controversy)

Paradoksi

"1) mielipide, tuomio, johtopäätös, joka on jyrkästi ristiriidassa yleisesti hyväksytyn kanssa, vastoin "tervettä järkeä" (joskus vain ensi silmäyksellä); 2) odottamaton ilmiö, tapahtuma, joka ei vastaa tavanomaisia ​​ajatuksia; 3) logiikassa - ristiriita, joka syntyy mistä tahansa totuudesta poikkeamisesta Ristiriita on synonyymi termille "antinomia" - ristiriita laissa - tämä on minkä tahansa päättelyn nimi, joka todistaa sekä teesin totuuden että sen kieltämisen totuuden Usein syntyy paradoksi, kun kaksi toisensa poissulkevaa (ristiriitaista) tuomiota osoittautuvat yhtä todistettaviksi." (http://slovari.yandex.ru/dict/psychlex2/article/PS2/ps2-0279.htm) Koska ilmiötä, joka on ristiriidassa yleisesti hyväksyttyjen näkemysten kanssa, on tapana pitää paradoksina, tässä mielessä paradoksi ja ristiriita ovat samankaltaisia. Käsittelemme niitä kuitenkin erikseen. Vaikka paradoksi on ristiriita, se voidaan selittää loogisesti, se on terveellä järjellä saavutettavissa. Käsittelemme ristiriitaa ratkaisemattomana, mahdottomana, absurdina loogisena konstruktiona, jota ei voida selittää terveen järjen kannalta. Artikkelissa etsitään sellaisia ​​ristiriitoja, joita ei ole vain vaikea ratkaista, vaan ne saavuttavat absurdin tason. Niiden selittäminen ei ole vain vaikeaa, vaan jopa ongelman muotoilu, ristiriidan olemuksen kuvaus kohtaa vaikeuksia. Miten selität jotain mitä et osaa edes muotoilla? Meidän mielestämme Youngin kaksoisrako-kokeilu on niin absurdi. On havaittu, että on erittäin vaikea selittää kvanttihiukkasen käyttäytymistä, kun se häiritsee kahta rakoa.

Absurdi

Jotain epäloogista, absurdia, terveen järjen vastaista. - Ilmaisua pidetään absurdina, jos se ei ole ulkoisesti ristiriitainen, mutta josta voidaan kuitenkin johtaa ristiriita. - Absurdi väite on merkityksellinen ja epäjohdonmukaisuutensa vuoksi väärä. Looginen ristiriitalaki puhuu sekä myöntämisen että kieltämisen hyväksyttävyydestä. - absurdi lausunto on suora tämän lain vastainen. Logiikassa todisteita tarkastellaan reductio ad absurdum (”pelkistäminen absurdiksi”): jos ristiriita johdetaan tietystä asemasta, tämä säännös on väärä. (Wikipedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) Kreikkalaisille järjettömyyden käsite merkitsi loogista umpikujaa eli paikkaa, jossa päättely johtaa päättelijän ilmeiseen ristiriitaisuuteen tai lisäksi ilmeistä hölynpölyä ja vaatii siksi erilaista ajattelupolkua. Siten absurdi ymmärrettiin rationaalisuuden keskeisen komponentin - logiikan - kieltämiseksi. (http://www.ec-dejavu.net/a/absurd.html)

Kirjallisuus

1. Aspekti A. "Bellin lause: kokeilijan naiivi näkemys", 2001,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Aspekti: Alain Aspect, Bellin lause: Kokeilijan naiivi näkemys, (englannista kääntänyt P. V. Putenikhina), Quantum Magic, 2007.
3. Bacciagaluppi G., Dekoherenssin rooli kvanttiteoriassa: Kääntäjä M.H. Shulman. - Tieteen ja tekniikan historian ja filosofian instituutti (Pariisi) -
   http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
4. Belinsky A.V., Kvanttiepälokaisuus ja mitattujen suureiden a priori arvojen puuttuminen fotoneilla tehdyissä kokeissa, - UFN, v.173, 8, elokuu 2003.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​​​Pysics of Quantum Information. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Aaltoprosessit epähomogeenisissa ja epälineaarisissa väliaineissa. Seminaari 10. Kvanttiteleportaatio, Voronezh valtion yliopisto, REC-010 tutkimus- ja koulutuskeskus,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Doronin S.I., "Non-locality of kvanttimekaniikan", Physics of Magic -foorumi, Physics of Magic -sivusto, Physics, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I., sivusto "Physics of Magic", http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I., Kvantti ja mystiset kuvat maailmasta, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Kvanttiteleportaatio (Gordonin lähetys 21. toukokuuta 2002, 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Mensky MB, Kvanttimekaniikka: uudet kokeet, uudet sovellukset ja vanhojen kysymysten uudet muotoilut. - UFN, osa 170, N 6, 2000
12. Roger Penrose, Kuninkaan uusi mieli: tietokoneista, ajattelusta ja fysiikan laeista: Per. englannista. /Yleinen toim. V.O. Malyshenko. - M.: Pääkirjoitus URSS, 2003. - 384 s. Kirjan käännös:
    Roger Penrose, Keisarin uusi mieli. Tietoja tietokoneista, mielistä ja fysiikan laeista. Oxford University Press, 1989.
13. Putenikhin P.V., Kvanttimekaniikka versus SRT. - Samizdat, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. P. V. Putenikhin, Kun Bellin epätasa-arvoa ei rikota. Samizdat, 2008
15. Putenikhin P.V., Kommentteja Bellin päätelmistä artikkelissa "The Einstein, Podolsky, Rosen Paradox". Samizdat, 2008
16. Sklyarov A., Muinainen Meksiko ilman vinopeilejä, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Hawking S. Novelli alkuräjähdyksestä mustiin aukkoihin. - Pietari, 2001
18. Hawking S., Penrose R., Avaruuden ja ajan luonne. - Izhevsk: Tutkimuskeskus "säännöllinen ja kaoottinen dynamiikka", 2000, 160 sivua.
19. Tsypenyuk Yu.M., Epävarmuussuhde vai täydentävyysperiaate? - M.: Priroda, nro 5, 1999, s. 90
20. Einstein A. Kokoelma tieteellisiä artikkeleita neljässä osassa. Osa 4. Artikkelit, arvostelut, kirjeet. Fysiikan evoluutio. M.: Nauka, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Voidaanko fyysisen todellisuuden kvanttimekaanista kuvausta pitää täydellisenä? / Einstein A. Sobr. tieteelliset artikkelit, osa 3. M., Nauka, 1966, s. 604-611〉
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Tulosta

Australian kansallisen yliopiston tutkijat ovat vahvistaneet kvanttihiukkasten käyttäytymistä koskevassa tutkimuksessa, että kvanttihiukkaset voivat käyttäytyä niin oudosti, että näyttää siltä, ​​​​että ne rikkovat kausaalisuuden periaatetta.

Tämä periaate on yksi peruslaeista, jota harvat kiistävät. Vaikka monet fysikaaliset suureet ja ilmiöt eivät muutu, jos käännämme aikaa (ovat T-parillisia), on olemassa empiirisesti vahvistettu perusperiaate: tapahtuma A voi vaikuttaa tapahtumaan B vain, jos tapahtuma B tapahtuu myöhemmin. Klassisen fysiikan näkökulmasta - juuri myöhemmin, SRT:n näkökulmasta - myöhemmin missä tahansa viitekehyksessä, eli on valokartiossa, jonka kärkipiste on A:ssa.

Toistaiseksi vain tieteiskirjailijat taistelevat "murhatun isoisän paradoksia" vastaan ​​(muistan tarinan, jossa kävi ilmi, että isoisällä ei ollut mitään tekemistä sen kanssa, mutta isoäidin piti käsitellä sitä). Fysiikassa menneisyyteen matkustaminen liitetään yleensä valonnopeutta nopeampaan matkustamiseen, ja tähän asti kaikki on ollut rauhallista.

Paitsi yksi hetki - kvanttifysiikka. Siellä on paljon outoja asioita. Tässä on esimerkiksi klassinen kokeilu kahdella rakolla. Jos asetamme esteen, jossa on rako hiukkaslähteen (esimerkiksi fotonien) reitille, ja laitamme sen taakse näytön, näemme ruudulla nauhan. Loogisesti. Mutta jos teemme esteeseen kaksi rakoa, näytöllä ei näe kahta raitaa, vaan häiriökuvion. Rakojen läpi kulkevat hiukkaset alkavat käyttäytyä aaltoina ja häiritä toisiaan.

Jotta hiukkaset törmäävät toisiinsa lennossa eivätkä siksi piirrä kahta erillistä raitaa näytöllemme, voimme vapauttaa ne yksitellen. Ja silti jonkin ajan kuluttua näytölle piirretään häiriökuvio. Hiukkaset häiritsevät itseään maagisesti! Tämä on paljon vähemmän loogista. Osoittautuu, että hiukkanen kulkee kahden raon läpi kerralla - muuten, kuinka se voi häiritä?

Ja sitten - vielä mielenkiintoisempaa. Jos yritämme ymmärtää, millaisen raon läpi hiukkanen kulkee, niin kun yritämme todeta tämän tosiasian, hiukkaset alkavat välittömästi käyttäytyä kuin hiukkaset eivätkä enää häiritse itseään. Toisin sanoen hiukkaset käytännössä "tuntevat" ilmaisimen läsnäolon rakojen lähellä. Lisäksi interferenssiä ei saavuteta vain fotonien tai elektronien kanssa, vaan jopa melko suuriin hiukkasiin kvanttistandardien mukaan. Sen mahdollisuuden poissulkemiseksi, että ilmaisin jotenkin "pilaaisi" saapuvat hiukkaset, suoritettiin melko monimutkaisia ​​kokeita.

Esimerkiksi vuonna 2004 suoritettiin koe fullereenissä (70 hiiliatomia sisältävät C70-molekyylit). Säde oli hajallaan diffraktiohilassa, joka koostui suuresta määrästä kapeita rakoja. Tässä tapauksessa kokeen tekijät saattoivat lämmittää kontrolloidusti säteessä lentäviä molekyylejä lasersäteellä, mikä mahdollisti niiden sisäisen lämpötilan (hiiliatomien värähtelyjen keskimääräisen energian näiden molekyylien sisällä) muuttamisen.

Mikä tahansa kuumennettu kappale lähettää lämpöfotoneja, joiden spektri heijastaa järjestelmän mahdollisten tilojen välisten siirtymien keskimääräistä energiaa. Useiden tällaisten fotonien perusteella on periaatteessa mahdollista määrittää niitä lähettäneen molekyylin liikerata jopa emittoidun kvantin aallonpituuteen asti. Mitä korkeampi lämpötila ja vastaavasti lyhyempi kvantin aallonpituus, sitä tarkemmin voimme määrittää molekyylin sijainnin avaruudessa, ja tietyssä kriittisessä lämpötilassa tarkkuus on riittävä määrittämään, missä raossa sironta tapahtui. .

Vastaavasti, jos joku ympäröi laitteiston täydellisillä fotoniilmaisimilla, hän voisi periaatteessa määrittää, mihin diffraktiohilan raoista fullereeni oli sironnut. Toisin sanoen molekyylin valokvanttien emissio antaisi kokeen tekijälle tiedon superpositiokomponenttien erottamiseksi, jotka kulkuilmaisin antoi meille. Asennuksen ympärillä ei kuitenkaan ollut ilmaisimia.

Kokeessa havaittiin, että laserlämmityksen puuttuessa havaitaan interferenssikuvio, joka on täysin analoginen kahdesta raosta peräisin olevan kuvion kanssa elektronikokeessa. Laserlämmityksen sisällyttäminen johtaa ensin häiriökontrastin heikkenemiseen ja sitten lämmitystehon kasvaessa häiriövaikutusten täydelliseen häviämiseen. Todettiin, että lämpötiloissa T< 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T >3000K, kun ympäristö "kiinnittää" fullereenien liikeradat vaaditulla tarkkuudella - kuten klassiset kappaleet.

Siten ympäristö osoittautui kykeneväksi toimimaan ilmaisimen roolina, joka pystyy eristämään superpositiokomponentteja. Siinä tallennettiin tietoja fullereenimolekyylin liikeradalta ja tilasta vuorovaikutuksessa lämpöfotonien kanssa muodossa tai toisessa. Ja sillä ei ole lainkaan väliä, minkä kautta tietoja vaihdetaan: erityisesti asennetun ilmaisimen, ympäristön vai henkilön kautta.

Tilojen koherenssin tuhoutumisen ja interferenssimallin katoamisen kannalta vain informaation perustavanlaatuisella läsnäololla ei ole merkitystä, minkä raon kautta hiukkanen kulki - ja kuka sen vastaanottaa ja vastaanottaako se sen, ei ole enää merkitystä. . On vain tärkeää, että tällainen tieto on pohjimmiltaan mahdollista saada.

Luuletko, että tämä on kvanttimekaniikan oudoin ilmentymä? Ei väliä kuinka. Fyysikko John Wheeler ehdotti 1970-luvun lopulla ajatuskoetta, jota hän kutsui "viivästyneen valinnan kokeeksi". Hänen perustelunsa oli yksinkertainen ja looginen.

No, oletetaan, että fotoni jotenkin tietää, että sitä yritetään tai ei yritetään havaita ennen kuin se lähestyy rakoja. Loppujen lopuksi hänen täytyy jotenkin päättää - käyttäytyä kuin aalto ja kulkea molempien rakojen läpi kerralla (sovittaakseen paremmin näytön interferenssikuvioon) tai teeskennellä olevansa hiukkanen ja mennä vain toisen läpi. halkeamia. Mutta hänen on tehtävä se ennen kuin hän menee halkeamien läpi, eikö niin? Sen jälkeen on liian myöhäistä - joko lentää sinne kuin pieni pallo tai puuttua kokonaan.

Joten siirretään näyttö pois halkeamista, Wheeler ehdotti. Ja näytön taakse laitamme myös kaksi kaukoputkea, joista jokainen on kohdistettu yhteen rakoista ja reagoi vain fotonin kulkemiseen toisen läpi. Ja poistamme näytön mielivaltaisesti sen jälkeen, kun fotoni on kulkenut rakojen läpi, riippumatta siitä, kuinka se päättää kulkea niiden läpi.

Jos emme poista näyttöä, siinä pitäisi teoriassa aina olla häiriökuvio. Ja jos poistamme sen, joko fotoni putoaa johonkin kaukoputkeen hiukkasena (se kulki yhden raon läpi), tai molemmat teleskoopit näkevät heikomman hehkun (se kulki molempien rakojen läpi, ja kumpikin näki omansa osa häiriökuviota).

Vuonna 2006 fysiikan edistyminen mahdollisti tutkijoiden todella suorittaa tällaisen kokeen fotonilla. Kävi ilmi, että jos näyttöä ei poisteta, häiriökuvio on aina näkyvissä siinä, ja jos se poistetaan, niin on aina mahdollista seurata, minkä raon läpi fotoni kulki. Väittelemällä meille tutun logiikan näkökulmasta, tulemme pettymykseen. Toimintamme päättääksemme, poistammeko näytön, vaikutti fotonin käyttäytymiseen huolimatta siitä, että toiminta on tulevaisuudessa fotonin "päätöksen" suhteen siitä, miten se kulkee rakojen läpi. Eli joko tulevaisuus vaikuttaa menneisyyteen tai rakojen kokeessa tapahtuvan tulkinnassa on jotain pohjimmiltaan pielessä.

Australialaiset tutkijat toistivat tämän kokeen, mutta fotonin sijasta he käyttivät heliumatomia. Tärkeä ero tässä kokeessa on se, että atomilla, toisin kuin fotonilla, on lepomassa sekä erilaiset sisäiset vapausasteet. Ainoastaan ​​rakoilla ja näytöllä varustetun esteen sijaan he käyttivät lasersäteillä luotuja verkkoja. Tämä antoi heille mahdollisuuden saada välittömästi tietoa hiukkasen käyttäytymisestä.

Kuten voisi odottaa (vaikka kvanttifysiikasta tuskin pitäisi odottaa mitään), atomi käyttäytyi täsmälleen samalla tavalla kuin fotoni. Päätös siitä, tuleeko atomin tielle "näyttö" vai ei, tehtiin ktoiminnan perusteella. Generaattori erotettiin relativistisilla standardeilla atomista, eli niiden välillä ei voinut olla vuorovaikutusta.

Osoittautuu, että yksittäiset atomit, joilla on massa ja varaus, käyttäytyvät täsmälleen samalla tavalla kuin yksittäiset fotonit. Ja vaikka tämä ei ole kvanttikentän läpimurtokokemus, se vahvistaa tosiasian, että kvanttimaailma ei ole ollenkaan sellainen kuin voimme kuvitella sen.

• kvanttiobjekti (kuten elektroni) voi olla useammassa kuin yhdessä paikassa kerralla. Se voidaan mitata avaruuteen leviävänä aaltona ja se voi sijaita useissa eri kohdissa koko aallolla. Tätä kutsutaan aaltoominaisuudesta.
• kvanttiobjekti lakkaa olemasta täällä ja syntyy spontaanisti sinne liikkumatta avaruudessa. Tätä kutsutaan kvanttisiirtymäksi. Pohjimmiltaan se on teleportteri.
• havainnojemme aiheuttama yhden kvanttiobjektin ilmentyminen vaikuttaa spontaanisti siihen liittyvään kaksoisobjektiin, olipa se kuinka kaukana tahansa. Pudota elektroni ja protoni pois atomista. Mitä tahansa tapahtuu elektronille, tapahtuu myös protonille. Tätä kutsutaan "kvanttitoiminnaksi etäisyydellä".
• kvanttiobjekti ei voi ilmetä itseään tavallisessa aika-avaruudessa ennen kuin havaitsemme sen hiukkasena. Tietoisuus tuhoaa aaltofunktio hiukkasia.

Viimeinen kohta on mielenkiintoinen, koska ilman tietoista tarkkailijaa, joka aiheuttaa aallon romahtamisen, se pysyy ilman fyysistä ilmentymää. Havainnointi ei vain häiritse mitattavaa kohdetta, se tuottaa vaikutuksen. Tämä varmistettiin niin sanotulla kaksoisrakokokeella, kun tietoisen tarkkailijan läsnäolo muuttaa elektronin käyttäytymistä ja muuttaa sen aallosta hiukkaseksi. Niin kutsuttu tarkkailijaefekti ravistelee täysin sen, mitä tiedämme todellisesta maailmasta. Muuten, tässä on sarjakuva, jossa kaikki näkyy selvästi.

Kuten tiedemies Dean Radin totesi: "Pakotamme elektronin ottamaan tietyn aseman. Tuotamme mittaustulokset itse.” Nyt he uskovat, että "me emme mittaa elektronia, vaan kone, joka on havainnon takana." Mutta kone yksinkertaisesti täydentää tietoisuuttamme. Se on kuin sanoisi "en minä katso sitä, joka ui järven poikki, vaan kiikarit." Kone itse näkee vain tietokoneen, joka pystyy "kuuntelemaan" kappaleita tulkitsemalla äänisignaalia.

Jotkut tutkijat spekuloivat, että ilman tietoisuutta maailmankaikkeus olisi olemassa loputtomasti, kuin kvanttipotentiaalin meri. Toisin sanoen fyysinen todellisuus ei voi olla olemassa ilman subjektiivisuutta. Ilman tietoisuutta ei ole fyysistä ainetta. Tämä käsite tunnetaan nimellä "", ja sen esitteli ensimmäisenä fyysikko John Wheeler. Itse asiassa mikä tahansa mahdollinen universumi, jonka voimme kuvitella ilman tietoista tarkkailijaa, on jo hänen kanssaan. Tietoisuus on tässä tapauksessa olemisen perusta ja se oli ehkä olemassa ennen fyysisen universumin syntyä. Tietoisuus luo kirjaimellisesti fyysisen maailman.

Nämä havainnot antavat valtavia seurauksia siihen, kuinka ymmärrämme suhteemme ulkomaailmaan ja millainen suhde meillä voi olla maailmankaikkeuden kanssa. Elävinä olentoina meillä on suora pääsy kaikkeen olemassa olevaan ja kaiken fyysisesti olemassa olevan perusta. Tämä mahdollistaa tietoisuuden. "Me luomme todellisuutta" tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että ajatuksemme luovat näkökulman siihen, mitä olemme maailmassamme, mutta jos katsomme sitä, meidän on tärkeää ymmärtää tämä prosessi tarkasti. Luomme fyysisen maailmankaikkeuden subjektiivuudellamme. Universumin kudos on tietoisuus, ja me olemme vain aaltoja maailmankaikkeuden meressä. Osoittautuu, että olemme onnekkaita saadessamme kokea tällaisen elämän ihmeen, ja universumi jatkaa meihin osan itsetietoisuuttaan.

”Pidän tietoisuutta perustavanlaatuisena. Pidän ainetta tietoisuudesta johdettuna. Emme voi pysyä tajuttomana. Kaikki, mistä puhumme, kaikki mitä näemme olevan olemassa, olettaa tietoisuutta." - Max Planck, Nobel-palkittu ja kvanttiteorian pioneeri.