Quantum physics na karanasan ni Jung. Mga batayan ng quantum mechanics sa halimbawa ng double-slit experiment

> Double slit experiment ni Young

Galugarin Ang karanasan ni Young sa mga slits. Basahin, ano ang distansya sa pagitan ng mga slits sa eksperimento ni Young, ang lapad ng strip at dalawang butas, ang mga katangian ng liwanag bilang mga alon, ang eksperimento.

Sa kanyang eksperimento, ipinakita ni Thomas Young na ang bagay at enerhiya ay may kakayahang magpakita ng mga katangian ng mga alon at mga particle.

Gawain sa pag-aaral

• Unawain kung bakit tila mas kapani-paniwala ang eksperimento ni Jung kaysa sa mga ekspresyon ni Huygens.

Pangunahing puntos

• Ang mga katangian ng alon ay nagiging sanhi ng liwanag na dumadaan sa hiwa upang makagambala sa sarili nito, na bumubuo ng liwanag at madilim na mga lugar.
• Kung ang mga alon ay nakakasagabal sa mga crests, ngunit nagtatagpo sa yugto, pagkatapos ay makakatagpo tayo ng nakabubuo na pagkagambala. Kung ang mga alon ay hindi ganap na nag-tutugma, kung gayon ito ay mapanirang panghihimasok.
• Ang bawat punto sa dingding ay may iba't ibang distansya sa puwang. Ang mga landas na ito ay tumutugma sa ibang bilang ng mga alon.

Mga tuntunin

• Mapanirang panghihimasok - ang mga alon ay nakakasagabal at hindi tumutugma sa isa't isa.
• Constructive interference - ang mga alon ay nakakasagabal sa mga crests, ngunit nasa phase.

Ipinapakita ng double slit experiment na ang bagay at enerhiya ay maaaring kumilos tulad ng mga alon o particle. Noong 1628, pinatunayan ni Christian Huygengs na ang liwanag ay kumikilos bilang isang alon. Ngunit ang ilang mga tao ay hindi sumang-ayon, lalo na si Isaac Newton. Naniniwala siya na ang paliwanag ay mangangailangan ng color interference at diffraction effects. Hanggang sa 1801 walang naniniwala na ang liwanag ay isang alon hanggang dumating si Thomas Young kasama ang kanyang double slit experiment - ang eksperimento ni Young. Gumawa siya ng dalawang magkalapit na puwang na vertical slits (ang tinatayang distansya sa pagitan ng mga slits sa eksperimento ni Jung ay makikita sa diagram sa ibaba) at hayaang lumiwanag ang mga ito, na pinagmamasdan ang pattern na nilikha sa dingding.

Ang liwanag ay dumadaan sa dalawang vertical slits at nadidiffracte bilang dalawang patayong linya na nakaayos nang pahalang. Kung hindi dahil sa diffraction at interference, ang liwanag ay lilikha lamang ng dalawang linya

Duality ng wave particles

Dahil sa mga katangian ng alon, ang ilaw ay dumadaan sa mga hiwa at nagbanggaan, na bumubuo ng liwanag at madilim na mga rehiyon sa dingding. Ito ay nakakalat at hinihigop ng pader, na nakakakuha ng mga tampok ng mga particle.

Eksperimento ni Young

Bakit ang eksperimento ni Jung na may dalawang hiwa ay nakumbinsi ang lahat? Sa simula ay tama si Huygens, ngunit nabigo siyang ipakita ang kanyang mga konklusyon sa pagsasanay. Ang liwanag ay medyo maikli ang mga wavelength, kaya kailangan itong makipag-ugnayan sa maliit na bagay upang ipakita.

Ang halimbawa ay gumagamit ng dalawang magkakaugnay na pinagmumulan ng liwanag na may parehong monochromatic wavelength (sa yugto). Ibig sabihin, dalawang mapagkukunan ang lilikha ng nakabubuo o mapanirang panghihimasok.

Nakabubuo at mapanirang panghihimasok

Ang constructive noise ay nangyayari kapag ang mga alon ay humahadlang sa mga crests ngunit nasa phase. Ito ay magpapalaki sa magreresultang alon. Ang mapanirang makagambala sa isa't isa ay ganap at hindi nagtutugma, na nagkansela ng alon.

Ang dalawang slits ay bumubuo ng dalawang magkakaugnay na pinagmumulan ng alon na nakakasagabal sa isa't isa. (a) - Ang liwanag ay nakakalat mula sa bawat hiwa, dahil sa kanilang makitid. Ang mga alon ay nagsasapawan at nakakasagabal nang nakabubuo (maliwanag na mga linya) at mapanirang (madilim na lugar). (b) - Ang double slit pattern para sa mga alon ng tubig ay halos tumutugma sa mga magagaan na alon. Ang pinakadakilang aktibidad ay kapansin-pansin sa mga lugar na may mapanirang panghihimasok. (c) - Kapag tumama ang liwanag sa screen, nakatagpo kami ng katulad na pattern

Ang mga wave amplitudes ay nagdaragdag. (a) - Ang purong constructive interference ay posible kung ang magkatulad na alon ay nagtatagpo sa bahagi. (b) - Purong mapanirang panghihimasok - ang parehong mga alon ay hindi eksakto sa yugto

Ang pattern na ginawa ay hindi random. Ang bawat slot ay matatagpuan sa isang tiyak na distansya. Ang lahat ng mga alon ay nagsisimula sa parehong yugto, ngunit ang distansya mula sa punto sa dingding hanggang sa puwang ay lumilikha ng isang uri ng pagkagambala.

Ang isang pangkat ng mga eksperimento, na pinamumunuan ng sikat na physicist na si Robert Boyd (na, lalo na, ang unang nagsagawa ng "light slowdown" sa temperatura ng silid), ay gumawa at nagpatupad ng isang pamamaraan na nagpapakita ng kontribusyon ng tinatawag na " non-classical" trajectories sa larawan na nakuha sa pamamagitan ng interference ng mga photon sa tatlong crevices.

Ang two-slit interference ay isang klasikong eksperimento na nagpapakita ng mga katangian ng wave ng liwanag. Ito ay unang isinagawa sa pinakadulo simula ng ika-19 na siglo ni Thomas Jung, at naging isa sa mga pangunahing dahilan ng pagtanggi sa noo'y nangingibabaw na teorya ng corpuscular ng liwanag.

Sa simula ng ika-20 siglo, gayunpaman, natagpuan na ang liwanag ay binubuo pa rin ng mga particle na tinatawag na photon, ngunit ang mga particle na ito ay misteryosong mayroon ding mga katangian ng alon. Ang konsepto ng wave-particle duality ay lumitaw, na pinalawak din sa mga particle ng bagay. Sa partikular, ang pagkakaroon ng mga katangian ng alon ay natagpuan sa mga electron, at kalaunan sa mga atomo at molekula.

Sa bagong sangay ng physics na lumitaw bilang isang resulta - quantum mechanics - ang paglitaw ng isang interferometric pattern sa isang double-slit na eksperimento ay gumaganap ng isa sa mga pangunahing tungkulin. Kaya, isinulat ni Richard Feynman, sa kanyang Feynman Lectures on Physics, na ito ay isang phenomenon “na imposible, ganap, ganap na imposibleng ipaliwanag sa klasikal na paraan. Ang kababalaghan na ito ay ang pinakabuod ng quantum mechanics.

Ang double slit experiment ay nagpapakita ng isa sa mga pangunahing konsepto ng quantum physics, quantum superposition. Ang prinsipyo ng quantum superposition ay nagsasaad na kung ang isang partikular na quantum object (halimbawa, isang photon o isang electron) ay maaaring nasa isang tiyak na estado 1 at sa isang tiyak na estado 2, kung gayon maaari rin itong nasa isang estado na sa ilang kahulugan ay bahagyang parehong estado 1 at estado 2 , ang estado na ito ay tinatawag na superposisyon ng mga estado 1 at 2. Sa kaso ng mga slits, ang particle ay maaaring dumaan sa isang slit, o marahil sa isa pa, ngunit kung ang parehong slits ay bukas, pagkatapos ay ang particle ay pumasa. sa pamamagitan ng pareho at makikita ang sarili sa superposition state ng "isang particle na dumaan sa slit 1 " at "particle na dumadaan sa slot 2".

Bilang karagdagan, ang pagsasaalang-alang ng mga di-klasikal na tilapon ay mahalaga para sa isa pang direksyon sa modernong pangunahing pisika. Isa sa mga pangunahing hindi nalutas na problemang kinakaharap ng mga siyentipiko ay ang pag-iisa kabuuan teorya sa teorya ng grabidad. May mga pangunahing paghihirap sa daan, na, gaya ng pinaniniwalaan ng marami, ay malalampasan lamang sa pamamagitan ng pagbabago sa alinman sa mga teoryang ito, o pareho nang sabay-sabay. Samakatuwid, ngayon ay may mga paghahanap para sa mga posibleng pagkakaiba sa pagitan ng katotohanan at ang mga hula ng mga teoryang ito. Ang isa sa mga direksyon ay ang paghahanap ng mga paglihis mula sa prinsipyo ng quantum superposition. Kaya, halimbawa, noong 2010 isang pag-aaral ang nai-publish kung saan sinubukan nilang hanapin ang mga naturang paglihis sa isang three-slit na eksperimento. Walang nakitang mga pagkakaiba, ngunit pinukaw ng artikulong ito ang 2012 na papel na binanggit sa itaas. Ang isa sa kanyang mga konklusyon ay tiyak na ang 2010 na eksperimento ay gumamit ng hindi pagkakaunawaan sa prinsipyo ng quantum superposition, at ipinakilala nito ang bahagi nito sa hindi napag-alaman na error sa mga sukat. At kahit na ang laki ng error na ito ay maliit, ang epekto na hinahanap ng mga siyentipiko ay maaari ding maliit, kaya sa mga naturang paghahanap ay dapat pa ring isaalang-alang ang kontribusyon ng mga di-klasikal na tilapon.

Ang artikulo ay isinulat para sa proyekto

Ang interference o double-slit experiment, ayon kay Feynman, ay "naglalaman ng puso ng quantum mechanics" at ito ang quintessence ng prinsipyo ng quantum superposition. Ang prinsipyo ng interference, bilang pangunahing prinsipyo ng linear wave optics, ay unang malinaw na binuo ni Thomas Young noong 1801. Siya ang unang nagpakilala ng terminong "panghihimasok" noong 1803. Malinaw na ipinaliwanag ng siyentipiko ang prinsipyong natuklasan niya (ang eksperimento, na kilala sa ating panahon sa ilalim ng pangalang "Jung's double-slit experiment", http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm): "Upang makuha ang mga epekto ng superposisyon ng dalawang bahagi ng liwanag, kinakailangan na nagmula ang mga ito sa parehong pinagmulan at dumating sa parehong punto sa magkaibang landas, ngunit sa mga direksyong malapit sa isa't isa. Maaaring gamitin ang diffraction, reflection, refraction, o kumbinasyon ng mga epektong ito. upang ilihis ang isa o parehong bahagi ng sinag, ngunit ang pinakamadaling paraan ay kung ang sinag na homogenous na liwanag [mula sa unang hiwa] (isang kulay o haba ng daluyong) ay bumagsak sa isang screen kung saan ang dalawang napakaliit na butas o hiwa ay ginawa, na maaaring itinuturing na mga sentro ng divergence, kung saan ang liwanag ay nakakalat sa lahat ng direksyon sa pamamagitan ng diffraction. Ang isang modernong pang-eksperimentong setup ay binubuo ng isang photon source, isang diaphragm na may dalawang slits, at isang screen kung saan sinusunod ang pattern ng interference.

Upang pag-aralan ang naturang interference phenomenon tulad ng nasa figure, natural na gamitin ang pang-eksperimentong setup na ipinapakita sa tabi nito. Sa pag-aaral ng mga phenomena, para sa paglalarawan kung saan kinakailangang malaman ang detalyadong balanse ng momentum, malinaw na kinakailangan na ipalagay na ang ilang bahagi ng buong apparatus ay maaaring malayang gumalaw (nang independyente sa bawat isa). Gumuhit mula sa aklat: Niels Bohr, "Mga Napiling Siyentipikong Akda at Artikulo", 1925 - 1961b p.415.

Matapos maipasa ang mga slits sa screen sa likod ng barrier, lumitaw ang isang pattern ng interference mula sa mga alternating maliwanag at madilim na guhitan:

Fig.1 Mga gilid ng interference

Ang mga photon ay tumama sa screen sa magkahiwalay na mga punto, ngunit ang pagkakaroon ng interference fringes sa screen ay nagpapakita na may mga punto kung saan ang mga photon ay hindi tumama. Hayaan ang p ay isa sa mga puntong ito. Gayunpaman, ang isang photon ay maaaring pumasok sa p kung ang isa sa mga slits ay sarado. Ang gayong mapanirang panghihimasok, kung saan ang mga alternatibong posibilidad ay minsan ay maaaring makansela, ay isa sa mga pinaka mahiwagang katangian ng quantum mechanics. Ang isang kawili-wiling tampok ng double slit experiment ay ang interference pattern ay maaaring "assemble" ng isang particle - iyon ay, sa pamamagitan ng pagtatakda ng source intensity na napakababa na ang bawat particle ay "nasa flight" sa setup na nag-iisa at maaari lamang makagambala sa mismo. Sa kasong ito, natutukso tayong tanungin ang ating sarili kung alin sa dalawang biyak ang "talaga" na dinadaanan ng butil. Tandaan na ang dalawang magkaibang particle ay hindi gumagawa ng pattern ng interference. Ano ang misteryo, hindi pagkakapare-pareho, kahangalan ng pagpapaliwanag sa kababalaghan ng panghihimasok? Ang mga ito ay kapansin-pansing naiiba mula sa kabalintunaan ng maraming iba pang mga teorya at kababalaghan, tulad ng espesyal na relativity, quantum teleportation, ang kabalintunaan ng mga gusot na quantum particle, at iba pa. Sa unang tingin, ang mga paliwanag ng interference ay simple at halata. Isaalang-alang natin ang mga paliwanag na ito, na maaaring hatiin sa dalawang klase: mga paliwanag mula sa wave point of view at paliwanag mula sa corpuscular (quantum) point of view. Bago natin simulan ang pagsusuri, tandaan natin na sa ilalim ng paradoxicality, inconsistency, absurdity ng phenomenon of interference, ibig sabihin natin ang incompatibility ng paglalarawan ng quantum mechanical phenomenon na ito na may pormal na lohika at sentido komun. Ang kahulugan ng mga konseptong ito, kung saan inilalapat natin ang mga ito dito, ay itinakda sa artikulong ito.

Panghihimasok mula sa isang wave point of view

Ang pinakakaraniwan at hindi nagkakamali ay ang paliwanag ng mga resulta ng double-slit na eksperimento mula sa wave point of view:
"Kung ang pagkakaiba sa pagitan ng mga distansyang nilakbay ng mga alon ay katumbas ng kalahating kakaibang bilang ng mga wavelength, kung gayon ang mga oscillations na dulot ng isang wave ay aabot sa crest sa sandaling ang mga oscillations ng kabilang wave ay umabot sa trough, at, samakatuwid, ang isang alon ay magbabawas sa kaguluhan na nilikha ng isa, at maaari pa ngang ganap na maalis ito. Ito ay inilalarawan sa Fig. 2, na nagpapakita ng isang diagram ng isang two-slit na eksperimento kung saan ang mga alon mula sa pinagmulan A ay maaari lamang maabot ang linya BC sa screen sa pamamagitan ng pagdaan sa isa sa dalawang slits H1 o H2 sa obstacle na matatagpuan sa pagitan ng source at screen. X sa BC line, ang path length difference ay katumbas ng AH1X - AH2X; kung ito ay katumbas ng integer number ng wavelength , ang perturbation sa point X ay magiging malaki, kung ito ay katumbas ng kalahating kakaibang bilang ng mga wavelength, ang perturbation sa point X ay magiging maliit. Ipinapakita ng figure ang dependence ng wave intensity sa posisyon ng isang point sa line BC , na nauugnay sa mga amplitude ng mga oscillation sa mga puntong ito.

Fig.2. Interference pattern mula sa wave point of view

Tila ang paglalarawan ng kababalaghan ng panghihimasok mula sa pananaw ng alon ay hindi sumasalungat sa alinman sa lohika o sentido komun. Gayunpaman, ang photon ay talagang itinuturing na isang quantum butil . Kung ito ay nagpapakita ng mga katangian ng alon, kung gayon, gayunpaman, dapat itong manatili mismo - isang photon. Kung hindi, sa isang alon lamang na pagsasaalang-alang sa kababalaghan, talagang sinisira natin ang photon bilang isang elemento ng pisikal na katotohanan. Sa pagsasaalang-alang na ito, lumalabas na ang photon bilang tulad ... ay hindi umiiral! Ang isang photon ay hindi lamang nagpapakita ng mga katangian ng alon - narito ito ay isang alon kung saan walang anuman mula sa isang butil. Kung hindi man, sa sandali ng paghahati ng alon, dapat nating aminin na ang kalahati ng isang butil ay dumadaan sa bawat isa sa mga slits - isang photon, kalahating isang photon. Ngunit pagkatapos ay ang mga eksperimento na may kakayahang "mahuli" ang mga half-photon na ito ay dapat na posible. Gayunpaman, walang sinuman ang nakapagrehistro ng parehong mga half-photon na ito. Kaya, ang interpretasyon ng alon ng phenomenon ng interference ay hindi kasama ang mismong ideya na ang isang photon ay isang particle. Samakatuwid, upang isaalang-alang sa kasong ito ang isang photon bilang isang particle ay walang katotohanan, hindi makatwiran, hindi tugma sa sentido komun. Sa lohikal na paraan, dapat nating ipagpalagay na ang isang photon ay lumilipad mula sa punto A bilang isang particle. Sa paglapit sa isang balakid, bigla siyang ay lumiliko sa alon! Dumadaan sa mga bitak na parang alon, na nahahati sa dalawang batis. Kung hindi, kailangan nating paniwalaan ang isang iyon buo ang particle ay dumadaan sa dalawang slits sa parehong oras, dahil ipinapalagay paghihiwalay wala tayong karapatang hatiin ito sa dalawang partikulo (kalahati). Pagkatapos ay dalawang kalahating alon muli kumonekta sa isang buong butil. Kung saan ay wala walang paraan upang sugpuin ang isa sa mga kalahating alon. parang ganun dalawa mga kalahating alon, ngunit walang sinuman ang nagawang sirain ang isa sa kanila. Sa bawat oras na ang bawat isa sa mga kalahating alon sa panahon ng pagpaparehistro ay lumalabas na buo photon. Ang isang bahagi ay palaging, nang walang pagbubukod, ang kabuuan. Iyon ay, ang ideya ng isang photon bilang isang alon ay dapat magbigay-daan para sa posibilidad na "mahuli" ang bawat isa sa kalahating alon nang eksakto sa kalahati ng isang photon. Ngunit hindi iyon nangyayari. Kalahati ng photon ang dumadaan sa bawat slits, ngunit ang buong photon lang ang nakarehistro. Ang kalahati ba ay katumbas ng kabuuan? Ang interpretasyon ng sabay-sabay na presensya ng isang photon-particle sa dalawang lugar nang sabay-sabay ay mukhang hindi mas lohikal at makatwiran. Alalahanin na ang mathematical na paglalarawan ng proseso ng wave ay ganap na tumutugma sa mga resulta ng lahat ng mga eksperimento sa interference sa dalawang slits nang walang pagbubukod.

Panghihimasok mula sa corpuscular point of view

Mula sa corpuscular point of view, ito ay maginhawa upang ipaliwanag ang paggalaw ng "halves" ng isang photon gamit ang mga kumplikadong function. Ang mga function na ito ay nagmula sa pangunahing konsepto ng quantum mechanics - ang state vector ng isang quantum particle (dito - isang photon), ang wave function nito, na may ibang pangalan - ang probability amplitude. Ang posibilidad na ang isang photon ay tumama sa isang tiyak na punto sa screen (photographic plate) sa kaso ng isang dalawang-slit na eksperimento ay katumbas ng parisukat ng kabuuang function ng wave para sa dalawang posibleng photon trajectories na bumubuo ng isang superposisyon ng mga estado. "Kapag parisukat natin ang modulus ng kabuuan w + z ng dalawang kumplikadong numero w at z, karaniwan ay hindi natin nakukuha ang kabuuan lamang ng mga parisukat ng moduli ng mga numerong ito; mayroong karagdagang "term ng pagwawasto": |w + z|2 = |w| 2 + |z |2 + 2|w||z|cos θ, kung saan ang θ ay ang anggulo na nabuo ng mga direksyon sa mga puntong z at w mula sa pinanggalingan sa Argand plane... Ito ay ang term ng pagwawasto 2|w||z|cos θ na naglalarawan sa quantum interference sa pagitan ng quantum mechanical alternatives". Sa matematika, ang lahat ay lohikal at malinaw: ayon sa mga patakaran para sa pagkalkula ng mga kumplikadong expression, nakakakuha tayo ng isang kulot na kurba ng interference. Walang mga interpretasyon, mga paliwanag ang kailangan dito - tanging mga regular na kalkulasyon sa matematika. Ngunit kung susubukan mong isipin kung paano, pagkatapos ng lahat, kung anong landas, kung ano ang mga trajectory na inilipat ng photon (o electron) bago matugunan ang screen, ang paglalarawan sa itaas ay hindi nagpapahintulot sa iyo na makita: "Dahil dito, ang pahayag na ang mga electron ay pumasa sa alinman sa slot 1 o sa pamamagitan ng slot 2 ay hindi tama. Dumadaan sila sa parehong mga slits nang sabay-sabay. At isang napakasimpleng kasangkapang pangmatematika na naglalarawan sa naturang proseso ay nagbibigay ng ganap na eksaktong kasunduan sa eksperimento ". Sa katunayan, ang mga mathematical expression na may kumplikadong mga function ay simple at malinaw. Gayunpaman, inilalarawan lamang nila ang panlabas na pagpapakita ng proseso, tanging ang resulta nito, nang walang sinasabi tungkol sa kung ano ang nangyayari sa pisikal na kahulugan. Mula sa pananaw ng sentido komun, imposibleng isipin bilang isang butil, kahit na wala talaga itong mga sukat ng punto, ngunit, gayunpaman, ay limitado pa rin ng isang hindi mapaghihiwalay na dami, imposibleng sabay na dumaan sa dalawang butas na hindi konektado sa isa't isa. Halimbawa, isinulat ni Sudbury, na sinusuri ang kababalaghan,: "Ang pattern ng interference mismo ay hindi direktang nagpapahiwatig ng corpuscular behavior ng mga particle na pinag-aaralan, dahil sa katunayan ito ay hindi tuloy-tuloy, ngunit binubuo tulad ng isang imahe sa isang TV screen mula sa maraming mga puntong nilikha. sa pamamagitan ng mga flash mula sa mga indibidwal na electron. Ngunit upang ipaliwanag ang pattern ng interference na ito sa batayan ng pagpapalagay na ang bawat isa sa mga electron ay dumaan sa alinman sa isa o sa isa pang hiwa ay ganap na imposible. Siya ay dumating sa parehong konklusyon tungkol sa imposibilidad ng pagpasa ng isang particle nang sabay-sabay sa dalawang slits: "isang particle dapat dumaan sa alinman sa isa, o sa isa pang hiwa," na nagmamarka sa halatang corpuscular structure nito. Ang isang particle ay hindi maaaring dumaan sa dalawang slits sa parehong oras, ngunit hindi ito maaaring dumaan sa alinman sa isa o sa isa pa. Walang alinlangan, ang isang electron ay isang particle, bilang na pinatunayan ng mga tuldok mula sa mga flash sa screen. At ang butil na ito, walang alinlangan, ay hindi maaaring dumaan lamang sa isa sa mga slits. Bukod dito, ang electron, walang alinlangan, ay hindi nahahati sa dalawang bahagi, sa dalawang halves, na ang bawat isa sa mga ito ang kaso ay dapat magkaroon ng kalahati ng masa ng electron at kalahati ng singil. -ang mga electron ay hindi pa naobserbahan ng sinuman. Nangangahulugan ito na ang elektron ay hindi maaaring, na nahahati sa dalawang bahagi, na magkabifurcated, nang sabay-sabay na tumawid sa parehong mga puwang. Ito, tulad natin ipinaliwanag, nananatiling buo, sabay-sabay dumadaan sa dalawang magkaibang hiwa. Hindi ito nahahati sa dalawang bahagi, ngunit sabay na dumadaan sa dalawang slits. Ito ang kahangalan ng quantum-mechanical (corpuscular) na paglalarawan ng pisikal na proseso ng interference sa dalawang slits. Alalahanin na sa matematika ang prosesong ito ay inilarawan nang walang kamali-mali. Ngunit ang pisikal na proseso ay ganap na hindi makatwiran, salungat sa sentido komun. At, gaya ng dati, ang sentido komun ang dapat sisihin, na hindi maintindihan kung paano ito: hindi ito nahahati sa dalawa, ngunit napunta ito sa dalawang lugar. Sa kabilang banda, imposible rin na ipagpalagay ang kabaligtaran: na ang isang photon (o electron), sa ilang hindi kilalang paraan, ay dumadaan pa rin sa isa sa dalawang slits. Bakit kung gayon ang butil ay tumama sa ilang mga punto at umiiwas sa iba? Parang alam niya ang tungkol sa mga restricted areas. Ito ay lalo na maliwanag kapag ang particle ay nakakasagabal sa sarili nito sa mababang rate ng daloy. Sa kasong ito, kinakailangan pa ring isaalang-alang ang pagkakasabay ng pagpasa ng particle sa parehong mga slits. Kung hindi, ang isa ay kailangang isaalang-alang ang maliit na butil halos bilang isang makatwirang nilalang na may kaloob ng pag-iintindi sa kinabukasan. Ang mga eksperimento sa mga transit o exclusion detector (ang katotohanan na ang isang particle ay hindi naayos malapit sa isang hiwa ay nangangahulugan na ito ay dumaan sa isa pa) ay hindi nililinaw ang larawan. Walang mga makatwirang paliwanag kung paano at bakit tumutugon ang isang integral na butil sa pagkakaroon ng pangalawang hiwa kung saan hindi ito dumaan. Kung ang butil ay hindi nakarehistro malapit sa isa sa mga puwang, pagkatapos ay dumaan ito sa isa pa. Ngunit sa kasong ito, maaari itong makarating sa "ipinagbabawal" na punto ng screen, iyon ay, sa punto na hinding-hindi ito tatama kung bukas ang pangalawang puwang. Bagama't, tila, walang dapat pumigil sa mga hindi naantala na mga particle na ito sa paglikha ng isang "kalahati" na pattern ng interference. Gayunpaman, hindi ito nangyayari: kung ang isa sa mga puwang ay sarado, ang mga particle ay tila nakakakuha ng "pass" upang makapasok sa "ipinagbabawal" na mga lugar ng screen. Kung ang parehong mga hiwa ay bukas, kung gayon ang particle na diumano'y dumaan sa isang hiwa ay hindi makapasok sa mga "ipinagbabawal" na rehiyong ito. Tila naramdaman niya kung paano "tumingin" sa kanya ang pangalawang puwang at ipinagbabawal ang paggalaw sa ilang direksyon. Kinikilala na ang interference ay nangyayari lamang sa mga eksperimento na may wave o mga particle na nagpapakita sa eksperimentong ito lamang katangian ng alon. Sa ilang mahiwagang paraan, inilalantad ng particle ang wave o corpuscular side nito sa experimenter, na talagang binabago ang mga ito on the go, habang lumilipad. Kung ang absorber ay inilagay kaagad pagkatapos ng isa sa mga puwang, kung gayon ang particle bilang isang alon ay dumadaan sa parehong mga puwang hanggang sa absorber, pagkatapos ay ipagpatuloy ang paglipad nito bilang isang particle. Sa kasong ito, ang sumisipsip, tulad ng lumalabas, ay hindi nag-aalis ng kahit isang maliit na bahagi ng enerhiya nito mula sa butil. Bagaman halata na hindi bababa sa bahagi ng butil ang kailangan pang dumaan sa nakaharang na puwang. Tulad ng nakikita mo, wala sa mga isinasaalang-alang na paliwanag ng pisikal na proseso ang makatiis sa pagpuna mula sa lohikal na pananaw at mula sa pananaw ng sentido komun. Ang kasalukuyang nangingibabaw na corpuscular-wave dualism ay hindi kahit na bahagyang pinapayagan ang isa na maglaman ng interference. Ang isang photon ay hindi lamang nagpapakita ng alinman sa corpuscular o wave properties. Siya ay nagpapakita sa kanila sabay-sabay, at ang mga pagpapakitang ito ay magkapareho ibukod isa't isa. Ang "pagsusubo" ng isa sa mga kalahating alon ay agad na ginagawang isang particle ang photon na "hindi alam kung paano" lumikha ng isang pattern ng interference. Sa kabaligtaran, ang dalawang bukas na hiwa ay nagiging isang photon sa dalawang kalahating alon, na pagkatapos, kapag pinagsama, ay nagiging isang buong photon, na nagpapakita muli ng mahiwagang pamamaraan para sa pag-iral ng isang alon.

Mga eksperimento na katulad ng double slit experiment

Sa eksperimento na may dalawang slits, medyo mahirap na eksperimento na kontrolin ang mga trajectory ng "halves" ng mga particle, dahil ang mga slits ay medyo malapit sa isa't isa. Kasabay nito, mayroong isang katulad ngunit mas nakapagpapakita na eksperimento na nagpapahintulot sa isang photon na "paghiwalayin" kasama ang dalawang malinaw na nakikilalang mga tilapon. Sa kasong ito, ang kahangalan ng ideya na ang isang photon ay sabay-sabay na dumadaan sa dalawang channel ay nagiging mas malinaw, sa pagitan ng kung saan maaaring magkaroon ng isang distansya ng metro o higit pa. Ang ganitong eksperimento ay maaaring isagawa gamit ang isang Mach-Zehnder interferometer. Ang mga epekto na naobserbahan sa kasong ito ay katulad ng mga naobserbahan sa double-slit na eksperimento. Narito kung paano inilarawan ni Belinsky ang mga ito: "Isaalang-alang natin ang isang eksperimento sa isang Mach-Zehnder interferometer (Larawan 3). Inilapat namin ang isang single-photon na estado dito at inalis muna ang pangalawang beam splitter na matatagpuan sa harap ng mga photodetector. Ang mga detector ay magrehistro ng mga solong photocount alinman sa isa o sa iba pang channel, at hindi kailanman pareho sa parehong oras, dahil mayroon lamang isang photon sa input.

Fig.3. Scheme ng Mach-Zehnder interferometer.

Ibalik natin ang beam splitter. Ang posibilidad ng mga photocount sa mga detektor ay inilalarawan ng function na 1 + cos(Ф1 - Ф2), kung saan ang Ф1 at Ф2 ay ang mga pagkaantala ng phase sa mga braso ng interferometer. Ang tanda ay depende sa kung aling detector ang nagre-record. Ang harmonic function na ito ay hindi maaaring katawanin bilang kabuuan ng dalawang probabilities Р(Ф1) + Р(Ф2). Dahil dito, pagkatapos ng unang beam splitter, ang photon ay naroroon, kumbaga, sa magkabilang braso ng interferometer nang sabay-sabay, bagaman sa unang pagkilos ng eksperimento ay nasa isang braso lamang ito. Ang hindi pangkaraniwang pag-uugali na ito sa espasyo ay tinatawag na quantum nonlocality. Hindi ito maipaliwanag mula sa pananaw ng karaniwang spatial intuitions ng sentido komun, na kadalasang naroroon sa macrocosm". Kung ang parehong mga landas ay libre para sa isang photon sa input, pagkatapos ay sa output ang photon ay kumikilos tulad ng sa isang double-slit eksperimento: maaari itong dumaan sa pangalawang salamin sa kahabaan lamang ng isang landas - nakakasagabal sa ilan sa sarili nitong "kopya", na dumating sa isa pang landas. Kung ang pangalawang landas ay sarado, pagkatapos ay ang photon ay darating nang mag-isa at dadaan ang pangalawang salamin sa anumang direksyon. Ang isang katulad na bersyon ng pagkakapareho ng dalawang-slit na eksperimento ay inilarawan ni Penrose (ang paglalarawan ay napakahusay magsalita, kaya halos ibibigay namin ito nang buo): "Ang mga hiwa ay hindi kinakailangang matatagpuan malapit sa isa't isa upang ang photon ay maaaring dumaan sa kanila nang sabay-sabay. Upang maunawaan kung paano maaaring "sa dalawang lugar nang sabay-sabay" ang isang quantum particle, gaano man kalayo ang pagitan ng mga lugar na iyon, isaalang-alang ang isang pang-eksperimentong setup na bahagyang naiiba sa double slit na eksperimento. Tulad ng dati, mayroon tayong lampara na nagpapalabas ng isang kulay na ilaw, isang photon sa isang pagkakataon; ngunit sa halip na ipasa ang liwanag sa dalawang siwang, ipakita natin ito mula sa isang kalahating pilak na salamin na nakahilig sa sinag sa isang anggulo na 45 degrees.

Fig.4. Ang dalawang peak ng wave function ay hindi maituturing na probability weights lamang para sa localization ng isang photon sa isang lugar o iba pa. Ang dalawang landas na tinatahak ng isang photon ay maaaring gawin upang makagambala sa isa't isa.

Matapos matugunan ang salamin, ang pag-andar ng alon ng photon ay nahahati sa dalawang bahagi, ang isa ay makikita sa gilid, at ang pangalawa ay patuloy na nagpapalaganap sa parehong direksyon kung saan ang photon ay orihinal na lumipat. Tulad ng kaso ng isang photon na umuusbong mula sa dalawang slits, ang wave function ay may dalawang peak, ngunit ngayon ang mga peak na ito ay pinaghihiwalay ng mas malaking distansya - ang isang peak ay naglalarawan ng reflected photon, ang isa naman ay naglalarawan ng photon na dumaan sa salamin. Bilang karagdagan, sa paglipas ng panahon, ang distansya sa pagitan ng mga taluktok ay nagiging mas malaki at mas malaki, na tumataas nang walang katiyakan. Isipin na ang dalawang bahagi ng wave function na ito ay napupunta sa kalawakan, at naghihintay tayo ng isang buong taon. Pagkatapos ang dalawang peak ng wave function ng photon ay magiging isang light year ang pagitan. Sa paanuman, ang photon ay napupunta sa dalawang lugar nang sabay-sabay, na pinaghihiwalay ng layo na isang light year! Mayroon bang anumang dahilan upang seryosohin ang gayong larawan? Hindi ba natin maiisip na ang photon ay isang bagay na may 50% na posibilidad na mapunta sa isang lugar at isang 50% na pagkakataon na mapunta sa ibang lugar! Hindi, Ito ay Imposible! Gaano man katagal na gumagalaw ang photon, palaging may posibilidad na ang dalawang bahagi ng photon beam ay maaaring maipakita pabalik at magtagpo, na nagreresulta sa mga epekto ng interference na hindi maaaring lumabas mula sa mga probability weight ng dalawang alternatibo. Ipagpalagay na ang bawat bahagi ng photon beam ay nakatagpo ng isang ganap na pilak na salamin sa landas nito, na nakatagilid sa ganoong anggulo upang pagsamahin ang magkabilang bahagi, at ang isa pang kalahating pilak na salamin ay inilagay sa tagpuan ng dalawang bahagi, na nakatagilid sa kapareho ng anggulo ng unang salamin. Hayaang ang dalawang photocell ay matatagpuan sa mga tuwid na linya kung saan ang mga bahagi ng photon beam ay nagpapalaganap (Larawan 4). Ano ang matutuklasan natin? Kung totoo na ang isang photon ay sumusunod sa isang ruta na may 50% na posibilidad at isa pa na may isang 50% na posibilidad, kung gayon ay makikita natin na ang parehong mga detektor ay makakakita ng isang photon na may posibilidad na 50%. Gayunpaman, may iba pa talagang nangyayari. Kung ang dalawang alternatibong ruta ay eksaktong pantay sa haba, pagkatapos ay may posibilidad na 100% ang photon ay tatama sa detector A, na matatagpuan sa tuwid na linya kung saan orihinal na lumipat ang photon, at may posibilidad na 0 - sa anumang iba pang detector B. Sa sa madaling salita, ang photon ay mapagkakatiwalaang tatama sa detector A! Siyempre, ang gayong eksperimento ay hindi kailanman isinagawa para sa mga distansya ng pagkakasunud-sunod ng isang light year, ngunit ang resulta na nabuo sa itaas ay hindi nagtataas ng malubhang pagdududa (para sa mga physicist na sumusunod sa tradisyonal na mekanika ng quantum! ) Ang mga eksperimento ng ganitong uri ay aktwal na isinagawa para sa mga distansya sa pagkakasunud-sunod ng maraming metro o higit pa, at ang mga resulta ay ganap na sumasang-ayon sa mga hula sa quantum mechanical. Ano ngayon ang masasabi tungkol sa katotohanan ng pagkakaroon ng isang photon sa pagitan ng una at huling pagpupulong na may isang semi-reflecting na salamin? Ang hindi maiiwasang konklusyon ay nagmumungkahi mismo, ayon sa kung saan ang photon ay dapat, sa ilang mga kahulugan, aktwal na dumaan sa parehong mga ruta nang sabay-sabay! Dahil kung ang isang sumisipsip na screen ay inilagay sa landas ng alinman sa dalawang ruta, kung gayon ang mga probabilidad ng isang photon na tumama sa detector A o B ay magiging pareho! Ngunit kung ang parehong mga ruta ay bukas (parehong may parehong haba), ang photon ay maaari lamang maabot ang A. Ang pagharang sa isa sa mga ruta ay nagpapahintulot sa photon na maabot ang detector B! Kung ang parehong mga ruta ay bukas, kung gayon ang photon sa paanuman ay "alam" na hindi pinapayagan na matumbok ang detector B, at samakatuwid ito ay napipilitang sundin ang dalawang ruta nang sabay-sabay. Tandaan din na ang pahayag na "matatagpuan sa dalawang partikular na lugar nang sabay-sabay" ay hindi ganap na nailalarawan ang estado ng photon: kailangan nating makilala ang estado ψ t + ψ b, halimbawa, mula sa estado ψ t - ψ b (o, halimbawa, mula sa estadong ψ t + iψ b , kung saan ang ψ t at ψ b ngayon ay tumutukoy sa mga posisyon ng photon sa bawat isa sa dalawang landas (ayon sa pagkakabanggit ay "nailipat" at "naaninag"!). Ito ang ganitong uri ng pagkakaiba na tumutukoy kung ang photon ay mapagkakatiwalaan na makakarating sa detector A, na dadaan sa pangalawang kalahating pilak na salamin, o tiyak na makakarating sa detector B (o ito ay tatama sa mga detector A at B na may ilang intermediate na posibilidad.) Ang mahiwagang tampok na ito ng quantum reality, na kung saan ay na dapat nating seryosong isaalang-alang na ang isang particle ay maaaring "nasa dalawang lugar nang sabay-sabay" sa iba't ibang paraan ", ay nagmumula sa katotohanan na kailangan nating buuin ang mga estado ng quantum, gamit ang mga kumplikadong pinahahalagahan na timbang upang makakuha ng iba pang mga estado ng kabuuan. "At muli, tulad ng nakikita natin, ang mathematical formalism ay dapat, kumbinsihin tayo na ang butil ay nasa dalawang lugar nang sabay-sabay. Ito ay isang butil, hindi isang alon. Sa mga mathematical equation na naglalarawan sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, siyempre, walang mga paghahabol. Gayunpaman, ang kanilang interpretasyon mula sa pananaw ng sentido komun ay nagdudulot ng malubhang kahirapan at nangangailangan ng paggamit ng mga konsepto ng "magic", "miracle".

Mga sanhi ng paglabag sa panghihimasok - kaalaman tungkol sa landas ng butil

Ang isa sa mga pangunahing katanungan sa pagsasaalang-alang sa phenomenon ng interference ng isang quantum particle ay ang tanong ng sanhi ng paglabag sa interference. Paano at kailan lumilitaw ang isang pattern ng interference, sa pangkalahatan, ay naiintindihan. Ngunit sa ilalim ng mga kilalang kundisyong ito, gayunpaman, kung minsan ang pattern ng interference ay hindi lilitaw. May pumipigil dito na mangyari. Binabalangkas ni Zarechny ang tanong na ito sa ganitong paraan: "ano ang kinakailangan upang obserbahan ang isang superposisyon ng mga estado, isang pattern ng pagkagambala? Ang sagot sa tanong na ito ay medyo malinaw: upang obserbahan ang isang superposisyon, hindi namin kailangang ayusin ang estado ng isang bagay. Kapag tinitingnan natin ang isang electron, nalaman natin na ito ay dumadaan sa alinman sa isang butas ", o sa isa pa. Walang superposisyon ng dalawang estadong ito! At kapag hindi natin ito tinitingnan, ito ay sabay na dumadaan sa dalawang slits, at ang kanilang pamamahagi sa ang screen ay hindi katulad ng kapag tinitingnan natin sila!". Iyon ay, ang paglabag sa panghihimasok ay nangyayari dahil sa pagkakaroon ng kaalaman tungkol sa tilapon ng butil. Kung alam natin ang tilapon ng butil, hindi lilitaw ang pattern ng interference. Ang Bacciagaluppi ay gumuhit ng katulad na konklusyon: may mga sitwasyon kung saan ang interference term ay hindi sinusunod, i.e. kung saan gumagana ang klasikal na pormula para sa pagkalkula ng mga probabilidad. Nangyayari ito kapag gumawa kami ng slit detection, anuman ang aming paniniwala na ang pagsukat ay dahil sa isang "tunay" na pagbagsak ng wavefunction (ibig sabihin, iyon lamang isa ng bahagi ay sinusukat at nag-iiwan ng bakas sa screen). Bukod dito, hindi lamang ang nakuha na kaalaman tungkol sa estado ng system ay lumalabag sa pagkagambala, ngunit kahit na potensyal ang kakayahang makakuha ng kaalamang ito ay isang napakalaking dahilan para sa panghihimasok. Hindi ang kaalaman mismo, ngunit pangunahing pagkakataon alamin sa hinaharap na estado ng particle na sirain ang interference. Ito ay napakalinaw na ipinakita ng eksperimento ng Tsypenyuk: "Ang isang sinag ng rubidium atoms ay nakuha sa isang magneto-optical trap, ito ay pinalamig ng laser, at pagkatapos ay ang atomic na ulap ay pinakawalan at nahulog sa ilalim ng pagkilos ng isang gravitational field. Sa katunayan , nangyayari ang diffraction ng mga atom sa sinusoidal diffraction grating, katulad ng kung paano nag-iiba ang liwanag sa isang ultrasonic wave sa isang likido. Ang incident beam A (ang bilis nito sa interaksyon na rehiyon ay 2 m/s lang) ay unang nahati sa dalawang beam B at C , pagkatapos ay tumama sa pangalawang light grating, pagkatapos ay nabuo ang dalawang pares ng mga beam (D, E) at (F, G). atoms sa pamamagitan ng dalawang slits na matatagpuan sa layo d katumbas ng transverse divergence ng mga beam pagkatapos ng unang grating". Sa kurso ng eksperimento, ang mga atomo ay "na-tag" at dapat na matukoy mula sa markang ito kung aling tilapon ang kanilang inilipat bago ang pagbuo ng pattern ng interference: mga elektronikong estado |2> at |3>: ang beam B ay naglalaman ng karamihan ng mga atomo sa estado |2>, beam C - mga atom sa estado |3>. Dapat itong muling bigyang-diin na halos walang pagbabago sa momentum ng atom na nagaganap sa panahon ng naturang pamamaraan ng pag-label. Kapag ang microwave radiation, na nagmamarka ng mga atom sa interfering beams, ay naka-on, ang pattern ng interference ay ganap na nawala. Dapat itong bigyang-diin na ang impormasyon ay hindi nabasa, ang panloob na elektronikong estado ay hindi natukoy. Ang impormasyon tungkol sa tilapon ng mga atomo ay naitala lamang, ang mga atomo ay naalala kung saan sila lumipat ". Kaya, nakikita natin na kahit na ang paglikha ng potensyal na posibilidad para sa pagtukoy ng tilapon ng mga nakakasagabal na mga particle ay sumisira sa pattern ng interference. Ang isang particle ay hindi lamang hindi maaaring sabay na magpakita wave at corpuscular properties, ngunit ang mga katangiang ito ay hindi kahit na bahagyang magkatugma: alinman sa particle ay ganap na kumikilos tulad ng isang alon, o ganap na tulad ng isang naisalokal na particle. Kung "aayusin" natin ang isang particle bilang isang corpuscle, itinatakda ito sa ilang estado na katangian ng isang corpuscle, pagkatapos kapag nagsasagawa ng isang eksperimento upang ipakita ang mga katangian ng wave nito, lahat ng ating mga setting ay masisira. Tandaan na ang kamangha-manghang tampok na ito ng panghihimasok ay hindi sumasalungat sa alinman sa lohika o sentido komun.

Quantocentric physics at Wheeler

Sa gitna ng quantum-mechanical system ng modernity, mayroong isang quantum, at sa paligid nito, tulad ng sa geocentric system ng Ptolemy, ang mga quantum star at ang quantum Sun ay umiikot. Ang paglalarawan ng marahil ang pinakasimpleng quantum mechanical experiment ay nagpapakita na ang matematika ng quantum theory ay walang kamali-mali, kahit na ang paglalarawan ng aktwal na pisika ng proseso ay ganap na wala dito. Bida teorya - isang quantum lamang sa papel, sa mga formula ito ay may mga katangian ng isang quantum, isang particle. Sa mga eksperimento, gayunpaman, hindi ito kumikilos tulad ng isang butil. Ipinakita niya ang kakayahang hatiin sa dalawang bahagi. Siya ay patuloy na pinagkalooban ng iba't ibang mystical properties at kahit na inihambing sa mga fairy tale character: "Sa panahong ito ang photon ay "isang malaking mausok na dragon" na matalas lamang sa kanyang buntot (sa beam splitter 1) at sa kanyang bundok kung saan ito kumagat. ang detektor" (Wheeler). Ang mga bahaging ito, ang mga kalahati ng "malaking dragon na humihinga ng apoy" ni Wheeler ay hindi kailanman natuklasan ng sinuman, at ang mga katangian na dapat taglayin ng mga kalahating ito ng quanta, ay sumasalungat sa mismong teorya ng quanta. Sa kabilang banda, ang quanta ay hindi kumikilos tulad ng mga alon. Oo, tila sila ay "marunong maghiwalay" sa mga bahagi. Ngunit palagi, sa anumang pagtatangka na irehistro ang mga ito, sila ay agad na sumanib sa isang alon, na biglang lumalabas na isang particle na bumagsak sa isang punto. Bukod dito, ang mga pagtatangka na pilitin ang isang butil na magpakita lamang ng alon o mga katangian ng corpuscular lamang ang nabigo. Ang isang kawili-wiling pagkakaiba-iba sa nakakagulat na mga eksperimento sa panghihimasok ay ang naantala na mga eksperimento sa pagpili ni Wheeler:

Fig.5. Basic Delayed Choice

1. Ang isang photon (o anumang iba pang quantum particle) ay ipinapadala patungo sa dalawang slits. 2. Ang isang photon ay dumadaan sa mga slits nang hindi naoobserbahan (natutukoy), sa isang slit, o sa isa pang slit, o sa parehong slits (lohiko, lahat ito ay posibleng mga alternatibo). Upang makakuha ng panghihimasok, ipinapalagay namin na ang "isang bagay" ay dapat dumaan sa parehong mga hiwa; Upang makuha ang pamamahagi ng mga particle, ipinapalagay namin na ang photon ay dapat dumaan sa alinman sa isang hiwa o sa isa pa. Anuman ang pagpipilian na gagawin ng photon, ito ay "dapat" gawin ito sa sandaling ito ay dumaan sa mga hiwa. 3. Pagkatapos dumaan sa mga slits, ang photon ay gumagalaw patungo sa likod na dingding. Mayroon kaming dalawa iba't-ibang paraan photon detection sa "rear wall". 4. Una, mayroon kaming screen (o anumang iba pang sistema ng pag-detect na may kakayahang makilala ang pahalang na coordinate ng photon ng insidente, ngunit hindi matukoy kung saan nanggaling ang photon). Maaaring alisin ang kalasag tulad ng ipinapakita ng dashed arrow. Maaari itong alisin nang mabilis, napakabilis, Pagkatapos dahil ang photon ay dumaan sa dalawang slits, ngunit bago ang photon ay umabot sa eroplano ng screen. Sa madaling salita, maaaring alisin ang screen sa pagitan ng oras kapag lumipat ang photon sa rehiyon 3. O maaari naming iwanan ang screen sa lugar. Ito ang pinili ng nag-eeksperimento, na ipinagpaliban hanggang sa sandaling dumaan ang photon sa hiwa (2), gaano man ito ginawa. 5. Kung ang screen ay tinanggal, makikita namin ang dalawang teleskopyo. Ang mga teleskopyo ay napakahusay na nakatutok sa pagmamasid lamang sa makitid na mga rehiyon ng espasyo sa paligid lamang ng isang hiwa bawat isa. Ang kaliwang teleskopyo ay nagmamasid sa kaliwang biyak; ang kanang teleskopyo ay nagmamasid sa kanang hiwa. (Ang mekanismo/metapora ng teleskopyo ay tumitiyak na kung titingnan natin ang isang teleskopyo, makikita lamang natin ang isang flash ng liwanag kung ang photon ay kinakailangang dumaan - lahat o hindi bababa sa bahagi - sa pamamagitan ng hiwa kung saan ang teleskopyo ay nakatutok; kung hindi, tayo ay Kaya. kapag nagmamasid tayo sa isang photon na may teleskopyo, nakakakuha tayo ng "saang paraan" na impormasyon tungkol sa papasok na photon.) Ngayon isipin na ang photon ay papunta sa rehiyon 3. Ang photon ay dumaan na sa mga slits. Mayroon pa rin kaming opsyon na pumili, halimbawa, na iwanan ang screen sa lugar; sa kasong ito, hindi namin alam kung saan dumaan ang photon. O maaari kaming magpasya na alisin ang screen. Kung aalisin namin ang screen, inaasahan naming makakita ng flash sa isang teleskopyo o sa isa pa (o pareho, bagama't hindi ito nangyayari) para sa bawat photon na ipinadala. Bakit? Dahil ang photon ay dapat dumaan sa alinman sa isa, o sa isa pa, o sa parehong mga slits. Nauubos nito ang lahat ng posibilidad. Kapag nagmamasid sa mga teleskopyo, dapat nating makita ang isa sa mga sumusunod: isang flash sa kaliwang teleskopyo at walang flash sa kanan, na nagpapahiwatig na ang photon ay dumaan sa kaliwang hiwa; o isang flash sa kanang teleskopyo at walang flash sa kaliwang teleskopyo, na nagpapahiwatig na ang photon ay dumaan sa kanang hiwa; o mahinang pagkislap ng kalahating intensity mula sa parehong mga teleskopyo, na nagpapahiwatig na ang photon ay dumaan sa magkabilang hiwa. Ang lahat ng ito ay mga posibilidad. Sinasabi sa atin ng quantum mechanics kung ano ang makukuha natin sa screen: isang 4r curve, na eksaktong katulad ng interference ng dalawang simetriko wave na nagmumula sa ating mga slits. Sinasabi rin ng quantum mechanics na kapag nagmamasid sa mga photon gamit ang mga teleskopyo, nakakakuha tayo ng: isang 5r curve, na eksaktong tumutugma sa mga point particle na dumaan sa isa o ibang hiwa at tumama sa kaukulang teleskopyo. Bigyang-pansin natin ang pagkakaiba sa mga pagsasaayos ng aming pang-eksperimentong setup, na tinutukoy ng aming pinili. Kung pipiliin naming iwanan ang screen sa lugar, makakakuha kami ng pamamahagi ng particle na tumutugma sa interference ng dalawang hypothetical slit wave. Maaari naming sabihin (kahit na may malaking pag-aatubili) na ang photon ay naglakbay mula sa pinagmulan nito patungo sa screen sa pamamagitan ng parehong mga slits. Sa kabilang banda, kung pipiliin nating tanggalin ang screen, makakakuha tayo ng pamamahagi ng particle na pare-pareho sa dalawang maxima na makukuha natin kung pagmamasdan natin ang paggalaw ng isang point particle mula sa pinagmulan sa pamamagitan ng isa sa mga slits patungo sa kaukulang teleskopyo. Ang particle ay "lumalabas" (nakikita natin ang flash) sa isang teleskopyo o sa iba pa, ngunit hindi sa anumang iba pang punto sa pagitan ng direksyon ng screen. Sa kabuuan, gagawa kami ng isang pagpipilian - kung aalamin kung aling hiwa ang dumaan sa particle - sa pamamagitan ng pagpili o hindi pagpili na gumamit ng mga teleskopyo para sa pagtuklas. Ipagpaliban namin ang pagpipiliang ito hanggang sa sandali ng oras Pagkatapos kung paanong ang butil ay "dumaan sa isa sa mga hiwa, o sa parehong mga biyak," wika nga. Tila kabalintunaan na ang huli nating pagpili kung tatanggap o hindi ng naturang impormasyon ay sa katunayan tinutukoy, kung sabihin, kung ang butil ay dumaan sa isang hiwa o sa pareho. Kung mas gusto mong mag-isip sa ganoong paraan (at hindi ko ito inirerekomenda), ang particle ay nagpapakita ng ex post facto wave na pag-uugali kung pipiliin mong gumamit ng screen; nagpapakita rin ang particle pagkatapos ng fact behavior bilang point object kung pipiliin mong gumamit ng mga teleskopyo. Kaya, ang aming naantalang pagpili kung paano magrehistro ng isang particle ay tila matukoy kung paano aktwal na kumilos ang particle bago ang pagpaparehistro.
(Ross Rhodes, Wheeler's Classic Delayed Choice Experiment, isinalin ni P. V. Kurakin,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm). Ang hindi pagkakapare-pareho ng modelo ng quantum ay nangangailangan ng pagtatanong ng tanong na "Marahil ay umiikot pa rin ito?" Ang modelo ba ng corpuscular-wave dualism ay tumutugma sa katotohanan? Tila ang quantum ay hindi isang particle o isang alon.

Bakit tumatalbog ang bola?

Ngunit bakit natin dapat isaalang-alang ang bugtong ng panghihimasok bilang pangunahing bugtong ng pisika? Maraming misteryo sa pisika, sa ibang agham at sa buhay. Ano ang espesyal sa pakikialam? Sa mundong nakapaligid sa atin, maraming mga phenomena na sa unang tingin pa lang ay tila naiintindihan, ipinaliwanag. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng hakbang-hakbang sa pamamagitan ng mga paliwanag na ito, dahil ang lahat ay nalilito, isang dead end ang lumitaw. Bakit mas masahol pa sila kaysa sa pakikialam, hindi gaanong misteryoso? Isaalang-alang, halimbawa, ang isang pamilyar na kababalaghan na naranasan ng lahat sa buhay: ang pagtalbog ng bola ng goma na itinapon sa aspalto. Bakit siya tumatalbog kapag tinamaan niya ang aspalto? Malinaw, kapag natamaan ang aspalto, ang bola ay deformed at naka-compress. Kasabay nito, ang presyon ng gas sa loob nito ay tumataas. Sa pagsisikap na ituwid, ibalik ang hugis nito, pinindot ng bola ang aspalto at itinataboy ito. Iyon, tila, ang lahat, ang dahilan ng pagtalon ay nilinaw. Gayunpaman, tingnan natin nang mas malapitan. Para sa pagiging simple, iniiwan namin ang mga proseso ng gas compression at pagpapanumbalik ng hugis ng bola. Dumiretso tayo sa pagsasaalang-alang ng proseso sa punto ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng bola at ng aspalto. Ang bola ay tumalbog sa aspalto, dahil ang dalawang puntos (sa aspalto at sa bola) ay nakikipag-ugnayan: bawat isa sa kanila ay pumipindot sa isa, nagtataboy mula dito. Mukhang simple lang ang lahat dito. Ngunit tanungin natin ang ating sarili: ano ang pressure na ito? Paano ito "hitsura"? Suriin natin ang molecular structure ng matter. Ang molekula ng goma kung saan ginawa ang bola at ang molekula ng bato sa aspalto ay pumipindot sa isa't isa, iyon ay, sila ay may posibilidad na itulak ang isa't isa palayo. At muli, ang lahat ay tila simple, ngunit ang isang bagong tanong ay lumitaw: ano ang sanhi, ang pinagmulan ng "puwersa" na kababalaghan, na pumipilit sa bawat isa sa mga molekula na lumayo, upang makaranas ng pagpilit na lumipat mula sa "karibal"? Tila, ang mga atomo ng mga molekula ng goma ay tinataboy ng mga atomo na bumubuo sa bato. Kung kahit na mas maikli, mas pinasimple, kung gayon ang isang atom ay itinataboy mula sa isa pa. At muli: bakit? Lumipat tayo sa atomic na istraktura ng bagay. Ang mga atom ay binubuo ng nuclei at electron shell. Pasimplehin nating muli ang problema at ipagpalagay (sa makatwirang sapat) na ang mga atomo ay tinataboy ng kanilang mga shell o ng kanilang nuclei, bilang tugon sa isang bagong tanong: paano eksaktong nangyayari ang pagtanggi na ito? Halimbawa, ang mga electron shell ay maaaring maitaboy dahil sa kanilang magkaparehong mga singil sa kuryente, dahil ang mga katulad na singil ay nagtataboy. At muli: bakit? Paano ito nangyayari? Ano ang nagiging sanhi ng dalawang electron, halimbawa, upang itaboy ang isa't isa? Kailangan nating pumunta nang higit pa at higit pa sa kailaliman ng istraktura ng bagay. Ngunit narito na ito ay lubos na kapansin-pansin na ang alinman sa aming mga imbensyon, anumang bagong paliwanag pisikal ang mekanismo ng pagtanggi ay lalayo nang palayo, tulad ng isang abot-tanaw, bagaman ang pormal, mathematical na paglalarawan ay palaging magiging tumpak at malinaw. At gayon pa man ay lagi nating makikita na ang kawalan pisikal paglalarawan ng mekanismo ng pagtanggi ay hindi gumagawa ng mekanismong ito, ang intermediate na modelo nito, walang katotohanan, hindi makatwiran, salungat sa sentido komun. Ang mga ito ay medyo pinasimple, hindi kumpleto, ngunit lohikal, makatwiran, makabuluhan. Ito ang pagkakaiba sa pagitan ng paliwanag ng panghihimasok at ng mga paliwanag ng maraming iba pang phenomena: ang paglalarawan ng interference sa mismong esensya nito ay hindi makatwiran, hindi natural, at salungat sa sentido komun.

Quantum entanglement, nonlocality, lokal na realismo ni Einstein

Isaalang-alang ang isa pang kababalaghan na itinuturing na salungat sa sentido komun. Ito ang isa sa mga pinakakahanga-hangang misteryo ng kalikasan - quantum entanglement (entanglement effect, entanglement, non-separability, non-locality). Ang kakanyahan ng kababalaghan ay ang dalawang quantum particle pagkatapos ng pakikipag-ugnayan at kasunod na paghihiwalay (paghihiwalay sa kanila sa iba't ibang mga rehiyon ng espasyo) ay nagpapanatili ng ilang uri ng koneksyon ng impormasyon sa isa't isa. Ang pinakakilalang halimbawa nito ay ang tinatawag na EPR paradox. Noong 1935, ipinahayag nina Einstein, Podolsky at Rosen ang ideya na, halimbawa, dalawang nakagapos na photon sa proseso ng paghihiwalay (pagpapalawak) ay nagpapanatili ng gayong pagkakahawig ng koneksyon ng impormasyon. Sa kasong ito, ang quantum state ng isang photon, halimbawa, polarization o spin, ay maaaring agad na mailipat sa isa pang photon, na sa kasong ito ay nagiging analogue ng una at vice versa. Sa paggawa ng pagsukat sa isang particle, agad nating tinutukoy ang estado ng isa pang particle, gaano man kalayo ang mga particle na ito sa isa't isa. Kaya, ang koneksyon sa pagitan ng mga particle ay sa panimula ay hindi lokal. Ang Russian physicist na si Doronin ay bumalangkas ng esensya ng nonlocality ng quantum mechanics tulad ng sumusunod: "Tungkol sa kung ano ang ibig sabihin ng nonlocality sa QM, sa siyentipikong komunidad, naniniwala ako, mayroong ilang napagkasunduang opinyon sa bagay na ito. lokal na realismo (madalas na tinutukoy sa bilang prinsipyo ng lokalidad ni Einstein.) Ang prinsipyo ng lokal na realismo ay nagsasaad na kung ang dalawang sistemang A at B ay spatial na pinaghihiwalay, kung gayon sa isang kumpletong paglalarawan ng pisikal na katotohanan, ang mga aksyon na ginawa sa sistema A ay hindi dapat magbago ng mga katangian ng sistema B." Tandaan na ang pangunahing posisyon ng lokal na realismo sa interpretasyon sa itaas ay ang pagtanggi sa magkaparehong impluwensya ng spatially separated system sa isa't isa. Ang pangunahing posisyon ng lokal na realismo ni Einstein ay ang imposibilidad ng impluwensya ng dalawang spatially separated system sa isa't isa. Ipinapalagay ni Einstein sa inilarawan na EPR paradox ang isang hindi direktang pag-asa ng estado ng mga particle. Ang pag-asa na ito ay nabuo sa sandali ng pagkabuhol ng butil at nagpapatuloy hanggang sa katapusan ng eksperimento. Iyon ay, ang mga random na estado ng mga particle ay lumitaw sa sandali ng kanilang paghihiwalay. Sa hinaharap, nai-save nila ang mga estado na nakuha sa pamamagitan ng pagkagambala, at ang mga estado na ito ay "naka-imbak" sa ilang mga elemento ng pisikal na katotohanan na inilarawan ng "karagdagang mga parameter", dahil ang mga sukat sa mga spaced system ay hindi makakaimpluwensya sa isa't isa: "Ngunit ang isang palagay ay tila hindi mapag-aalinlanganan sa akin. . Ang tunay na estado ng mga bagay (estado) ng system S 2 ay hindi nakasalalay sa kung ano ang ginagawa sa system S 1 "spatially separated from it." mga operasyon sa unang sistema, walang tunay na pagbabago ang maaaring makuha sa pangalawang sistema. " Gayunpaman, sa katotohanan, ang mga sukat sa mga sistemang malayo sa isa't isa ay kahit papaano ay nakakaimpluwensya sa isa't isa. Inilarawan ni Alain Aspect ang impluwensyang ito bilang mga sumusunod:" i. Ang photon ν 1, na walang malinaw na tinukoy na polariseysyon bago ang pagsukat nito, ay nakakakuha ng polariseysyon na nauugnay sa resulta na nakuha sa pagsukat nito: hindi ito nakakagulat. ii. Kapag ang isang pagsukat sa ν 1 ay ginawa, ang isang photon ν 2 na walang tiyak na polariseysyon bago ang pagsukat na ito ay inaasahang magiging isang polarization state na kahanay sa resulta ng pagsukat sa ν 1 . Ito ay lubhang nakakagulat dahil ang pagbabagong ito sa paglalarawan ng ν 2 ay madalian, anuman ang distansya sa pagitan ng ν 1 at ν 2 sa oras ng unang pagsukat. Ang larawang ito ay sumasalungat sa relativity. Ayon kay Einstein, ang isang kaganapan sa isang partikular na rehiyon ng spacetime ay hindi maaaring maimpluwensyahan ng isang kaganapan sa isang spacetime na pinaghihiwalay ng isang spacelike interval. Hindi matalinong subukang maghanap ng mas katanggap-tanggap na mga larawan upang "maunawaan" ang mga ugnayan ng EPR. Ito ang larawan na aming isinasaalang-alang ngayon." Ang larawang ito ay tinatawag na "nonlocality". Ang ipinadala (kondisyon) na impormasyon sa pagitan ng mga particle ng EPR ay tinatawag minsan na "quantum information". Kaya, ang nonlocality ay isang phenomenon na sumasalungat sa lokal na realismo (localism) ni Einstein. Kasabay nito, para sa lokal na realismo, isang bagay lamang ang tinatanggap: ang kawalan ng tradisyonal (relativistic) na impormasyon na ipinadala mula sa isang particle patungo sa isa pa. Kung hindi, dapat magsalita ang isa tungkol sa "aksyon ng multo sa malayo," gaya ng tawag dito ni Einstein. Tingnan natin ang "malayuang aksyon" na ito kung hanggang saan ito sumasalungat sa espesyal na teorya ng relativity at lokal na realismo mismo. Una, ang "phantom long-range action" ay hindi mas masahol kaysa sa quantum-mechanical na "non-locality". Sa katunayan, walang paglilipat ng relativistic (sub-light-speed) na impormasyon tulad nito, doon man o doon. Samakatuwid, ang "malayuang aksyon" ay hindi sumasalungat sa espesyal na teorya ng relativity tulad ng "hindi lokalidad". Pangalawa, ang pagiging makamulto ng "malayuang aksyon" ay hindi mas makamulto kaysa sa quantum na "nonlocality". Sa katunayan, ano ang kakanyahan ng nonlocality? Sa "paglabas" sa ibang antas ng katotohanan? Ngunit hindi ito nagsasabi ng anuman, ngunit nagbibigay-daan lamang para sa iba't ibang mystical at banal na pinalawak na interpretasyon. Walang makatwiran at detalyado pisikal paglalarawan (at higit pa rito, paliwanag) ang nonlocality ay may no. Mayroon lamang isang simpleng pahayag ng katotohanan: dalawang dimensyon nakakaugnay. At ano ang masasabi tungkol sa "phantom action at a distance" ni Einstein? Oo, eksakto ang parehong bagay: walang anumang makatwiran at detalyadong pisikal na paglalarawan, ang parehong simpleng pahayag ng katotohanan: dalawang dimensyon konektado magkasama. Ang tanong ay talagang bumababa sa terminolohiya: non-locality o multo na aksyon sa malayo. At ang pagkilala na ang isa o ang isa ay hindi pormal na sumasalungat sa espesyal na teorya ng relativity. Ngunit wala itong ibig sabihin kundi ang pagkakapare-pareho ng lokal na realismo (lokalismo) mismo. Ang kanyang pangunahing pahayag, na binuo ni Einstein, ay tiyak na nananatiling wasto: sa relativistic na kahulugan, walang interaksyon sa pagitan ng mga sistema S 2 at S 1, ang hypothesis ng "phantom long-range action" ay hindi nagpapakilala ng kaunting kontradiksyon sa lokal na realismo ni Einstein . Sa wakas, ang mismong pagtatangka na tanggihan ang "phantom action at a distance" sa lokal na realismo ay lohikal na nangangailangan ng parehong saloobin patungo sa kanyang quantum mechanical counterpart - nonlocality. Kung hindi, ito ay nagiging double standard, isang unsubstantiated double approach sa dalawang theories ("Ano ang pinapayagan sa Jupiter ay hindi pinapayagan sa toro"). Hindi malamang na ang ganitong paraan ay nararapat na seryosong pagsasaalang-alang. Kaya, ang hypothesis ng lokal na realismo (lokalismo) ni Einstein ay dapat na buuin sa isang mas kumpletong anyo: "Ang tunay na estado ng sistema S 2 sa relativistikong kahulugan ay hindi nakasalalay sa kung ano ang ginagawa sa system S 1 " spatially separated from it. Dahil sa maliit ngunit mahalagang pagwawasto na ito, lahat ng pagtukoy sa mga paglabag sa "Bell's inequalities" (tingnan ), bilang mga argumento na nagpapabulaan sa lokal na realismo ni Einstein, na lumalabag sa kanila ng parehong tagumpay gaya ng quantum mechanics... Gaya ng nakikita natin, sa quantum mechanics ang esensya ng phenomenon ng nonlocality ay inilarawan panlabas na mga palatandaan, ngunit hindi ipinaliwanag ang panloob na mekanismo nito, na nagsilbing batayan para sa pahayag ni Einstein tungkol sa hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics. Kasabay nito, ang phenomenon ng entanglement ay maaaring magkaroon ng medyo simpleng paliwanag na hindi sumasalungat sa alinman sa logic o common sense. Dahil ang dalawang quantum particle ay kumikilos na parang "alam" tungkol sa estado ng isa't isa, nagpapadala ng ilang mailap na impormasyon sa isa't isa, maaaring i-hypothesize ng isa na ang paglipat ay isinasagawa ng ilang "purely material" carrier (hindi materyal). Ang tanong na ito ay may malalim na pilosopikal na background, na nauugnay sa mga pundasyon ng katotohanan, iyon ay, ang pangunahing sangkap kung saan nilikha ang ating buong mundo. Sa totoo lang, ang sangkap na ito ay dapat tawaging bagay, na pinagkalooban ito ng mga katangian na hindi kasama ang direktang pagmamasid nito. Ang buong nakapalibot na mundo ay hinabi mula sa materya, at mamamasid lamang natin ito sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa telang ito, isang hinango ng matter: matter, fields. Nang hindi pumunta sa mga detalye ng hypothesis na ito, binibigyang-diin lamang namin na kinikilala ng may-akda ang bagay at eter, na isinasaalang-alang ang mga ito ng dalawang pangalan para sa parehong sangkap. Imposibleng ipaliwanag ang istraktura ng mundo, tinatanggihan ang pangunahing prinsipyo - bagay, dahil ang discreteness ng bagay sa kanyang sarili ay sumasalungat sa parehong lohika at sentido komun. Walang makatwiran at lohikal na sagot sa tanong: ano ang nasa pagitan ng mga discretes ng matter, kung ang matter ang pangunahing prinsipyo ng lahat ng umiiral. Samakatuwid, ang pagpapalagay na ang bagay ay may ari-arian, umuusbong bilang isang agarang pakikipag-ugnayan ng malalayong materyal na mga bagay, ay medyo lohikal at pare-pareho. Dalawang quantum particle ang nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa mas malalim na antas - ang materyal na isa, nagpapasa sa isa't isa ng mas banayad, mailap na impormasyon sa antas ng materyal, na hindi nauugnay sa isang materyal, patlang, alon o anumang iba pang carrier, at ang pagpaparehistro nito ay direkta sa panimula imposible. Ang phenomenon ng nonlocality (nonseparability), bagama't wala itong tahasan at malinaw na pisikal na paglalarawan (explanation) sa quantum physics, gayunpaman ay naa-access sa pag-unawa at pagpapaliwanag bilang isang tunay na proseso. Kaya, ang pakikipag-ugnayan ng mga gusot na particle, sa pangkalahatan, ay hindi sumasalungat sa alinman sa lohika o sentido komun at nagbibigay-daan, kahit na isang hindi kapani-paniwala, ngunit sa halip ay magkatugma na paliwanag.

quantum teleportation

Ang isa pang kawili-wili at paradoxical na pagpapakita ng quantum nature ng matter ay quantum teleportation. Ang terminong "teleportasyon", na kinuha mula sa science fiction, ay malawakang ginagamit ngayon sa siyentipikong panitikan at sa unang tingin ay nagbibigay ng impresyon ng isang bagay na hindi totoo. Quantum teleportation ay nangangahulugan ng agarang paglipat ng isang quantum state mula sa isang particle patungo sa isa pang malayo. Gayunpaman, ang teleportation ng particle mismo, ang paglipat ng masa ay hindi nangyayari sa kasong ito. Ang tanong ng quantum teleportation ay unang itinaas noong 1993 ng grupong Bennett, na, gamit ang EPR kabalintunaan, ay nagpakita na, sa prinsipyo, ang mga gusot (entangled) na mga particle ay maaaring magsilbi bilang isang uri ng "transportasyon" ng impormasyon. Sa pamamagitan ng paglakip ng isang ikatlong - "impormasyon" - butil sa isa sa mga kaisa na mga particle, posible na ilipat ang mga katangian nito sa isa pa, at kahit na hindi sinusukat ang mga katangiang ito. Ang pagpapatupad ng EPR channel ay isinagawa sa eksperimento, at ang pagiging posible ng mga prinsipyo ng EPR sa pagsasanay ay napatunayan para sa paghahatid ng mga estado ng polariseysyon sa pagitan ng dalawang photon sa pamamagitan ng optical fibers sa pamamagitan ng isang ikatlo sa mga distansya hanggang sa 10 kilometro. Ayon sa mga batas ng quantum mechanics, ang isang photon ay walang eksaktong polarization value hanggang sa ito ay nasusukat ng isang detector. Kaya, binabago ng pagsukat ang hanay ng lahat ng posibleng polarisasyon ng isang photon sa isang random ngunit napaka tiyak na halaga. Ang pagsukat sa polariseysyon ng isang photon ng isang gusot na pares ay humahantong sa katotohanan na ang pangalawang photon, gaano man ito kalayo, ay agad na lumilitaw ang katumbas na - patayo dito - polariseysyon. Kung ang isa sa dalawang paunang photon ay "halo" sa isang extraneous na photon, isang bagong pares ang mabubuo, isang bagong bound quantum system. Ang pagkakaroon ng pagsukat ng mga parameter nito, posible na agad na magpadala hangga't gusto mo - sa teleport - ang direksyon ng polariseysyon ay hindi na orihinal, ngunit isang extraneous photon. Sa prinsipyo, halos lahat ng nangyayari sa isang photon ng isang pares ay dapat na agad na makakaapekto sa isa pa, binabago ang mga katangian nito sa isang tiyak na paraan. Bilang resulta ng pagsukat, ang pangalawang photon ng orihinal na nakatali na pares ay nakakuha din ng ilang nakapirming polariseysyon: isang kopya ng paunang estado ng "messenger photon" ay ipinadala sa remote photon. Ang pinakamahirap na bahagi ay ang pagpapatunay na ang quantum state ay talagang nai-teleport: upang magawa ito, ang isa ay kailangang malaman nang eksakto kung paano naka-set up ang mga detektor kapag sinusukat ang pangkalahatang polariseysyon, at ito ay kinakailangan upang maingat na i-synchronize ang mga ito. Ang pinasimple na pamamaraan ng quantum teleportation ay maaaring isipin bilang mga sumusunod. Sina Alice at Bob (mga character na may kondisyon) ay pinadalhan ng isang photon mula sa isang pares ng gusot na mga photon. Si Alice ay may particle (photon) sa isang (hindi alam sa kanya) na estado A; isang photon mula sa isang pares at ang photon ni Alice ay nakikipag-ugnayan ("entangled"), gumawa si Alice ng isang pagsukat at tinutukoy ang estado ng sistema ng dalawang photon na mayroon siya. Naturally, ang paunang estado A ng photon ni Alice ay nawasak sa kasong ito. Gayunpaman, ang isang photon mula sa isang pares ng mga nakasabit na photon na nagtatapos kay Bob ay napupunta sa estado A. Sa prinsipyo, hindi alam ni Bob na may nangyaring teleportation event, kaya kinakailangan na magpadala sa kanya si Alice ng impormasyon tungkol dito sa karaniwan. paraan. Sa matematika, sa wika ng quantum mechanics, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod. Ang scheme ng aparato para sa teleportation ay ipinapakita sa figure:

Fig.6. Scheme ng pag-install para sa pagpapatupad ng quantum teleportation ng estado ng isang photon

"Ang paunang estado ay tinutukoy ng expression:

Dito ipinapalagay na ang unang dalawang qubit (mula kaliwa hanggang kanan) ay kay Alice, at ang ikatlong qubit ay kay Bob. Susunod, pinasa ni Alice ang kanyang dalawang qubit CNOT-gate. Sa kasong ito, ang estado |Ψ 1 > ay nakuha:

Pagkatapos ay dumaan si Alice sa unang qubit sa Hadamard gate. Bilang resulta, ang estado ng itinuturing na mga qubit |Ψ 2 > ay magiging ganito:

Pag-regrouping ng mga termino sa (10.4), pagmamasid sa napiling pagkakasunud-sunod ng pag-aari ng mga qubit kina Alice at Bob, nakukuha natin:

Ipinapakita nito na kung, halimbawa, si Alice ay nagsasagawa ng mga sukat ng mga estado ng kanyang pares ng mga qubit at nakakakuha ng 00 (iyon ay, M 1 = 0, M 2 = 0), kung gayon ang qubit ni Bob ay nasa estado |Ψ>, na ay, sa estadong iyon na gustong ibigay ni Alice kay Bob. Sa pangkalahatang kaso, depende sa resulta ng pagsukat ni Alice, ang estado ng qubit ni Bob pagkatapos ng proseso ng pagsukat ay tutukuyin ng isa sa apat na posibleng estado:

Gayunpaman, upang malaman kung alin sa apat na estado ang kanyang qubit, dapat kumuha si Bob ng klasikal na impormasyon tungkol sa resulta ng pagsukat ni Alice. Sa sandaling malaman ni Bob ang resulta ng pagsukat ni Alice, makukuha niya ang estado ng orihinal na qubit |Ψ> ni Alice sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga quantum operation na tumutugma sa scheme (10.6). Kaya't kung sinabi sa kanya ni Alice na ang resulta ng kanyang pagsukat ay 00, kung gayon si Bob ay hindi kailangang gumawa ng anuman sa kanyang qubit - ito ay nasa estado |Ψ>, iyon ay, ang resulta ng paghahatid ay nakamit na. Kung ang pagsukat ni Alice ay nagbibigay ng resulta ng 01, dapat kumilos si Bob sa kanyang qubit na may gate X. Kung ang pagsukat ni Alice ay nagbibigay ng 10, dapat maglapat si Bob ng gate Z. Sa wakas, kung ang resulta ay 11, dapat kumilos si Bob sa mga gate X*Z upang makuha ang ipinadalang estado |Ψ>. Ang kabuuang quantum circuit na naglalarawan sa phenomenon ng teleportation ay ipinapakita sa figure. Mayroong ilang mga pangyayari para sa kababalaghan ng teleportation, na dapat ipaliwanag na isinasaalang-alang ang pangkalahatang pisikal na mga prinsipyo. Halimbawa, maaaring makuha ng isang tao ang impresyon na pinahihintulutan ng teleportasyon ang paglipat ng isang quantum state kaagad at, samakatuwid, mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Ang pahayag na ito ay direktang salungat sa teorya ng relativity. Gayunpaman, sa kababalaghan ng teleportation ay walang kontradiksyon sa teorya ng relativity, dahil upang maisagawa ang teleportation, dapat ipadala ni Alice ang resulta ng kanyang pagsukat sa pamamagitan ng classical na channel ng komunikasyon, at ang teleportation ay hindi nagpapadala ng anumang impormasyon ". Ang phenomenon ng teleportasyon ay malinaw at lohikal na sumusunod mula sa pormalismo ng quantum mechanics. Halata na ang batayan ng penomenong ito, ang "core" nito ay gusot.Samakatuwid, ang teleportasyon ay lohikal, tulad ng gusot, ito ay madali at simpleng inilarawan sa matematika, nang hindi nagbibigay ng pagtaas sa anumang kontradiksyon na may lohika man o sentido komun.

Ang hindi pagkakapantay-pantay ni Bell

may mga hindi wastong pagtukoy sa mga paglabag sa "mga hindi pagkakapantay-pantay ni Bell" bilang mga argumento laban sa lokal na realismo ni Einstein, na lumalabag sa kanila pati na rin sa quantum mechanics. Ang artikulo ni DS Bell sa EPR paradox ay isang nakakumbinsi na mathematical refutation ng mga argumento ni Einstein tungkol sa hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics at ang mga probisyon ng tinatawag na "lokal na realismo" na binuo niya. Mula sa araw na inilathala ang papel noong 1964 hanggang sa kasalukuyan, ang mga argumento ni Bell, na mas kilala sa anyo ng "mga hindi pagkakapantay-pantay ng Bell", ay ang pinaka-karaniwan at pangunahing argumento sa pagtatalo sa pagitan ng mga ideya ng nonlocality ng quantum mechanics at isang buong klase ng mga teorya batay sa "mga nakatagong variable" o "mga karagdagang parameter". Kasabay nito, ang mga pagtutol ni Bell ay dapat ituring na isang kompromiso sa pagitan ng espesyal na teorya ng relativity at ang naobserbahang eksperimental na kababalaghan ng gusot, na mayroong lahat ng nakikitang palatandaan ng isang agarang pag-asa ng dalawang sistemang hiwalay sa isa't isa. Ang kompromiso na ito ay kilala ngayon bilang non-locality o non-separability. Talagang tinatanggihan ng nonlocality ang mga probisyon ng tradisyunal na teorya ng probabilidad para sa mga umaasa at independiyenteng mga kaganapan at nagpapatunay ng mga bagong probisyon - probabilidad ng quantum, mga tuntunin ng quantum para sa pagkalkula ng posibilidad ng mga kaganapan (pagdaragdag ng mga amplitude ng posibilidad), lohika ng quantum. Ang ganitong kompromiso ay nagsisilbing batayan para sa paglitaw ng mga mystical na pananaw sa kalikasan. Isaalang-alang ang lubhang kawili-wiling konklusyon ni Bell mula sa isang pagsusuri ng EPR paradox: "Sa isang quantum theory na may karagdagang mga parameter, upang matukoy ang mga resulta ng mga indibidwal na pagsukat nang hindi binabago ang mga hula sa istatistika, dapat mayroong isang mekanismo kung saan ang pagtatakda ng isang aparato sa pagsukat ay maaaring makakaapekto sa pagbabasa ng isa pang malayong instrumento Bilang karagdagan, ang nasasangkot na signal ay dapat na magpalaganap kaagad, upang ang gayong teorya ay hindi maaaring maging Lorentz invariant." Parehong hindi kasama ni Einstein at Bell ang superluminal na interaksyon sa pagitan ng mga particle. Gayunpaman, ang mga argumento ni Einstein tungkol sa "mga karagdagang parameter" ay nakakumbinsi na pinabulaanan ni Bell, kahit na sa presyo ng pag-amin ng ilang uri ng superluminal na "tuning mechanism". Upang mapanatili ang Lorentz invariance ng teorya, mayroong dalawang paraan: upang makilala ang mistisismo ng nonlocality, o ... ang pagkakaroon ng isang immaterial substance na nagbubuklod sa mga particle. Ang pagpapalagay ng agarang paglilipat ng "impormasyon ng quantum" na mailap pa rin, hindi nakarehistro sa eksperimentong "impormasyon ng quantum" ay ginagawang posible na talikuran ang mistisismo pabor sa lohika at sentido komun at ang bisa ng espesyal na teorya ng relativity. Kahit na ang paliwanag sa kabuuan ay mukhang hindi kapani-paniwala.

Ang kontradiksyon sa pagitan ng quantum mechanics at SRT

Sinabi sa itaas ang tungkol sa pormal na pagkilala sa kawalan ng kontradiksyon sa pagitan ng quantum mechanics - ang phenomenon ng nonlocality, entanglement at ang espesyal na teorya ng relativity. Gayunpaman, ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagkakasalungatan gayunpaman ay ginagawang posible sa prinsipyo na ayusin ang isang eksperimento na maaaring tahasang ipakita na ang mga orasan na gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa ay magkasabay. Nangangahulugan ito na ang pahayag ng SRT na ang gumagalaw na orasan ay nasa likod ay mali. May magandang dahilan upang maniwala na mayroong hindi mababawasang kontradiksyon sa pagitan ng quantum theory at espesyal na relativity patungkol sa rate ng transmission ng interaksyon at quantum nonlocality. Ang posisyon ng quantum theory tungkol sa agarang pagbagsak ng vector ng estado ay sumasalungat sa postulate ng SRT tungkol sa limitadong rate ng paghahatid ng pakikipag-ugnayan, dahil mayroong isang paraan upang magamit ang pagbagsak upang makabuo ng signal ng pag-synchronize, na talagang isang impormasyon. signal na agad na kumakalat sa kalawakan. Ito ay nagpapahiwatig ng konklusyon na ang isa sa mga teorya ay quantum o espesyal na relativity, o ang parehong mga teorya ay nangangailangan ng rebisyon sa tanong ng rate ng paghahatid ng pakikipag-ugnayan. Para sa quantum theory, ito ay isang pagtanggi sa quantum correlation ng entangled particles (nonlocality) na may agarang pagbagsak ng wave function sa anumang distansya; para sa SRT, ito ang limitasyon ng interaction transfer rate. Ang kakanyahan ng quantum synchronization ay ang mga sumusunod. Dalawang gusot na particle (photon) ang agad na nakakakuha ng kanilang sariling estado kapag bumagsak ang common wave function - ito ang posisyon ng quantum mechanics. Dahil mayroong kahit isang IFR kung saan natatanggap ng bawat isa sa mga photon ang estado nito sa loob ng aparatong pagsukat, walang mga makatwirang batayan upang igiit na may iba pang mga IFR kung saan natanggap ng mga photon ang mga estadong ito. sa labas mga kagamitan sa pagsukat. Samakatuwid ang hindi maiiwasang konklusyon na ang operasyon ng dalawang metro ay nangyayari sabay-sabay mula sa pananaw anuman ISO, dahil para sa anuman Parehong gumagana ang ISO sabay-sabay dahil sa pagbagsak ng function ng wave. Sa partikular, nangangahulugan ito na ang sariling metro hindi gumagalaw Ang ISO ay ganap na gumana nang sabay-sabay sa meter in gumagalaw ISO, dahil ang mga quantum entangled particle (photon) sa sandali ng pagbagsak ay nasa loob ng mga aparatong pagsukat, at ang pagbagsak ay nangyayari kaagad. Ang paggamit ng mga lagda (mga pagkakasunud-sunod ng mga signal ng metro) ay nagbibigay-daan sa iyo upang ipakita sa ibang pagkakataon ang synchronism ng orasan. Tulad ng nakikita natin, kahit na ang isang malinaw na naobserbahang kontradiksyon sa pagitan ng dalawang nangungunang pisikal na teorya ay umamin ng isang ganap na lohikal na resolusyon (kabilang ang eksperimentong pagpapatunay), na sa anumang paraan ay sumasalungat sa sentido komun. Gayunpaman, dapat tandaan na ang mismong kababalaghan ng quantum synchronization ay naging lampas sa pag-unawa ng lahat ng mga kalaban kung kanino ito napag-usapan.

Mga misteryo ng Egyptian pyramids

Mula sa mga taon ng paaralan, itinuro sa amin na ang mga sikat na Egyptian pyramid ay itinayo ng mga kamay ng mga Egyptian ng mga dinastiya na kilala sa amin. Gayunpaman, ang mga ekspedisyong pang-agham na inayos sa ating mga araw ni A.Yu. Sklyarov ay nag-highlight ng maraming mga hindi pagkakapare-pareho at mga kontradiksyon sa gayong mga pananaw sa pinagmulan ng mga pyramids. Bukod dito, natagpuan ang mga kontradiksyon sa mga interpretasyon ng paglitaw ng gayong mga istruktura sa ibang bahagi ng mundo. Ang mga ekspedisyon ni Sklyarov ay nagtakda ng kanilang mga sarili sa halip na kamangha-manghang mga gawain: "ang pangunahing bagay ay upang mahanap ang aming hinahanap - mga palatandaan at bakas ng isang lubos na binuo na sibilisasyon, na lubhang naiiba sa mga kakayahan at teknolohiyang pinagkadalubhasaan nito mula sa kung ano ang lahat ng mga taong Mesoamerican na kilala ng mga mananalaysay." Sa pagpuna sa umiiral na mga paliwanag ng opisyal na makasaysayang agham para sa paglitaw ng mga kamangha-manghang sinaunang istruktura, nakarating siya sa isang nakakumbinsi na konklusyon tungkol sa kanilang ganap na magkakaibang pinagmulan: "Nabasa na ng lahat at" alam "ang mga sikat na Egyptian obelisk. Ngunit alam ba nila kung ano? .. Sa mga libro makikita mo ang data sa taas ng mga obelisk, isang pagtatantya ng kanilang timbang at isang indikasyon ng materyal kung saan sila ginawa; isang paglalarawan ng kanilang kamahalan; isang pahayag ng bersyon ng paggawa, paghahatid at pag-install sa lugar . Maaari ka ring makahanap ng mga opsyon para sa pagsasalin ng mga inskripsiyon sa mga ito. Ngunit hindi malamang na kahit saan ay makakahanap ka ng pagbanggit na sa parehong mga obelisk na ito ay napakadalas ay makakahanap ka ng makitid na mga pandekorasyon na puwang (na may lalim na humigit-kumulang isang sentimetro at isang lapad sa pasukan ng ilang milimetro lamang at halos katumbas ng zero sa lalim), na walang napakaperpektong instrumento ang kayang ulitin ngayon. mga teknolohiya!" Ang lahat ng ito ay kinunan, ipinakita nang malapitan, ang anumang mga pagdududa tungkol sa pagiging tunay ng ipinakita ay hindi kasama. Kahanga-hanga ang mga kuha! At ang mga konklusyon na iginuhit batay sa pagsusuri ng mga elemento ng mga istruktura ay, siyempre, hindi malabo at hindi mapag-aalinlanganan: "Mula dito hindi maiiwasan at awtomatikong sumusunod na tanging ang mga may naaangkop na tool lamang ang makakagawa nito. Ito ay dalawa. Ang isa na may production base para sa paglikha ng naturang tool. Ito ay tatlo. Ang isa na may naaangkop na supply ng enerhiya para sa pagpapatakbo ng tool na ito at para sa operasyon ng buong base na gumagawa ng tool. Ito ay apat. na nagkaroon ng may-katuturang kaalaman. Lima iyon. At iba pa. Bilang resulta, nakakakuha tayo ng isang sibilisasyon na higit pa sa ating makabago sa kaalaman at teknolohiya. Pantasya?.. Ngunit totoo ang slot! !!" Kailangan mong maging isang pathological na si Thomas the Unbeliever upang tanggihan ang pagkakaroon ng mga bakas ng mataas na teknolohiya, at maging isang hindi kapani-paniwalang mapangarapin upang maiugnay ang lahat ng mga gawaing ito sa mga sinaunang Egyptian (at iba pang mga tao kung saan natuklasan ang mga istruktura ng teritoryo). ang kamangha-manghang likas na katangian ng mga sinaunang istruktura sa Egypt, Mexico at iba pang mga rehiyon, ang kanilang paglitaw ay maaaring ipaliwanag nang walang anumang kontradiksyon sa lohika at sentido komun.Ang mga paliwanag na ito ay sumasalungat sa pangkalahatang tinatanggap na interpretasyon ng pinagmulan ng mga pyramids, ngunit ang mga ito ay totoo sa prinsipyo.Kahit na ang pag-aakala ng mga dayuhan na bumibisita sa Earth at nagtatayo ng mga pyramid sa pamamagitan ng mga ito ay hindi sumasalungat sa sentido komun : bagaman ang ideyang ito ay hindi kapani-paniwala, maaari itong maganap. mga sibilisasyon.

Paano kung hindi kapani-paniwala?

Kaya, tulad ng ipinakita, marami sa kahit na ang pinaka-kahanga-hangang natural na mga phenomena ay maaaring maipaliwanag mula sa punto ng view ng lohika at sentido komun. Tila, maaari kang makahanap ng maraming iba pang mga misteryo at kababalaghan, na, gayunpaman, ay nagpapahintulot sa amin na magbigay ng hindi bababa sa ilang lohikal o pare-parehong paliwanag. Ngunit hindi ito nalalapat sa panghihimasok, na sa kurso ng pagpapaliwanag ay nakatagpo ng hindi malulutas na mga kontradiksyon na may lohika at sentido komun. Subukan nating magbalangkas ng hindi bababa sa ilang paliwanag, kahit na ito ay hindi kapani-paniwala, nakakabaliw, ngunit batay sa lohika at sentido komun. Ipagpalagay natin na ang isang photon ay isang alon at wala nang iba pa, na walang karaniwang kinikilalang wave-particle duality. Gayunpaman, ang isang photon ay hindi isang alon sa tradisyonal nitong anyo: ito ay hindi lamang isang electromagnetic wave o isang De Broglie wave, ngunit isang bagay na mas abstract, abstract - wave. Pagkatapos ang tinatawag nating isang particle at, tila, kahit na lumilitaw bilang isang particle - sa katunayan, sa isang tiyak na kahulugan, ang pagbagsak, pagbagsak, "kamatayan" ng alon, ang pamamaraan para sa pagsipsip ng isang photon-wave, ang proseso ng pagkawala ng isang photon-wave. Ngayon subukan nating ipaliwanag ang ilang mga phenomena mula sa hindi makaagham, kahit na walang katotohanan na pananaw. Eksperimento sa Mach-Zehnder interferometer. Sa pasukan sa interferometer, ang photon - "ni wave o particle" ay nahahati sa dalawang bahagi. Sa totoong kahulugan ng salita. Ang kalahati ng isang photon ay gumagalaw sa isang balikat, at ang kalahati ng isang photon ay gumagalaw kasama ang isa. Sa output ng interferometer, ang photon ay muling binuo sa isang solong kabuuan. Sa ngayon, ito ay isang sketch lamang ng proseso. Ngayon ipagpalagay na ang isa sa mga landas ng photon ay naharang. Sa pakikipag-ugnay sa isang balakid, ang isang semi-photon ay "namumula" sa isang buong photon. Nangyayari ito sa isa sa dalawang punto sa espasyo: alinman sa punto ng pakikipag-ugnayan sa balakid, o sa isang malayong punto kung saan ang kalahati nito ay nasa sandaling iyon. Ngunit saan nga ba? Malinaw na, dahil sa quantum probability, imposibleng matukoy ang eksaktong lugar: doon man o dito. Sa kasong ito, ang sistema ng dalawang semi-photon ay nawasak at "nagsasama" sa orihinal na photon. Alam lamang na tiyak na ang pagsasanib ay nangyayari sa lokasyon ng isa sa mga kalahating photon at ang kalahating photon ay nagsasama-sama sa superluminal (agadan) na bilis - tulad ng mga entangled photon na kumukuha sa mga magkakaugnay na estado. Ang epekto na inilarawan ni Penrose, na may interference sa output ng Mach-Zehnder interferometer. Ang photon at half-photon ay mga wave din, kaya ang lahat ng wave effect ay ipinaliwanag mula sa puntong ito ng simpleng: "kung ang parehong mga ruta ay bukas (parehong may parehong haba), kung gayon ang photon ay maaari lamang umabot sa A" dahil sa interference ng mga half-photon waves. "Ang pagharang sa isa sa mga ruta ay nagpapahintulot sa photon na maabot ang detector B" sa eksaktong parehong paraan tulad ng kapag ang photon-wave ay dumaan sa splitter (beam splitter) patungo sa interferometer - iyon ay, sa paghahati nito sa dalawang kalahating photon at kasunod condensation sa isa sa mga detector - A o B. Kasabay nito, sa karaniwan, ang bawat segundong photon ay dumarating sa output divider sa "assembled form", dahil ang overlap ng isa sa mga landas ay nagiging sanhi ng photon na "magtipon" alinman sa pangalawang channel o sa isang balakid. Sa kabaligtaran, "kung ang parehong mga ruta ay bukas, kung gayon ang photon sa paanuman ay "alam" na hindi pinapayagan na matamaan ang detector B, at samakatuwid ito ay napipilitang sundin ang dalawang ruta nang sabay-sabay," bilang isang resulta ng dalawang kalahating photon. dumating sa output splitter, na humahadlang sa divider, na tinatamaan ang alinman sa detector A o detector B. Eksperimento sa dalawang slits. Pagpunta sa mga puwang, ang photon - "ni isang alon, o isang butil", tulad ng nasa itaas, ay nahahati sa dalawang bahagi, sa dalawang kalahating photon. Sa pagdaan sa mga slits, ang mga semi-photon ay tradisyonal na nakakasagabal tulad ng mga alon, na nagbibigay ng kaukulang mga banda sa screen. Kapag ang isa sa mga slits ay sarado (sa labasan), pagkatapos ay ang kalahating photon ay "magpadikit" din sa isa sa mga ito ayon sa mga batas ng quantum probability. Iyon ay, ang isang photon ay maaaring "magtipon" sa isang kabuuan pareho sa stub - sa unang kalahating-photon, at sa lokasyon ng pangalawang kalahating-photon sa sandaling hinawakan ng una ang stub na ito. Sa kasong ito, ang "condensed" photon ay nagpapatuloy sa kanyang karagdagang paggalaw sa tradisyonal na paraan para sa isang quantum wave-photon. hindi pangkaraniwang bagay na naantala sa pagpili. Tulad ng sa nakaraang halimbawa, ang mga half-photon ay dumadaan sa mga slits. Gumagana ang interference sa parehong paraan. Kung, pagkatapos na dumaan ang mga semi-photon sa mga slits, ang recorder (screen o eyepieces) ay pinalitan, walang espesyal na mangyayari para sa mga semi-photon. Kung nakatagpo sila ng isang screen sa kanilang daan, sila ay nakikialam, "magtipon" sa isa sa katumbas na punto sa espasyo (screen). Kung ang isang eyepiece ay nakatagpo, kung gayon, ayon sa mga batas ng quantum probability, ang kalahating photon ay "mangolekta" sa isang buong photon sa isa sa kanila. Ang probability ng quantum ay walang pakialam kung alin sa mga semi-photon ang "i-condense" ang photon sa kabuuan. Sa eyepiece, makikita talaga natin nang eksakto na ang photon ay dumaan sa isang tiyak na hiwa. Pagkakabit. Ang mga quantum particle - mga alon sa sandali ng pakikipag-ugnayan at kasunod na paghihiwalay, halimbawa, ay nagpapanatili ng kanilang "pairness". Sa madaling salita, ang bawat isa sa mga particle ay "nagkakalat" nang sabay-sabay sa dalawang direksyon sa anyo ng mga semi-particle. Iyon ay, dalawang kalahating particle - kalahati ng unang particle at kalahati ng pangalawang particle - ay inalis sa isang direksyon, at ang iba pang dalawang halves - sa isa pa. Sa sandali ng pagbagsak ng vector ng estado, ang bawat isa sa mga semiparticle ay "bumagsak", ang bawat isa sa kanyang "sariling" panig, kaagad, anuman ang distansya sa pagitan ng mga particle. Ayon sa mga patakaran ng quantum computing, sa kaso ng mga photon posible na paikutin ang polariseysyon ng isa sa mga particle nang walang pagbagsak ng vector ng estado. Sa kasong ito, dapat maganap ang pag-ikot ng magkaparehong direksyon ng polarisasyon ng mga naka-entangled na photon: sa panahon ng pagbagsak, ang anggulo sa pagitan ng kanilang mga polarisasyon ay hindi na magiging multiple ng direktang isa. Ngunit maaari rin itong ipaliwanag, halimbawa, sa hindi pagkakapantay-pantay ng "kalahati". Hindi kapani-paniwala? baliw? Hindi makaagham? Parang ganun. Bukod dito, ang mga paliwanag na ito ay malinaw na sumasalungat sa mga eksperimento kung saan ang mga quantum particle ay nagpapakita ng kanilang mga sarili bilang quanta, halimbawa, nababanat na banggaan. Ngunit ganoon ang presyo ng pagsisikap na sumunod sa lohika at sentido komun. Tulad ng makikita mo, ang panghihimasok ay hindi nagpapahiram sa sarili nito, ito ay sumasalungat sa parehong lohika at sentido komun sa isang hindi katumbas na lawak kaysa sa lahat ng mga phenomena na isinasaalang-alang dito. "Ang puso ng quantum mechanics", ang quintessence ng prinsipyo ng quantum superposition ay isang hindi malulutas na bugtong. At dahil ang interference ay talagang isang pangunahing prinsipyo, sa isang antas o iba pa na nakapaloob sa maraming quantum mechanical calculations, ito ay isang absurdity, hindi nalutas. Ang pangunahing misteryo ng quantum physics .

APPS

Dahil kapag sinusuri ang mga misteryo ng agham ay gagamitin natin ang mga pangunahing konsepto tulad ng lohika, kabalintunaan, kontradiksyon, kahangalan, sentido komun, dapat nating matukoy kung paano natin bibigyang-kahulugan ang mga konseptong ito.

pormal na lohika

Pinipili namin ang apparatus ng pormal na lohika bilang pangunahing kasangkapan ng pagsusuri, na siyang batayan ng lahat ng iba pang klase ng lohika, tulad ng binary calculus ang batayan ng lahat ng calculi (kasama ang iba pang mga base). Ito ang lohika ng pinakamababang antas, mas simple kaysa sa kung saan imposibleng mag-isip ng higit pa. Ang lahat ng pangangatwiran at lohikal na mga konstruksyon, sa huli, ay batay sa pangunahing, pangunahing lohika, ay nabawasan dito. Samakatuwid ang hindi maiiwasang konklusyon na ang anumang pangangatwiran (konstruksyon) sa batayan nito ay hindi dapat sumalungat sa pormal na lohika. Ang lohika ay:

1. Ang agham ng mga pangkalahatang batas ng pag-unlad ng layunin ng mundo at kaalaman.
2. Katuwiran, kawastuhan ng mga konklusyon.
3. Panloob na kaayusan. (Explanatory Dictionary of the Russian Language ni Ushakov, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Ang lohika ay "isang normatibong agham tungkol sa mga anyo at pamamaraan ng aktibidad ng intelektwal na nagbibigay-malay sa tulong ng wika.Pagtitiyak mga lohikal na batas namamalagi sa katotohanan na ang mga ito ay mga pahayag na totoo lamang sa bisa ng kanilang lohikal na anyo. Sa madaling salita, tinutukoy ng lohikal na anyo ng naturang mga pahayag ang kanilang katotohanan, anuman ang espesipikasyon ng mga nilalaman ng kanilang mga di-lohikal na termino. htm) Sa mga lohikal na teorya, lalo tayong magiging interesado sa di-klasikal na lohika - quantum lohika na nagpapahiwatig ng paglabag sa mga batas ng klasikal na lohika sa microcosm. Sa isang tiyak na lawak, aasa tayo sa dialectical logic, ang logic ng "contradictions": "Dialectical logic ay pilosopiya, teorya ng katotohanan(proseso ng katotohanan, ayon kay Hegel), habang ang iba pang "lohika" ay isang espesyal na kasangkapan para sa pag-aayos at pagsasama-sama ng mga resulta ng katalusan. Ang tool ay lubhang kailangan (halimbawa, hindi isang solong computer program ang gagana nang hindi umaasa sa mga tuntunin sa matematika at lohikal para sa pagkalkula ng mga proposisyon), ngunit ito ay espesyal pa rin. ... Ang ganitong lohika ay pinag-aaralan ang mga batas ng paglitaw at pag-unlad mula sa isang pinagmumulan ng iba't ibang, kung minsan ay wala ng hindi lamang panlabas na pagkakatulad, kundi pati na rin ang mga magkakasalungat na phenomena. Bukod dito, para sa dialectical logic kontradiksyon likas sa mismong pinagmulan ng pinagmulan ng mga penomena. Sa kaibahan sa pormal na lohika, na nagpapataw ng pagbabawal sa mga katulad na bagay sa anyo ng "batas ng ibinukod na gitna" (alinman sa A o hindi-A - tertium non datur: Walang pangatlo). Ngunit ano ang maaari mong gawin kung ang liwanag ay nasa base na nito - ang liwanag bilang "katotohanan" - ay parehong isang alon at isang butil (corpuscle), "nahati" kung saan ito ay imposible kahit na sa ilalim ng mga kondisyon ng pinaka-sopistikadong eksperimento sa laboratoryo? (Kudryavtsev V., Ano ang dialectical logic? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Common sense

Sa Aristotelian na kahulugan ng salita, ang kakayahang maunawaan ang mga katangian ng isang bagay sa pamamagitan ng paggamit ng iba pang mga pandama. Mga paniniwala, opinyon, praktikal na pag-unawa sa mga bagay, katangian ng "pangkaraniwang tao". Kolokyal: mabuti, makatuwirang paghatol. Isang tinatayang kasingkahulugan para sa lohikal na pag-iisip. Sa orihinal, ang sentido komun ay tiningnan bilang isang mahalagang bahagi ng mental faculty, na gumagana sa isang makatuwirang paraan. (Oxford Explanatory Dictionary of Psychology / Inedit ni A. Reber, 2002,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Dito isinasaalang-alang namin ang sentido komun lamang bilang pagsusulatan ng mga phenomena sa pormal na lohika. Tanging ang pagkakasalungatan ng lohika sa mga konstruksyon ay maaaring magsilbing batayan para makilala ang kamalian, hindi kumpleto ng mga konklusyon o ang kanilang kahangalan. Tulad ng sinabi ni Yu. Sklyarov, ang isang paliwanag ng mga tunay na katotohanan ay dapat hanapin sa tulong ng lohika at sentido komun, gaano man kakaiba, hindi pangkaraniwan at "di-siyentipiko" ang mga paliwanag na ito sa unang tingin. Kapag nagsusuri, umaasa kami sa pamamaraang pang-agham, na isinasaalang-alang namin ang paraan ng pagsubok at pagkakamali. (Serebryany A.I., Scientific Method and Mistakes, Nature, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) Kasabay nito, alam natin na ang agham mismo ay batay sa pananampalataya: "sa esensya, ang anumang kaalaman ay nakabatay sa paniniwala sa mga paunang pagpapalagay (na kinukuha ng priori, sa pamamagitan ng intuwisyon at hindi maaaring makatwiran nang direkta at mahigpit na patunayan), - sa partikular, sa mga sumusunod:

(i) naiintindihan ng ating isipan ang katotohanan,
(ii) ang ating mga damdamin ay sumasalamin sa katotohanan,
(iii) ang mga batas ng lohika. "Na ang agham na iyon ay nakabatay sa pananampalataya, na hindi gaanong naiiba sa relihiyosong pananampalataya, ay kinikilala ng mga siyentipiko mismo. "(Modern Science and Faith, http://www.vyasa.ru/philosophy/vedicculture/?id=82 ) kahulugan ng sentido komun: "Ang sentido komun ay isang hanay ng mga pagkiling na nakukuha natin sa pag-abot sa edad na labing-walo." ay maaaring tanggihan ka.

Kontradiksyon

"Sa pormal na lohika, isang pares ng mga paghatol na sumasalungat sa isa't isa, iyon ay, mga paghuhusga, na ang bawat isa ay isang negasyon ng isa. pangangatwiran o sa loob ng balangkas ng anumang siyentipikong teorya." (Great Soviet Encyclopedia, Rubricon, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) "Isang kaisipan o posisyon na hindi tugma sa iba, pinabulaanan ang iba, hindi pagkakapare-pareho sa mga iniisip, pahayag at aksyon, paglabag lohika o katotohanan. (Paliwanag na diksyunaryo ng wikang Ruso na Ushakov, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) "ang lohikal na sitwasyon ng magkasabay na katotohanan ng dalawang magkatulad na kahulugan o pahayag (mga paghatol) tungkol sa isa at pareho Sa pormal na lohika, ang kontradiksyon ay itinuturing na hindi tinatanggap ayon sa batas ng kontradiksyon. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Controversy)

Kabalintunaan

"1) opinyon, paghatol, konklusyon, matinding salungat sa karaniwang tinatanggap, salungat sa "common sense" (minsan lamang sa unang tingin); 2) isang hindi inaasahang pangyayari, isang pangyayari na hindi tumutugma sa karaniwang mga ideya; 3) sa lohika - isang kontradiksyon na nagmumula sa anumang paglihis sa katotohanan. Ang kontradiksyon ay kasingkahulugan ng terminong "antinomiya" - isang kontradiksyon sa batas - ito ang pangalan ng anumang pangangatwiran na nagpapatunay sa parehong katotohanan ng thesis at katotohanan ng pagtanggi nito . Kadalasan ay lumilitaw ang isang kabalintunaan kapag ang dalawang paghatol na magkasalungat (magkasalungat) ay pantay na napatunayan." (http://slovari.yandex.ru/dict/psychlex2/article/PS2/ps2-0279.htm) Dahil kaugalian na isaalang-alang ang isang kababalaghan na sumasalungat sa pangkalahatang tinatanggap na mga pananaw bilang isang kabalintunaan, sa ganitong kahulugan ay isang kabalintunaan at isang kontradiksyon ay parehas. Gayunpaman, isasaalang-alang namin ang mga ito nang hiwalay. Kahit na ang isang kabalintunaan ay isang kontradiksyon, maaari itong ipaliwanag nang lohikal, ito ay naa-access sa sentido komun. Isasaalang-alang namin ang kontradiksyon bilang isang hindi malulutas, imposible, walang katotohanan na lohikal na konstruksyon, hindi maipaliwanag mula sa pananaw ng sentido komun. Ang artikulo ay naghahanap ng mga naturang kontradiksyon na hindi lamang mahirap lutasin, ngunit umabot sa antas ng kahangalan. Hindi lamang mahirap ipaliwanag ang mga ito, ngunit maging ang pagbabalangkas ng problema, ang paglalarawan ng kakanyahan ng kontradiksyon, ay nakatagpo ng mga kahirapan. Paano mo ipapaliwanag ang isang bagay na hindi mo kayang bumalangkas? Sa aming opinyon, ang double-slit na eksperimento ni Young ay isang kahangalan. Napag-alaman na napakahirap ipaliwanag ang pag-uugali ng isang quantum particle kapag nakakasagabal ito sa dalawang slits.

walang katotohanan

Isang bagay na hindi makatwiran, walang katotohanan, salungat sa sentido komun. - Ang isang expression ay itinuturing na walang katotohanan kung ito ay hindi panlabas na kontradiksyon, ngunit mula sa kung saan ang isang kontradiksyon ay maaari pa ring magmula. - Ang isang walang katotohanan na pahayag ay makabuluhan at, dahil sa hindi pagkakatugma nito, ay mali. Ang lohikal na batas ng kontradiksyon ay nagsasalita ng hindi katanggap-tanggap ng parehong paninindigan at pagtanggi. - Ang isang walang katotohanang pahayag ay isang direktang paglabag sa batas na ito. Sa lohika, ang mga patunay ay isinasaalang-alang sa pamamagitan ng reductio ad absurdum (“pagbawas sa kahangalan”): kung ang isang kontradiksyon ay hinango mula sa isang tiyak na posisyon, kung gayon ang probisyong ito ay mali. (Wikipedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) Para sa mga Griyego, ang konsepto ng absurdity ay nangangahulugang isang lohikal na dead end, iyon ay, isang lugar kung saan ang pangangatwiran ay humahantong sa nangangatuwiran sa isang malinaw na kontradiksyon o, higit pa, sa halatang walang kapararakan at, samakatuwid, ay nangangailangan ng ibang landas ng pag-iisip. Kaya, ang kahangalan ay naunawaan bilang pagtanggi sa sentral na bahagi ng katwiran - lohika. (http://www.ec-dejavu.net/a/absurd.html)

Panitikan

1. Aspect A. "Bell's theorem: ang walang muwang na pananaw ng isang experimentalist", 2001,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Aspect: Alain Aspect, Bell's Theorem: An Experimenter's Naive View, (Isinalin mula sa English ni P. V. Putenikhina), Quantum Magic, 2007.
3. Bacciagaluppi G., Ang papel ng decoherence sa quantum theory: Isinalin ni M.H. Shulman. - Institute of History at Pilosopiya ng Agham at Teknolohiya (Paris) -
   http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/
4. Belinsky A.V., Quantum nonlocality at ang kawalan ng priori values ​​ng mga sinusukat na dami sa mga eksperimento na may mga photon, - UFN, v.173, ?8, Agosto 2003.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​​​Physics of Quantum Information. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Mga proseso ng alon sa hindi homogenous at nonlinear na media. Seminar 10. Quantum teleportation, Voronezh Pambansang Unibersidad, REC-010 Research and Education Center,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Doronin S.I., "Non-locality of quantum mechanics", Physics of Magic Forum, Physics of Magic website, Physics, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I., Site na "Physics of Magic", http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I., Quantum at mystical na mga larawan ng mundo, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Quantum teleportation (Gordon broadcast Mayo 21, 2002, 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Mensky MB, Quantum mechanics: mga bagong eksperimento, mga bagong aplikasyon at mga bagong pormulasyon ng mga lumang tanong. - UFN, Volume 170, N 6, 2000
12. Roger Penrose, The King's New Mind: On Computers, Thinking, and the Laws of Physics: Per. mula sa Ingles. / Karaniwan ed. V.O. Malyshenko. - M.: Editoryal URSS, 2003. - 384 p. Pagsasalin ng aklat:
    Roger Penrose, The Emperor's New Mind. Concerning Computers, Minds and The Laws of Physics. Oxford University Press, 1989.
13. Putenikhin P.V., Quantum mechanics kumpara sa SRT. - Samizdat, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. P. V. Putenikhin, Kapag hindi nilalabag ang hindi pagkakapantay-pantay ni Bell. Samizdat, 2008
15. Putenikhin P.V., Mga komento sa mga konklusyon ni Bell sa artikulong "The Einstein, Podolsky, Rosen Paradox". Samizdat, 2008
16. Sklyarov A., Sinaunang Mexico na walang baluktot na salamin, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Hawking S. Maikling kwento mula sa big bang hanggang sa black holes. - St. Petersburg, 2001
18. Hawking S., Penrose R., Ang kalikasan ng espasyo at oras. - Izhevsk: Research Center "Regular at Chaotic Dynamics", 2000, 160 na pahina.
19. Tsypenyuk Yu.M., Uncertainty relation o complementarity principle? - M.: Priroda, No. 5, 1999, p.90
20. Einstein A. Koleksyon ng mga siyentipikong papel sa apat na tomo. Tomo 4. Mga artikulo, pagsusuri, mga liham. Ang ebolusyon ng pisika. M.: Nauka, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Maaari bang ituring na kumpleto ang quantum mechanical na paglalarawan ng pisikal na katotohanan? / Einstein A. Sobr. mga siyentipikong papel, tomo 3. M., Nauka, 1966, p. 604-611〉
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

print

Sa isang pag-aaral ng pag-uugali ng mga quantum particle, kinumpirma ng mga siyentipiko mula sa Australian National University na ang mga quantum particle ay maaaring kumilos sa kakaibang paraan na tila nilalabag nila ang prinsipyo ng causality.

Ang prinsipyong ito ay isa sa mga pangunahing batas na pinagtatalunan ng ilang tao. Bagama't maraming pisikal na dami at phenomena ang hindi nagbabago kung binabaligtad natin ang oras (ay T-even), mayroong isang pundamental na empirikal na itinatag na prinsipyo: ang kaganapan A ay maaaring makaapekto sa kaganapan B lamang kung ang kaganapan B ay naganap sa ibang pagkakataon. Mula sa punto ng view ng klasikal na pisika - sa ibang pagkakataon, mula sa punto ng view ng SRT - mamaya sa anumang frame ng sanggunian, ibig sabihin, ay nasa light cone na may vertex sa A.

Sa ngayon, ang mga manunulat ng science fiction lamang ang nakikipaglaban sa "kabalintunaan ng pinaslang na lolo" (naaalala ko ang isang kuwento kung saan lumabas na si lolo ay walang kinalaman dito, ngunit kinailangan itong harapin ni lola). Sa pisika, ang paglalakbay sa nakaraan ay kadalasang nauugnay sa paglalakbay nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag, at sa ngayon ang lahat ay kalmado dito.

Maliban sa isang sandali - quantum physics. Maraming kakaibang bagay doon. Narito, halimbawa, ang klasikong eksperimento na may dalawang hiwa. Kung maglalagay tayo ng isang balakid na may puwang sa landas ng pinagmulan ng butil (halimbawa, mga photon), at maglalagay tayo ng screen sa likod nito, pagkatapos ay makakakita tayo ng strip sa screen. Logically. Ngunit kung gumawa kami ng dalawang puwang sa balakid, pagkatapos ay sa screen ay hindi namin makikita ang dalawang guhitan, ngunit isang pattern ng pagkagambala. Ang mga particle na dumadaan sa mga slits ay nagsisimulang kumilos tulad ng mga alon at makagambala sa bawat isa.

Upang maalis ang posibilidad na ang mga particle ay bumangga sa isa't isa sa mabilisang at samakatuwid ay hindi gumuhit ng dalawang natatanging guhit sa aming screen, maaari naming ilabas ang mga ito nang paisa-isa. At gayon pa man, pagkaraan ng ilang oras, isang pattern ng interference ang iguguhit sa screen. Ang mga particle ay mahiwagang nakakasagabal sa kanilang sarili! Ito ay hindi gaanong lohikal. Lumalabas na ang butil ay dumaan sa dalawang hiwa nang sabay-sabay - kung hindi, paano ito makagambala?

At pagkatapos - mas kawili-wili. Kung susubukan nating maunawaan kung anong uri ng biyak ang nadadaanan ng isang butil, kung gayon kapag sinubukan nating itatag ang katotohanang ito, ang mga particle ay agad na nagsisimulang kumilos tulad ng mga particle at huminto sa pakikialam sa kanilang mga sarili. Iyon ay, halos "nararamdaman" ng mga particle ang pagkakaroon ng isang detektor malapit sa mga slits. Bukod dito, ang pagkagambala ay nakuha hindi lamang sa mga photon o electron, ngunit kahit na sa halip na malalaking particle sa pamamagitan ng mga pamantayan ng quantum. Upang maalis ang posibilidad na ang detector sa paanuman ay "sinisira" ang mga papasok na particle, medyo kumplikadong mga eksperimento ang isinagawa.

Halimbawa, noong 2004 isang eksperimento ang isinagawa gamit ang isang sinag ng fullerenes (C 70 molecules na naglalaman ng 70 carbon atoms). Ang sinag ay nakakalat sa isang diffraction grating na binubuo ng isang malaking bilang ng mga makitid na slits. Sa kasong ito, makokontrol ng mga eksperimento ang pag-init ng mga molecule na lumilipad sa beam gamit ang isang laser beam, na naging posible na baguhin ang kanilang panloob na temperatura (ang average na enerhiya ng mga vibrations ng mga carbon atom sa loob ng mga molekulang ito).

Ang anumang pinainit na katawan ay naglalabas ng mga thermal photon, ang spectrum nito ay sumasalamin sa average na enerhiya ng mga paglipat sa pagitan ng mga posibleng estado ng system. Batay sa ilang mga naturang photon, posible, sa prinsipyo, upang matukoy ang tilapon ng molekula na naglalabas sa kanila, na may katumpakan hanggang sa haba ng daluyong ng emitted quantum. Kung mas mataas ang temperatura at, nang naaayon, mas maikli ang wavelength ng quantum, mas tumpak na matutukoy natin ang posisyon ng molekula sa espasyo, at sa isang partikular na kritikal na temperatura, ang katumpakan ay magiging sapat upang matukoy kung aling partikular na hiwa ang naganap na pagkalat. .

Alinsunod dito, kung ang isang tao ay napapalibutan ang pag-install na may perpektong photon detector, kung gayon siya, sa prinsipyo, ay maaaring magtatag kung alin sa mga slits ng diffraction grating ang fullerene ay nakakalat. Sa madaling salita, ang paglabas ng light quanta ng isang molecule ay magbibigay sa experimenter ng impormasyon para sa paghihiwalay ng mga superposition component na ibinigay sa amin ng transit detector. Gayunpaman, walang mga detector sa paligid ng pag-install.

Sa eksperimento, natagpuan na sa kawalan ng laser heating, isang pattern ng interference ay sinusunod na ganap na kahalintulad sa pattern mula sa dalawang slits sa eksperimento sa mga electron. Ang pagsasama ng laser heating ay humahantong muna sa isang pagpapahina ng kaibahan ng interference, at pagkatapos, habang tumataas ang kapangyarihan ng pag-init, sa kumpletong pagkawala ng mga epekto ng interference. Napag-alaman na sa mga temperatura T< 1000K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T >3000K, kapag ang mga trajectory ng fullerenes ay "naayos" ng kapaligiran na may kinakailangang katumpakan - tulad ng mga klasikal na katawan.

Kaya, ang kapaligiran ay naging isang papel ng isang detektor na may kakayahang ihiwalay ang mga bahagi ng superposisyon. Sa loob nito, kapag nakikipag-ugnayan sa mga thermal photon sa isang anyo o iba pa, ang impormasyon tungkol sa tilapon at estado ng molekula ng fullerene ay naitala. At hindi mahalaga sa lahat sa pamamagitan ng kung anong impormasyon ang ipinagpapalit: sa pamamagitan ng isang espesyal na naka-install na detektor, ang kapaligiran o isang tao.

Para sa pagkawasak ng pagkakaugnay-ugnay ng mga estado at ang paglaho ng pattern ng panghihimasok, tanging ang pangunahing presensya ng impormasyon ang mahalaga, kung alin sa mga hiwa ang dumaan ang butil - at kung sino ang tatanggap nito, at kung ito ay tatanggap nito, ay hindi na mahalaga. . Mahalaga lamang na ang naturang impormasyon ay posibleng makuha.

Sa palagay mo ba ito ang kakaibang pagpapakita ng quantum mechanics? Gaano man. Iminungkahi ng physicist na si John Wheeler ang isang thought experiment noong huling bahagi ng 1970s na tinawag niyang "delayed choice experiment." Ang kanyang pangangatuwiran ay simple at lohikal.

Well, sabihin natin na kahit papaano ay alam ng photon na ito ay susubukan o hindi na matukoy bago lumapit sa mga slits. Pagkatapos ng lahat, kailangan niyang magpasya kahit papaano - upang kumilos tulad ng isang alon at dumaan sa parehong mga slits nang sabay-sabay (upang higit na magkasya sa pattern ng interference sa screen), o magpanggap na isang particle at dumaan lamang sa isa sa dalawa. mga hiwa. Ngunit kailangan niyang gawin ito bago siya dumaan sa mga bitak, di ba? Pagkatapos nito, huli na - lumipad doon na parang maliit na bola, o makialam nang buo.

Kaya't tayo, iminungkahi ni Wheeler, ilayo ang screen mula sa mga bitak. At sa likod ng screen ay maglalagay din kami ng dalawang teleskopyo, na ang bawat isa ay nakatutok sa isa sa mga slits, at tutugon lamang sa pagpasa ng isang photon sa isa sa kanila. At arbitraryo naming aalisin ang screen pagkatapos na dumaan ang photon sa mga slits, gaano man ito nagpasya na dumaan sa mga ito.

Kung hindi namin aalisin ang screen, kung gayon, sa teorya, dapat palaging mayroong pattern ng interference dito. At kung aalisin natin ito, kung gayon ang photon ay mahuhulog sa isa sa mga teleskopyo bilang isang particle (dumaan ito sa isang hiwa), o ang parehong mga teleskopyo ay makakakita ng mas mahinang glow (dumaan ito sa magkabilang hiwa, at bawat isa sa kanila ay nakakita ng sarili nitong bahagi ng pattern ng interference) .

Noong 2006, ang mga pagsulong sa pisika ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na aktwal na magsagawa ng gayong eksperimento sa isang photon. Ito ay naka-out na kung ang screen ay hindi naalis, ang interference pattern ay palaging makikita dito, at kung ito ay inalis, pagkatapos ito ay palaging posible upang subaybayan kung saan slit ang photon dumaan. Ang pagtatalo mula sa punto ng view ng lohika na pamilyar sa amin, dumating kami sa isang nakakabigo na konklusyon. Ang aming pagkilos upang magpasya kung aalisin namin ang screen o hindi ay nakaapekto sa gawi ng photon, sa kabila ng katotohanan na ang aksyon ay nasa hinaharap na may paggalang sa "pagpasya" ng photon tungkol sa kung paano dumaan sa mga slits. Iyon ay, maaaring ang hinaharap ay nakakaapekto sa nakaraan, o mayroong isang bagay na pangunahing mali sa interpretasyon ng kung ano ang nangyayari sa eksperimento na may mga slits.

Inulit ng mga siyentipiko ng Australia ang eksperimentong ito, tanging sa halip na isang photon ay gumamit sila ng helium atom. Ang isang mahalagang pagkakaiba ng eksperimentong ito ay ang katotohanan na ang isang atom, hindi tulad ng isang photon, ay may rest mass, pati na rin ang iba't ibang panloob na antas ng kalayaan. Sa halip na isang balakid na may mga slot at screen, gumamit sila ng mga grids na ginawa gamit ang mga laser beam. Nagbigay ito sa kanila ng kakayahang makakuha kaagad ng impormasyon tungkol sa pag-uugali ng particle.

Tulad ng inaasahan ng isa (bagaman ang isa ay hindi dapat umasa ng anuman sa quantum physics), ang atom ay kumikilos nang eksakto sa parehong paraan tulad ng isang photon. Ang desisyon tungkol sa kung magkakaroon o hindi ng isang "screen" sa landas ng atom ay ginawa batay sa pagpapatakbo ng isang quantum random number generator. Ang generator ay pinaghiwalay ng mga relativistic na pamantayan mula sa atom, iyon ay, maaaring walang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila.

Lumalabas na ang mga indibidwal na atomo, na may masa at singil, ay kumikilos nang eksakto sa parehong paraan tulad ng mga indibidwal na photon. At kahit na hindi ito ang pinaka-pambihirang karanasan sa larangan ng quantum, kinukumpirma nito ang katotohanan na ang mundo ng quantum ay hindi sa lahat ng paraan na maaari nating isipin.

• ang isang quantum object (tulad ng isang electron) ay maaaring nasa higit sa isang lugar sa isang pagkakataon. Maaari itong masukat bilang isang alon na kumalat sa kalawakan at maaaring matatagpuan sa iba't ibang mga punto sa buong alon. Ito ay tinatawag na wave property.
• ang quantum object ay huminto sa pag-iral dito at kusang bumangon doon nang hindi gumagalaw sa kalawakan. Ito ay kilala bilang isang quantum transition. Talaga ito ay isang teleporter.
• ang pagpapakita ng isang bagay na quantum, na dulot ng aming mga obserbasyon, ay kusang nakakaapekto sa nauugnay nitong kambal na bagay, gaano man ito kalayo. Patumbahin ang isang electron at isang proton mula sa isang atom. Anuman ang mangyari sa electron ay mangyayari din sa proton. Ito ay tinatawag na "quantum action at a distance".
• ang isang quantum object ay hindi maaaring magpakita ng sarili sa ordinaryong espasyo-oras hanggang sa maobserbahan natin ito bilang isang particle. Nakakasira ng kamalayan function ng alon mga particle.

Ang huling punto ay kawili-wili dahil walang nakakamalay na tagamasid na nagiging sanhi ng pagbagsak ng alon, mananatili itong walang pisikal na pagpapakita. Ang pagmamasid ay hindi lamang nakakagambala sa sinusukat na bagay, ito ay gumagawa ng isang epekto. Ito ay napatunayan ng tinatawag na double-slit na eksperimento, kapag ang pagkakaroon ng isang nakakamalay na tagamasid ay nagbabago sa pag-uugali ng isang elektron, na nagiging isang butil mula sa isang alon. Ang tinatawag na observer effect ay ganap na umuuga sa kung ano ang alam natin tungkol sa totoong mundo. Sa pamamagitan ng paraan, narito ang isang cartoon kung saan malinaw na ipinapakita ang lahat.

Tulad ng sinabi ng siyentipiko na si Dean Radin, "Pinipilit namin ang elektron na kumuha ng isang tiyak na posisyon. Kami mismo ang gumagawa ng mga resulta ng pagsukat." Ngayon naniniwala sila na "hindi tayo ang sumusukat sa elektron, ngunit ang makina ang nasa likod ng pagmamasid." Ngunit ang makina ay nagpupuno lamang sa ating kamalayan. Para bang sinasabing "hindi ako ang tumitingin sa lumalangoy sa kabila ng lawa, ito ay binocular." Ang makina mismo ay nakakakita ng hindi hihigit sa isang computer, na maaaring "makinig" sa mga kanta sa pamamagitan ng pagbibigay-kahulugan sa audio signal.

Ang ilang mga siyentipiko ay nag-isip na walang kamalayan, ang uniberso ay iiral nang walang hanggan, tulad ng isang dagat ng quantum potential. Sa madaling salita, ang pisikal na katotohanan ay hindi maaaring umiral nang walang subjectivity. Kung walang kamalayan walang pisikal na bagay. Ang paniwala na ito ay kilala bilang "" at unang ipinakilala ng physicist na si John Wheeler. Sa katunayan, ang anumang posibleng sansinukob na maiisip natin nang walang malay na tagamasid ay makakasama na niya. Ang kamalayan ay ang batayan ng pagiging sa kasong ito at umiral, marahil, bago ang paglitaw ng pisikal na uniberso. Ang kamalayan ay literal na lumilikha ng pisikal na mundo.

Ang mga natuklasang ito ay ginagarantiyahan ang malaking implikasyon para sa kung paano natin nauunawaan ang ating kaugnayan sa labas ng mundo, at kung anong uri ng kaugnayan ang maaaring mayroon tayo sa uniberso. Bilang mga buhay na nilalang, mayroon tayong direktang access sa lahat ng bagay na umiiral at ang pundasyon ng lahat ng bagay na pisikal na umiiral. Ito ay nagpapahintulot sa amin sa kamalayan. "Lumikha tayo ng katotohanan" ay nangangahulugan sa kontekstong ito na ang ating mga kaisipan ay lumikha ng isang pananaw kung ano tayo sa ating mundo, ngunit kung titingnan natin ito, mahalaga para sa atin na tumpak na maunawaan ang prosesong ito. Binubuo natin ang pisikal na uniberso gamit ang ating pagiging subjectivity. Ang tela ng uniberso ay kamalayan, at tayo ay mga ripples lamang sa dagat ng uniberso. Lumalabas na tayo ay mapalad na maranasan ang himala ng gayong buhay, at ang Uniberso ay patuloy na naglalagay ng bahagi ng kanyang kamalayan sa sarili sa atin.

"Isinasaalang-alang ko ang consciousness fundamental. Itinuturing kong ang bagay ay nagmula sa kamalayan. Hindi tayo maaaring manatiling walang malay. Lahat ng pinag-uusapan natin, lahat ng nakikita natin na umiiral, ay nagpapatunay ng kamalayan." - Max Planck, Nobel laureate at pioneer ng quantum theory.