Încurcarea cuantică și găurile de vierme pot fi strâns legate. Încurcarea cuantică în cuvinte simple. Miracolele continuă dependența cuantică

Transmitem semnale folosind diverse medii de mult timp. Am folosit foc de semnalizare, tobe, porumbei, electricitate. Și până la urmă au ieșit din nou la lumină - la transmiterea informațiilor prin optică. Acum studiem fotonii încâlciți. Știm cu toții că o cheie poate fi transmisă direct prin întanglement cuantic, dar nu și alte informații. Dacă nu direct, ci cu ajutor? Oricine este interesat, bine ați venit la cat.

Legatura cuantica

În primul rând, voi încerca să explic efectul întanglementării cuantice:

Există o pereche de șosete. Fiecare șosetă dintr-o pereche, imediat după crearea momentului de aderență, este plasată într-o cutie separată și trimisă destinatarului său. În momentul în care unul dintre destinatari deschide pachetul, vede șoseta din dreapta (sau din stânga) și primește imediat informații despre ce șosetă are cel de-al doilea destinatar, indiferent cât de departe ar fi. Mai mult decât atât, este imposibil să se prevadă cu exactitate în avans dacă șoseta va fi dreapta sau stânga. Și cel mai important lucru este ceea ce face fizica cuantică atât de diferită de fizica clasică: până când șosetele sunt deschise, ei înșiși „nu știu” care este dreapta și care este stânga. Dar de îndată ce unul dintre șosete a fost observat și „determinat”, al doilea în același moment a dobândit o proprietate strict opusă. Mai multe detalii, cu dovezi, pot fi găsite căutând „Teorema lui Bell”.

După cum putem vedea, este imposibil să transmiteți informații semnificative direct prin această proprietate. Dar există o soluție.

Principiul transmiterii purtătorului de informații și a semnalului

Deci, satelitul de comunicații cuantice QUESS a fost capabil să transmită fotoni încâlciți între perechi de observatoare situate la o distanță de până la 1203 kilometri. Oamenii de știință au confirmat raportul: un eveniment de transmisie de succes la șase milioane de perechi de fotoni trimise. Raportul semnal-zgomot, s-ar părea, nu provoacă optimism, dar însuși faptul că transmiterea cu succes transformă sarcina de a lucra cu un astfel de purtător de informații din imposibilă în sarcina de inginerie de combatere a redundanței și a zgomotului.

Sperăm că, de-a lungul timpului, vom veni cu multe modalități de a folosi încrucișarea cuantică. Voi descrie unul dintre, după părerea mea, posibile.

Prima etapă: dispozitivul separă perechile încurcate și transmite fotoni încâlciți într-un lanț secvențial către turnurile „A” (viitorul transmițător condiționat) și „B” (viitorul receptor condiționat) pentru stocare. Mediul de stocare a fost transferat.

A doua etapă: turnul „A” efectuează măsurarea (observarea) primului foton din lanț, determinând momentul începerii transmiterii mesajului, pornește cronometrul „T”, timp în care măsoară acei fotoni din lanț care vor fi unități convenționale și nu afectează acei fotoni care vor fi un zero condiționat; printr-o măsurătoare slabă, echipamentul turnului „B” determină schimbarea stării primului foton și pornește cronometrul „T”.

A treia etapă: la sfârșitul unui timp dat „T”, echipamentul turnului „B” înregistrează starea fotonilor din lanț prin interacțiune slabă, unde fotonii care și-au pierdut încâlcirea sunt 1, cei care rămân încâlciți sunt 0.

De asemenea, de exemplu, declanșatorul pentru începutul și sfârșitul observării unui lanț poate fi un cronometru sincronizat în prealabil.

Astfel, nu ne interesează care este exact fotonul din pereche. Ne interesează faptul în sine: dacă se păstrează sau nu coeziunea. Semnalul a fost transmis.

Acesta este un concept dintr-o lume ideală, în care nu s-a pierdut niciun foton, lanțul a fost asamblat corect și așa mai departe. Provocările din lumea reală sunt cele legate de gestionarea redundanței și a zgomotului, precum și dificultatea de a crea sisteme de stocare, expunere și control a particulelor.
Dar principalul lucru este posibilitatea fundamentală de transmitere a semnalului prin întricarea cuantică.

Relația dintre mediul de stocare și semnal

Însăși posibilitatea acestei metode de a lucra cu un semnal ne permite să privim informațiile dintr-un unghi nou. Se pare că în momentul transmiterii purtătorului de informații (un lanț de particule interconectate), în cadrul legilor existente, nu mai rapid decât viteza luminii, transmitem toate informațiile posibile care pot fi codificate doar în acest fel.

Să-ți fac o analogie: ai comandat o carte de la bibliotecă, te întâlnești cu curierul, iar în spatele lui, invizibile pentru tine, sunt toate cărțile din bibliotecă, indiferent dacă știi sau nu despre ele. Numiți autorul și titlul, luați singura dvs. carte, iar restul sunt imediat distruse.
Până la următorul curier de la bibliotecă.

O altă analogie: scriu cuvântul „împletitură” și în creierul tău apar imagini care pot fi inițiate de acest purtător de informații. Cu toate acestea, pentru a transmite semnalul, este necesară specificarea: „maro deschis” sau „lemn” sau „nisip”. În alte limbi, această combinație de simboluri Xhosa poate însemna altceva, iar informațiile sunt conținute în mediu, indiferent dacă o cunoaștem sau nu. Pur și simplu nu avem un declanșator de clarificare și memorie pentru semnalul dorit.

La fel este și cu un lanț de particule: în momentul transmiterii către turnuri, am transmis toate informațiile posibile (opțiuni posibile), rămânând în cadrul fizicii familiare, nu mai rapid decât viteza luminii și prin măsurarea. am facut doar o precizare.

În general, suntem într-o perioadă interesantă încercând să explicăm (și să înțelegem) că un spion condiționat, care a târât o pereche de particule încurcate pe un obiect și a apăsat un buton la un anumit moment (sau nu a apăsat, lăsând particulele încurcate) nu a transmis informații prin particulele pereche „la sediu” mai repede decât viteza luminii. Își purta informația ca un melc pe cocoașă. Și cu butonul am doar lămurit, selectat, precizat. Mai trebuie să ne dăm seama ce a făcut. Dar militarilor le va plăcea. Îmi vor plăcea minele care nu pot fi protejate de echipă și fără fire de control. Îmi va plăcea posibilitatea de a da o comandă la orice distanță, prin orice bruiaj, unui receptor cu un recipient de particule pe care l-am luat cu mine în avans. Cred că ei vor fi cei care vor împinge din nou tehnologia înainte.

Sau un chirurg, pentru care turnurile din întreaga lume au acumulat medii de stocare (particule încurcate) toată noaptea la diferite capete ale planetei, cu tot respectul pentru viteza luminii, va efectua o operație și va vedea reacțiile instantanee ale unui robot chirurgical zeci de la mii de kilometri de biroul lui. El va spune mai târziu într-un interviu că totul s-a întâmplat instantaneu. Iar fizicianul care citește acest lucru va mormăi că toate informațiile despre toate acțiunile posibile ale chirurgului au fost transmise noaptea (din punct de vedere al fizicii), cu viteză normală. Iar chirurgul a „clarificat” prin acțiunile sale exact cum a operat.

Sau interacțiunea informațiilor și, de exemplu, proprietățile de localitate ale lumii. Această proprietate înseamnă că un eveniment la un moment dat de pe o planetă nu poate afecta instantaneu realitatea fizică dintr-un alt punct de pe planetă. Apoi, dacă o apăsare condiționată a unui buton prin efectul încordării cuantice aprinde instantaneu un bec de pe cealaltă parte a planetei, atunci informațiile despre evenimentul de influență au fost conținute în mediul de stocare înainte de a avea loc evenimentul de influență.

Rezultă că suntem în pragul următorului pas în evoluția semnalului. Folosind lumea cuantică, separăm viteza de transmitere a semnalului și viteza de propagare a purtătorului de informații. Asigurând o aprovizionare de perechi cuplate la viteză normală, în momentul în care este esențial să transmitem un semnal aproape instantaneu, putem, deși teoretic deocamdată, să implementăm acest lucru.

Încurcarea cuantică, cel mai controversat fenomen din mecanica cuantică, pe care Albert Einstein l-a numit „acțiune înfricoșătoare la distanță”, ar putea fi chiar mai „încurcată” decât susțin teoriile actuale. Fizicienii de la universitățile din Washington și New York cred că acest fenomen este legat de găurile de vierme - trăsături ipotetice ale spațiu-timpului care, conform science-fiction-ului modern, pot asigura o tranziție rapidă de la o parte a Universului la alta.

Entanglementul cuantic este un fenomen în care stările cuantice ale unui sistem cu mai multe corpuri devin interconectate. Această conexiune este menținută chiar dacă obiectele sunt separate la astfel de distanțe încât să nu apară interacțiuni cunoscute între ele. De asemenea, în conceptul fizic există conceptele de rază scurtă și rază lungă. Conform teoriei cu rază scurtă de acțiune, interacțiunea dintre corpuri este transmisă folosind o a treia legătură și cu o valoare finită a vitezei. De exemplu, interacțiunea electromagnetică folosind un câmp electromagnetic. Conform teoriei acțiunii la distanță lungă, interacțiunea dintre obiecte se transmite fără un element suplimentar, prin gol și la orice distanță. În acest caz, interacțiunea are loc la o viteză infinit de mare. Ca exemplu, putem cita forța gravitației universale din teoria gravitației a lui Newton.

Ca rezultat al încurcăturii cuantice, un grup de particule interacționează în moduri care dictează comportamentul unei particule în raport cu comportamentul celorlalte. De exemplu, într-o pereche de particule încurcate, dacă se observă că o particulă are un anumit spin, atunci se va observa că cealaltă particulă are cea opusă. Einstein a numit această interacțiune fantomatică tocmai pentru că încâlcirea persistă, indiferent cât de departe sunt particulele. Dacă comportamentul unei particule se schimbă, atunci și comportamentul particulei asociate cu aceasta se schimbă în același timp.

O gaură de vierme între două găuri negre. Sursa: Alan Stonebraker/American Physical Society

Studii recente au arătat că caracteristicile așa-numitelor găuri de vierme sunt aceleași dacă două găuri negre sunt mai întâi încurcate și apoi separate de o anumită distanță. Chiar dacă găurile negre ar fi la capetele opuse ale universului, o gaură de vierme le-ar putea conecta. Dar indiferent dacă găurile negre sunt la fel de mari ca un atom sau mai mari decât Soarele nostru (care se observă în întregul Univers), gravitația lor este atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa de strânsoarea gravitațională. Dacă două găuri negre ar fi încurcate, atunci o persoană situată dincolo de orizontul de evenimente al primei găuri negre tot nu ar putea ști ce se întâmplă dincolo de orizontul de evenimente al celei de-a doua găuri negre. Pentru a comunica cu persoana de la celălalt capăt, ambii ar trebui să intre în propriile găuri negre. Atunci spațiul înconjurător va fi același.

Frunzișul auriu de toamnă al copacilor strălucea puternic. Razele soarelui de seară atingeau vârfurile subțiate. Lumina a spart printre crengi și a creat un spectacol de figuri bizare care sclipeau pe peretele „camperului” universitar.

Privirea gânditoare a lui Sir Hamilton alunecă încet, urmărind jocul clarobscurului. În capul matematicianului irlandez se petrecea un adevărat amestec de gânduri, idei și concluzii. A înțeles perfect că explicația multor fenomene folosind mecanica newtoniană este ca un joc de umbre pe un perete, care împletesc înșelător figuri și lăsând multe întrebări fără răspuns. „Poate că este un val... sau poate un flux de particule”, a gândit omul de știință, „sau lumina este o manifestare a ambelor fenomene. Ca niște figuri țesute din umbră și lumină.”

Începutul fizicii cuantice

Este interesant să urmărești oameni grozavi și să încerci să înțelegi cum se nasc idei grozave care schimbă cursul evoluției întregii omeniri. Hamilton este unul dintre cei care au stat la originile fizicii cuantice. Cincizeci de ani mai târziu, la începutul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință studiau particulele elementare. Cunoștințele dobândite erau contradictorii și necompilate. Cu toate acestea, primii pași șocante au fost făcuți.

Înțelegerea microlumii la începutul secolului XX

În 1901, a fost prezentat primul model al atomului și inconsistența acestuia a fost demonstrată din poziția electrodinamicii convenționale. În aceeași perioadă, Max Planck și Niels Bohr au publicat multe lucrări despre natura atomului. În ciuda înțelegerii lor complete a structurii atomului nu a existat.

Câțiva ani mai târziu, în 1905, puțin cunoscutul om de știință german Albert Einstein a publicat un raport despre posibilitatea existenței unui cuantum de lumină în două stări - undă și corpusculară (particule). În lucrarea sa, au fost date argumente pentru a explica motivul eșecului modelului. Cu toate acestea, viziunea lui Einstein a fost limitată de vechea înțelegere a modelului atomic.

După numeroase lucrări ale lui Niels Bohr și colegilor săi, în 1925 s-a născut o nouă direcție - un fel de mecanică cuantică. Expresia comună „mecanica cuantică” a apărut treizeci de ani mai târziu.

Ce știm despre quanta și ciudateniile lor?

Astăzi, fizica cuantică a ajuns destul de departe. Au fost descoperite multe fenomene diferite. Dar ce știm cu adevărat? Răspunsul este prezentat de un om de știință modern. „Poți fie să crezi în fizica cuantică, fie să nu o înțelegi”, este definiția. Va fi suficient să menționăm un astfel de fenomen precum încurcarea cuantică a particulelor. Acest fenomen a cufundat lumea științifică într-o stare de nedumerire completă. Un șoc și mai mare a fost că paradoxul care a apărut era incompatibil cu cel al lui Einstein.

Efectul întanglementării cuantice a fotonilor a fost discutat pentru prima dată în 1927 la cel de-al cincilea Congres Solvay. Între Niels Bohr și Einstein a apărut o ceartă aprinsă. Paradoxul întanglementării cuantice a schimbat complet înțelegerea esenței lumii materiale.

Se știe că toate corpurile constau din particule elementare. În consecință, toate fenomenele mecanicii cuantice se reflectă în lumea obișnuită. Niels Bohr a spus că dacă nu ne uităm la Lună, atunci ea nu există. Einstein a considerat acest lucru nerezonabil și a crezut că obiectul există independent de observator.

Când studiem problemele mecanicii cuantice, ar trebui să înțelegem că mecanismele și legile acesteia sunt interconectate și nu se supun fizicii clasice. Să încercăm să înțelegem cea mai controversată zonă - încurcarea cuantică a particulelor.

Teoria întanglementării cuantice

Pentru început, merită să înțelegeți că fizica cuantică este ca o fântână fără fund în care puteți găsi orice. Fenomenul întanglementării cuantice de la începutul secolului trecut a fost studiat de Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck și mulți alți fizicieni. De-a lungul secolului al XX-lea, mii de oameni de știință din întreaga lume au studiat și au experimentat în mod activ acest lucru.

Lumea este supusă legilor stricte ale fizicii

De ce există un asemenea interes pentru paradoxurile mecanicii cuantice? Totul este foarte simplu: trăim supuși anumitor legi ale lumii fizice. Abilitatea de a „ocoli” predestinația deschide o ușă magică în spatele căreia totul devine posibil. De exemplu, conceptul de „Pisica lui Schrodinger” duce la controlul materiei. De asemenea, va deveni posibilă teleportarea informațiilor, care este cauzată de încurcarea cuantică. Transmiterea informațiilor va deveni instantanee, indiferent de distanță.
Această problemă este încă în studiu, dar are o tendință pozitivă.

Analogie și înțelegere

Ce este unic la încurcarea cuantică, cum să o înțelegem și ce se întâmplă atunci când se întâmplă? Să încercăm să ne dăm seama. Pentru a face acest lucru, va trebui să efectuați un fel de experiment de gândire. Imaginează-ți că ai două cutii în mâini. Fiecare dintre ele conține o minge cu o dungă. Acum îi dăm o cutie astronautului, iar el zboară pe Marte. Odată ce deschideți o cutie și vedeți că dunga de pe minge este orizontală, atunci mingea din altă cutie va avea automat o dungă verticală. Aceasta va fi întanglement cuantic exprimat în cuvinte simple: un obiect predetermina poziția altuia.

Cu toate acestea, trebuie înțeles că aceasta este doar o explicație superficială. Pentru a obține întanglementarea cuantică, particulele trebuie să aibă aceeași origine, ca și gemeni.

Este foarte important să înțelegeți că experimentul va fi perturbat dacă cineva dinaintea dvs. a avut ocazia să se uite la cel puțin unul dintre obiecte.

Unde poate fi folosită întanglementul cuantic?

Principiul entanglementului cuantic poate fi folosit pentru a transmite instantaneu informații pe distanțe lungi. O astfel de concluzie contrazice teoria relativității a lui Einstein. Se spune că viteza maximă de mișcare este inerentă numai luminii - trei sute de mii de kilometri pe secundă. Un astfel de transfer de informații face posibilă existența teleportarii fizice.

Totul în lume este informație, inclusiv materie. Fizicienii cuantici au ajuns la această concluzie. În 2008, pe baza unei baze de date teoretice, a fost posibil să se vadă cu ochiul liber intricarea cuantică.

Acest lucru sugerează încă o dată că suntem în pragul unor mari descoperiri - mișcare în spațiu și timp. Timpul în Univers este discret, așa că mișcarea instantanee pe distanțe mari face posibilă intrarea în diferite densități de timp (pe baza ipotezelor lui Einstein și Bohr). Poate că în viitor aceasta va fi o realitate la fel ca telefonul mobil este astăzi.

Eterdinamica și întanglementarea cuantică

Potrivit unor oameni de știință de seamă, întricarea cuantică se explică prin faptul că spațiul este umplut cu un fel de eter - materie neagră. Orice particulă elementară, după cum știm, există sub forma unei undă și a unui corpuscul (particulă). Unii oameni de știință cred că toate particulele se află pe o „pânză” de energie întunecată. Acest lucru nu este ușor de înțeles. Să încercăm să ne dăm seama altfel - prin asociere.

Imaginați-vă pe malul mării. Adiere ușoară și vânt slab. Vedeți valurile? Și undeva în depărtare, în reflexiile razelor soarelui, se vede o barcă cu pânze.
Nava va fi particula noastră elementară, iar marea va fi eterul (energia întunecată).
Marea poate fi în mișcare sub formă de valuri vizibile și picături de apă. În același mod, toate particulele elementare pot fi pur și simplu marea (partea sa integrală) sau o particulă separată - o picătură.

Acesta este un exemplu simplificat, totul este ceva mai complicat. Particulele fără prezența unui observator sunt sub formă de undă și nu au o locație specifică.

O barca cu pânze albă este un obiect distinct; se deosebește de suprafața și structura apei mării. În același mod, există „vârfuri” în oceanul de energie pe care le putem percepe ca o manifestare a forțelor cunoscute nouă care au modelat partea materială a lumii.

Microlumea trăiește după propriile sale legi

Principiul întanglementării cuantice poate fi înțeles dacă ținem cont de faptul că particulele elementare sunt sub formă de unde. Neavând o locație și caracteristici specifice, ambele particule rezidă într-un ocean de energie. În momentul în care observatorul apare, unda se „transformă” într-un obiect accesibil la atingere. A doua particulă, observând sistemul de echilibru, capătă proprietăți opuse.

Articolul descris nu vizează descrieri științifice succinte ale lumii cuantice. Capacitatea unei persoane obișnuite de a înțelege se bazează pe accesibilitatea înțelegerii materialului prezentat.

Fizica particulelor studiază întricarea stărilor cuantice pe baza spinului (rotația) unei particule elementare.

În limbajul științific (simplificat) - entanglementul cuantic este definit de diferite rotiri. În procesul de observare a obiectelor, oamenii de știință au văzut că pot exista doar două rotiri - de-a lungul și de-a lungul. Destul de ciudat, în alte poziții particulele nu „pozați” observatorului.

O nouă ipoteză - o nouă viziune asupra lumii

Studiul microcosmosului - spațiul particulelor elementare - a dat naștere multor ipoteze și presupuneri. Efectul întanglementării cuantice i-a determinat pe oamenii de știință să se gândească la existența unui fel de microrețea cuantică. În opinia lor, la fiecare nod - punctul de intersecție - există un cuantum. Toată energia este o rețea integrală, iar manifestarea și mișcarea particulelor este posibilă numai prin nodurile rețelei.

Dimensiunea „ferestrei” unei astfel de zăbrele este destul de mică, iar măsurarea cu echipamente moderne este imposibilă. Cu toate acestea, pentru a confirma sau infirma această ipoteză, oamenii de știință au decis să studieze mișcarea fotonilor într-o rețea cuantică spațială. Ideea este că un foton se poate mișca fie drept, fie în zig-zag - de-a lungul diagonalei rețelei. În al doilea caz, după ce a parcurs o distanță mai mare, va cheltui mai multă energie. În consecință, va diferi de un foton care se mișcă în linie dreaptă.

Poate că în timp vom afla că trăim într-o rețea cuantică spațială. Sau se poate dovedi a fi incorect. Totuși, principiul întanglementării cuantice indică posibilitatea existenței unei rețele.

În termeni simpli, într-un „cub” spațial ipotetic, definiția unei fețe poartă cu ea un sens clar opus celuilalt. Acesta este principiul păstrării structurii spațiu-timp.

Epilog

Pentru a înțelege lumea magică și misterioasă a fizicii cuantice, merită să aruncăm o privire atentă asupra dezvoltării științei în ultimii cinci sute de ani. Anterior, se credea că Pământul este plat, nu sferic. Motivul este evident: dacă îi iei forma rotundă, atunci apa și oamenii nu vor putea ține.

După cum vedem, problema a existat în lipsa unei viziuni complete asupra tuturor forțelor aflate în joc. Este posibil ca știința modernă să nu aibă suficientă viziune asupra tuturor forțelor care acționează pentru a înțelege fizica cuantică. Lacunele în viziune dau naștere unui sistem de contradicții și paradoxuri. Poate că lumea magică a mecanicii cuantice conține răspunsurile la întrebările puse.

Se referă la „Teoria Universului”

Legatura cuantica

Există atât de multe articole bune pe Internet care ajută la dezvoltarea unor idei adecvate despre „stările încurcate” încât rămâne să facem cele mai potrivite selecții, construind nivelul de descriere care pare acceptabil pentru un site de viziune asupra lumii.

Subiectul articolului: Mulți oameni sunt aproape de ideea că toate ciudateniile fascinante ale stărilor încurcate ar putea fi explicate în acest fel. Amestecam bilele albe cu negre, fara sa ne uitam, le impachetam in cutii si le trimitem in directii diferite. Deschidem cutia pe o parte, uite: o bila neagra, dupa care suntem 100% siguri ca este o bila alba in cealalta cutie. Asta e tot:)

Scopul articolului nu este o imersiune strictă în toate trăsăturile înțelegerii „stărilor încurcate”, ci acela de a compila un sistem de idei generale, cu o înțelegere a principiilor principale. Exact așa ar trebui să tratezi tot ce este spus :)

Să stabilim imediat contextul definitoriu. Când specialiștii (și nu dezbaterii departe de această specificitate, chiar și oamenii de știință în anumite privințe) vorbesc despre încâlcirea obiectelor cuantice, ei nu înseamnă că formează un întreg cu o anumită legătură, ci că un obiect devine caracteristici cuantice exact la fel ca celălalt. (dar nu toate, ci cele care permit identitatea într-o pereche conform legii lui Pauli, deci spin-ul unei perechi împerecheate nu este identic, ci complementar reciproc). Acestea. Aceasta nu este o conexiune sau un proces de interacțiune, chiar dacă poate fi descris printr-o funcție generală. Aceasta este o caracteristică a unei stări care poate fi „teleportată” de la un obiect la altul (apropo, există și o interpretare greșită pe scară largă a cuvântului „teleportare”). Dacă nu te hotărăști imediat despre asta, poți merge foarte departe în misticism. Prin urmare, în primul rând, toți cei care sunt interesați de problemă trebuie să fie clar siguri de ce se înțelege exact prin „confuzie”.

Pentru ce a început acest articol se rezumă la o singură întrebare. Diferența de comportament al obiectelor cuantice față de cele clasice se manifestă în singura metodă de verificare cunoscută până acum: dacă o anumită condiție de verificare este îndeplinită sau nu - inegalitatea lui Bell (mai multe detalii mai jos), care pentru obiectele cuantice „încurcate” se comportă ca și cum există o legătură între obiectele trimise în direcții diferite. Dar legătura pare să nu fie reală, pentru că... nici informația și nici energia nu pot fi transferate.

În plus, această legătură nu depinde nici de la distanta si nici de la timp: dacă două obiecte au fost „încurcate”, atunci, indiferent de siguranța fiecăruia dintre ele, al doilea se comportă ca și cum conexiunea ar mai exista (deși prezența unei astfel de conexiuni poate fi detectată doar prin măsurarea ambelor obiecte, o astfel de măsurare poate fi separați în timp: mai întâi măsurați, apoi distrugeți unul dintre obiecte și măsurați pe al doilea mai târziu, vezi R. Penrose). Este clar că orice tip de „conexiune” devine greu de înțeles în acest caz și întrebarea se ridică după cum urmează: legea probabilității pierderii parametrului măsurat (care este descrisă de funcția de undă) poate fi astfel încât inegalitatea nu este încălcat la fiecare capăt, iar cu statistici generale la ambele capete - a fost încălcat - și fără nicio legătură, firește, cu excepția conexiunii printr-un act de emergență generală.

Voi da răspunsul în avans: da, se poate, cu condiția ca aceste probabilități să nu fie „clasice”, ci să opereze cu variabile complexe pentru a descrie o „suprapunere de stări” - ca și cum ar găsi simultan toate stările posibile cu o anumită probabilitate pentru fiecare.

Pentru obiectele cuantice, descriptorul stării lor (funcția de undă) este exact asta. Dacă vorbim despre descrierea poziției unui electron, atunci probabilitatea de a-l găsi determină topologia „norului” - forma orbitalului electronului. Care este diferența dintre clasic și cuantic?

Să ne imaginăm o roată de bicicletă care se rotește rapid. Undeva pe el este un disc roșu pentru reflectorul farului lateral, dar vedem doar o umbră mai densă a neclarității în acest loc. Probabilitatea ca, prin introducerea unui baston în roată, reflectorul să se oprească într-o anumită poziție de la stick este pur și simplu determinată: un stick - o anumită poziție. Punem două bețe, dar doar cea care este puțin mai devreme va opri roata. Dacă încercăm să ne lipim complet bețele simultan, asigurându-se că nu există timp între capetele bastonului care ating roata, atunci va apărea o oarecare incertitudine. „Nu a existat timp” între interacțiunile cu esența obiectului - întreaga esență a înțelegerii miracolelor cuantice :)

Viteza de „rotație” a ceea ce determină forma electronului (polarizarea - propagarea perturbației electrice) este egală cu viteza maximă cu care orice se poate propaga în natură (viteza luminii în vid). Cunoaștem concluzia teoriei relativității: în acest caz, timpul pentru această perturbare devine zero: nu există nimic în natură care s-ar putea întâmpla între oricare două puncte de propagare a acestei perturbări, deoarece nu există; Aceasta înseamnă că perturbarea este capabilă să interacționeze cu orice alte „bețe” care o influențează fără a pierde timpul - simultan. Iar probabilitatea ce rezultat va fi obținut într-un anumit punct din spațiu în timpul interacțiunii trebuie calculată printr-o probabilitate care ține cont de acest efect relativist: Datorită faptului că nu există timp pentru un electron, acesta nu este capabil să aleagă cea mai mică diferență între două „bețișoare” în timpul interacțiunii cu ele și o face simultan din „punctul său de vedere”: un electron trece prin două fante simultan cu o densitate de undă diferită în fiecare și apoi interferează cu el însuși ca două unde suprapuse.

Iată diferența dintre descrierile probabilităților în clasic și cuantic: Corelațiile cuantice sunt „mai puternice” decât cele clasice. Dacă rezultatul căderii unei monede depinde de mulți factori de influență, dar, în general, aceștia sunt determinati în mod unic, astfel încât trebuie doar să creați o mașină exactă pentru aruncarea monedelor și acestea vor cădea în același mod, aleatorietatea a „dispărut”. Dacă faci un automat care pătrunde într-un nor de electroni, atunci rezultatul va fi determinat de faptul că fiecare lovitură va lovi întotdeauna ceva, doar cu o densitate diferită a esenței electronului în acest loc. Nu există alți factori decât distribuția statică a probabilității de a găsi parametrul măsurat în electron, iar acesta este un determinism cu totul diferit decât la clasici. Dar acesta este și determinism, adică. este întotdeauna calculabilă, reproductibilă, doar cu o singularitate descrisă de funcția de undă. Mai mult, un astfel de determinism cuantic se referă doar la o descriere holistică a unui val cuantic. Dar, din cauza absenței timpului propriu pentru cuantă, interacționează absolut aleatoriu, adică. nu există un criteriu care să prezică în prealabil rezultatul măsurării totalității parametrilor săi. În acest sens, e (în viziunea clasică) este absolut nedeterministă.

Electronul există cu adevărat și cu adevărat sub forma unei formațiuni statice (și nu a unui punct care se rotește pe orbită) - o undă staționară de perturbare electrică, care are un alt efect relativist: perpendicular pe planul principal de „propagare” (este clar de ce în citate:) un câmp electric ia naștere și o regiune statică de polarizare, care este capabilă să influențeze aceeași regiune a altui electron: momentul magnetic. Polarizarea electrică într-un electron dă efectul unei sarcini electrice, reflectarea acesteia în spațiu sub forma posibilității de a influența alți electroni - sub forma unei sarcini magnetice, care nu poate exista în sine fără o sarcină electrică. Și dacă într-un atom neutru din punct de vedere electric sarcinile electrice sunt compensate de sarcinile nucleare, atunci cele magnetice pot fi orientate într-o direcție și obținem un magnet. Idei mai aprofundate despre acest lucru sunt în articol .

Direcția în care va fi îndreptat momentul magnetic al electronului se numește spin. Acestea. spin-ul este o manifestare a metodei de suprapunere a unui val de deformare electrică asupra ei însuși cu formarea unei unde staționare. Valoarea numerică a spinului corespunde caracteristicii undei care se suprapune Pentru electron: +1/2 sau -1/2 (semnul simbolizează direcția deplasării laterale a polarizării - vectorul „magnetic”).

Dacă există un electron pe stratul exterior de electroni al unui atom și brusc se alătură altul (formarea unei legături covalente), atunci ei, ca doi magneți, se ridică imediat în poziția 69, formând o configurație pereche cu o energie de legătură care trebuie rupt pentru a împărți din nou acești electroni. Spinul total al unei astfel de perechi este 0.

Spinul este un parametru care joacă un rol important atunci când luăm în considerare stările încurcate. Pentru o cuantă electromagnetică care se propagă liber, esența parametrului condiționat „spin” este încă aceeași: orientarea componentei magnetice a câmpului. Dar nu mai este static și nu duce la apariția unui moment magnetic. Pentru a-l remedia, nu aveți nevoie de un magnet, ci de o fantă de polarizare.

Pentru a obține câteva idei despre încâlcirea cuantică, vă sugerez să citiți articolul popular și scurt al lui Alexey Levin: Pasiune la distanta . Vă rugăm să urmați linkul și să citiți înainte de a continua :)

Deci, parametrii de măsurare specifici se realizează doar în timpul măsurării, iar înainte de aceasta au existat sub forma acelei distribuții de probabilitate, care a constituit statica efectelor relativiste ale dinamicii propagării polarizării microlumii, vizibile macrolumii. A înțelege esența a ceea ce se întâmplă în lumea cuantică înseamnă a pătrunde în manifestările unor astfel de efecte relativiste, care de fapt dau unui obiect cuantic proprietățile de a fi. simultanîn diferite stări până la momentul măsurării specifice.

O „stare încurcată” este o stare complet deterministă a două particule care au o dependență atât de identică de descrierea proprietăților cuantice încât corelații consistente apar la ambele capete, datorită particularităților esenței staticii cuantice, care au un comportament consistent. Spre deosebire de macrostatistica, în statistica cuantică este posibil să se păstreze astfel de corelații pentru obiecte separate în spațiu și timp și anterior consistente în parametri. Acest lucru se manifestă în statisticile îndeplinirii inegalităților lui Bell.

Cum este funcția de undă (descrierea noastră abstractă) a electronilor neîncurcați ai doi atomi de hidrogen diferită (chiar dacă parametrii săi sunt numere cuantice în general acceptate)? Nimic, cu excepția faptului că spinul electronului nepereche este aleatoriu fără a încălca inegalitățile lui Bell. În cazul formării unui orbital sferic pereche într-un atom de heliu, sau în legăturile covalente a doi atomi de hidrogen, cu formarea unui orbital molecular generalizat cu doi atomi, parametrii celor doi electroni se dovedesc a fi reciproc consistenti . Dacă electronii încâlciți sunt împărțiți și încep să se miște în direcții diferite, atunci apare un parametru în funcția lor de undă care descrie deplasarea densității probabilității în spațiu în funcție de timp - traiectoria. Și asta nu înseamnă deloc că funcția este mânjită în spațiu, pur și simplu pentru că probabilitatea de a găsi un obiect devine zero la o anumită distanță de el și nu a rămas nimic în urmă care să indice probabilitatea de a găsi un electron. Acest lucru este evident mai ales dacă perechea este separată în timp. Acestea. apar doi descriptori locali și independenți, care mișcă particulele în direcții opuse. Deși este încă posibil să se folosească un singur descriptor general, este dreptul celui care îl oficializează :)

În plus, mediul particulelor nu poate rămâne indiferent și este, de asemenea, supus modificării: descriptorii funcției de undă a particulelor mediului se schimbă și participă la statistica cuantică rezultată prin influența lor (dând naștere unor fenomene precum decoerența) . Dar, de obicei, aproape nimeni nu se gândește să descrie aceasta ca o funcție de undă generală, deși acest lucru este posibil.

Multe surse oferă informații detaliate despre aceste fenomene.

M.B. Mensky scrie:

"Unul dintre scopurile acestui articol... este acela de a fundamenta opinia conform căreia există o formulare a mecanicii cuantice în care nu apar paradoxuri și în care se poate răspunde la toate întrebările pe care le pun de obicei fizicienii. Paradoxurile apar doar atunci când un cercetător nu este mulțumit de acest nivel „fizic” al teoriei, când pune întrebări pe care nu obișnuiește să le pună în fizică, cu alte cuvinte, când își asumă responsabilitatea de a încerca să depășească limitele fizicii.. ...Caracteristicile specifice ale mecanicii cuantice asociate stărilor încurcate au fost formulate pentru prima dată în legătură cu paradoxul EPR, dar în prezent nu sunt percepute ca paradoxale. Pentru oamenii care lucrează profesional cu formalismul mecanic cuantic (adică, pentru majoritatea fizicienilor), nu există nimic paradoxal nici în perechile EPR sau chiar în stări încurcate foarte complexe, cu un număr mare de termeni și un număr mare de factori în fiecare termen. Rezultatele oricăror experimente cu astfel de stări sunt, în principiu, ușor de calculat (deși dificultățile tehnice în calcularea stărilor complexe încurcate sunt, desigur, posibile)."

Deși, trebuie spus, în discuțiile despre rolul conștiinței, alegerea conștientă în mecanica cuantică, Mensky se dovedește a fi cel care ia" fă curajul să încerci să treci dincolo de granițele fizicii". Acest lucru amintește de încercările de a aborda fenomenele psihicului. Ca profesionist cuantic, Mensky este bun, dar în mecanismele psihicului el, ca și Penrose, este naiv.

Foarte pe scurt și condiționat (doar pentru a înțelege esența) despre utilizarea stărilor încurcate în criptografia cuantică și teleportarea (din moment ce acesta este ceea ce uimește imaginația spectatorilor recunoscători).

Deci, criptografie. Trebuie să trimiteți secvența 1001

Folosim două canale. Potrivit primei, trimitem o particulă încurcată, iar conform celei de-a doua, informații despre modul de interpretare a datelor primite sub forma unui bit.

Să presupunem că există o alternativă la starea posibilă a spinului parametrului mecanic cuantic utilizat în stări condiționale: 1 sau 0. Mai mult, probabilitatea apariției lor cu fiecare pereche de particule eliberată este cu adevărat aleatorie și nu transmite niciun sens.

Primul transfer. La măsurare Aici s-a dovedit că particula are starea 1. Aceasta înseamnă că cealaltă are starea 0. Astfel că volum La sfârșitul primirii unității necesare, transmitem bitul 1. Acolo măsoară starea particulei și, pentru a afla ce înseamnă aceasta, o adaugă la 1 transmisă. Obțin 1. În același timp, verifică prin alb că încâlcirea nu a fost ruptă, adică. informatiile nu au fost interceptate.

A doua treaptă de viteză. Rezultatul este din nou o stare de 1. Celălalt are un 0. Transmitem informația - 0. Adunăm și obținem 0 necesar.

Treapta a treia. Starea de aici este 0. Acolo, înseamnă - 1. Pentru a obține 0, transmitem 0. Adăugăm, obținem 0 (în cifra cea mai puțin semnificativă).

Al patrulea. Aici - 0, acolo - 1, trebuie interpretat ca 1. Transmitem informația - 0.

Acesta este principiul. Interceptarea canalului de informații este inutilă din cauza unei secvențe complet necorelate (criptarea stării primei particule cu o cheie). Interceptarea unui canal obfuscat - perturbă recepția și este detectată. Statisticile de transmisie de la ambele capete (capătul de recepție are toate datele necesare la capătul transmis) conform Bell determină corectitudinea și neinterceptarea transmisiei.

Despre asta este teleportarea. Nu există nicio impunere arbitrară a unei stări asupra unei particule de acolo, ci doar o predicție a ceea ce va fi această stare după (și numai după ce) particula de aici este îndepărtată de la conexiune prin măsurare. Și apoi se spune că a existat un transfer al unei stări cuantice cu distrugerea stării complementare la punctul de plecare. După ce ați primit informații despre starea de aici, puteți ajusta într-un fel sau altul parametrul mecanic cuantic, astfel încât să se dovedească a fi identic cu cel de aici, dar aici nu va mai fi și se vorbește despre implementarea interdicției privind clonarea în stare legată.

Se pare că nu există analogi ai acestor fenomene în macrocosmos, nici bile, mere etc. din mecanica clasică nu poate servi la interpretarea manifestării acestei naturi a obiectelor cuantice (de fapt, nu există obstacole fundamentale în acest sens, care vor fi arătate mai jos în linkul final). Aceasta este principala dificultate pentru cei care doresc să primească o „explicație” vizibilă. Acest lucru nu înseamnă că așa ceva nu este imaginabil, așa cum se spune uneori. Aceasta înseamnă că trebuie să lucrați destul de minuțios la concepte relativiste, care joacă un rol decisiv în lumea cuantică și conectează lumea cuantică cu lumea macro.

Dar nici acest lucru nu este necesar. Să ne amintim principala sarcină a reprezentării: care ar trebui să fie legea de materializare a parametrului măsurat (care este descrisă de funcția de undă), astfel încât inegalitatea să nu fie încălcată la fiecare capăt, iar cu statisticile generale, aceasta să fie încălcată la ambele capete. Există multe interpretări pentru înțelegerea acestui lucru, folosind abstracții auxiliare. Ei vorbesc despre același lucru în diferite limbi ale unor astfel de abstracții. Dintre acestea, două sunt cele mai semnificative în ceea ce privește corectitudinea împărtășită între purtătorii de idei. Sper ca dupa ce s-a spus sa fie clar ce se intelege :)

Interpretarea de la Copenhaga dintr-un articol despre paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen:

" (Paradoxul EPR) - un paradox aparent... De fapt, să ne imaginăm că pe două planete la capete diferite ale Galaxiei există două monede care cad întotdeauna în același mod. Dacă înregistrați rezultatele tuturor aruncărilor și apoi le comparați, acestea vor coincide. Picăturile în sine sunt aleatorii și nu pot fi influențate în niciun fel. Este imposibil, de exemplu, să fii de acord că capetele sunt unul și cozile sunt zero, și astfel să se transmită cod binar. La urma urmei, succesiunea de zerouri și unu va fi aleatorie la ambele capete ale firului și nu va avea nicio semnificație.

Se pare că există o explicație pentru paradox care este logic compatibilă atât cu teoria relativității, cât și cu mecanica cuantică.

S-ar putea crede că această explicație este prea neplauzibilă. Este atât de ciudat că Albert Einstein nu a crezut niciodată într-un „zeu care joacă zaruri”. Dar teste experimentale atente ale inegalităților lui Bell au arătat că există accidente non-locale în lumea noastră.

Este important să subliniem o consecință deja menționată a acestei logici: măsurătorile asupra stărilor încurcate nu vor încălca teoria relativității și cauzalității doar dacă sunt cu adevărat aleatorii. Nu ar trebui să existe nicio legătură între circumstanțele de măsurare și perturbare, nici cel mai mic model, deoarece altfel ar apărea posibilitatea transmiterii instantanee a informațiilor. Astfel, mecanica cuantică (în interpretarea de la Copenhaga) și existența stărilor încurcate dovedesc prezența indeterminismului în natură."

Într-o interpretare statistică, acest lucru este arătat prin conceptul de „ansambluri statistice” (la fel):

Din punct de vedere al interpretării statistice, obiectele reale de studiu în mecanica cuantică nu sunt microobiecte individuale, ci ansambluri statistice de microobiecte situate în aceleași macrocondiții. În consecință, expresia „o particulă este într-o astfel de stare” înseamnă de fapt „particula aparține unui anume ansamblu statistic” (constând din multe particule similare). Prin urmare, alegerea unuia sau altui subansamblu în ansamblul inițial schimbă semnificativ starea particulei, chiar dacă nu a existat un impact direct asupra acesteia.

Ca o ilustrare simplă, luați în considerare următorul exemplu. Să luăm 1000 de monede colorate și să le aruncăm pe 1000 de coli de hârtie. Probabilitatea ca „capete” să fie imprimat pe o foaie pe care am selectat-o ​​aleatoriu este egală cu 1/2. Între timp, pentru foile pe care monedele se află „cozile” în sus, aceeași probabilitate este egală cu 1 - adică avem posibilitatea de a face. stabiliți indirect natura amprentei pe hârtie, privind nu foaia în sine, ci doar monedă. Totuși, ansamblul asociat unei astfel de „măsurări indirecte” este complet diferit de cel original: nu mai conține 1000 de coli de hârtie, ci doar aproximativ 500!

Astfel, o infirmare a relației de incertitudine în „paradoxul” EPR ar fi valabilă numai dacă pentru ansamblul original ar fi posibil să se selecteze simultan un subansamblu nevid atât pe baza impulsului, cât și pe baza coordonatelor spațiale. Totuși, tocmai imposibilitatea unei astfel de alegeri este confirmată de relația de incertitudine! Cu alte cuvinte, „paradoxul” EPR se dovedește de fapt a fi un cerc vicios: presupune în prealabil infirmarea faptului.

Opțiune cu un „semnal superluminal” de la o particulă A la particulă B se bazează și pe ignorarea faptului că distribuțiile de probabilitate ale valorilor cantităților măsurate caracterizează nu o pereche specifică de particule, ci un ansamblu statistic care conține un număr mare de astfel de perechi. Aici, ca una asemănătoare, putem considera situația în care o monedă colorată este aruncată pe un cearșaf în întuneric, după care foaia este scoasă și încuiată într-un seif. Probabilitatea ca „capete” să fie imprimate pe foaie este a priori egală cu 1/2, iar faptul că se va transforma imediat în 1 dacă aprindem lumina și ne asigurăm că moneda se află „cozile” în sus. toate indică capacitatea privirii noastre de a influența chimic articolele încuiate în seif.

Mai multe detalii: Interpretări ale ansamblului A.A. Pechenkin ale mecanicii cuantice în SUA și URSS.

Și încă o interpretare de la http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm:

Interpretarea modală a lui Van Fraassen presupune că starea unui sistem fizic se schimbă numai cauzal, adică. în conformitate cu ecuația Schrödinger, totuși, această stare nu determină în mod unic valorile cantităților fizice detectate în timpul măsurării.

Popper dă aici exemplul său preferat: un biliard pentru copii (o tablă acoperită cu ace, pe care se rostogolește de sus o minge de metal, simbolizând un sistem fizic - biliardul însuși simbolizează un dispozitiv experimental). Când mingea este în vârful biliardului, avem o singură dispoziție, o predispoziție de a ajunge la un punct în partea de jos a tablei. Dacă am fixat mingea undeva la mijlocul tablei, am schimbat specificația experimentului și am primit o nouă predispoziție. Indeterminismul mecanic cuantic este păstrat aici în întregime: Popper stipulează că biliardul nu este un sistem mecanic. Nu putem urmări traiectoria mingii. Dar „reducerea pachetelor de unde” nu este un act de observație subiectivă, este o redefinire conștientă a situației experimentale, o îngustare a condițiilor experienței.

Să rezumam faptele

1. În ciuda caracterului absolut aleatoriu al pierderii de paramert la măsurarea perechilor încurcate de particule în masă, consistența se manifestă în fiecare astfel de pereche: dacă o particulă din pereche se dovedește a avea spin 1, atunci cealaltă particulă din pereche are rotirea opusă. Acest lucru este de înțeles în principiu: deoarece într-o stare pereche nu pot exista două particule care au același spin în aceeași stare de energie, atunci când se divid, dacă se păstrează consistența, atunci spinurile rămân consistente. De îndată ce spin-ul unuia este determinat, spin-ul celuilalt devine cunoscut, în ciuda faptului că aleatorietatea spin-ului în măsurătorile din ambele părți este absolută.

Permiteți-mi să clarific pe scurt imposibilitatea stărilor complet identice a două particule într-un singur loc în spațiu-timp, care în modelul structurii învelișului de electroni a unui atom se numește principiul Pauli și în considerarea mecanică cuantică a stărilor consistente. - principiul imposibilității clonării obiectelor încurcate.

Există ceva (încă necunoscut) care împiedică de fapt o cuantică sau o particulă corespunzătoare să fie într-o stare locală cu alta - complet identică în parametrii cuantici. Acest lucru se realizează, de exemplu, în efectul Casimir, când cuantele virtuale dintre plăci pot avea o lungime de undă nu mai mare decât intervalul. Și acest lucru se realizează în mod deosebit în descrierea unui atom, atunci când electronii unui atom dat nu pot avea parametri identici în toate privințele, ceea ce este formalizat axiomic de principiul Pauli.

Pe primul, cel mai apropiat strat pot fi doar 2 electroni sub forma unei sfere (s-electroni). Dacă sunt două, atunci au rotiri diferite și sunt împerecheate (încurcate), formând o undă comună cu energie de legare care trebuie aplicată pentru a rupe această pereche.

În cel de-al doilea nivel de energie, mai îndepărtat și mai înalt, pot exista 4 „orbitali” a doi electroni perechi sub forma unei undă staționară în formă de cifra opt volumetrică (p-electroni). Acestea. o energie mai mare ocupă mai mult spațiu și permite ca mai multe perechi deja conectate să fie adiacente. Al doilea strat diferă energetic de primul strat prin 1 posibilă stare de energie discretă (cu cât electronii mai exteriori, care descriu un nor spațial mai mare, au și ei energie mai mare).

Al treilea strat deja vă permite spațial să aveți 9 orbite în formă de quadrifoil (d-electroni), a patra - 16 orbite - 32 de electroni, formă care seamănă și cu opturi tridimensionale în combinații diferite ( f-electroni).

Forme nori de electroni:

a – electronii s; b – electroni p; c – d-electroni.

Acest set de stări discret diferite - numere cuantice - caracterizează posibilele stări locale ale electronilor. Și asta este ceea ce rezultă din asta.

Când doi electroni au spinuri diferiteununivelul de energie (deși acest lucru nu este fundamental necesar: http://www.membrana.ru/lenta/?9250), se formează un „orbital molecular” comun cu un nivel de energie mai scăzut datorită energiei și legăturii. Doi atomi de hidrogen, fiecare împărțind un electron nepereche, formează o suprapunere comună a acestor electroni - o legătură (covalentă simplă). Atâta timp cât există, cu adevărat doi electroni au o dinamică comună consistentă - o funcție de undă comună. Cât timp? „Temperatura” sau altceva care poate compensa energia de legătură o rupe. Atomii zboară separat cu electronii care nu mai împărtășesc o undă comună, dar încă într-o stare complementară, reciproc consistentă de încurcare. Dar nu mai există nicio legătură :) Acesta este momentul în care nu mai merită să vorbim despre funcția de undă generală, deși caracteristicile probabilistice în ceea ce privește mecanica cuantică rămân aceleași ca și cum această funcție ar continua să descrie unda generală. Aceasta înseamnă tocmai menținerea capacității de a manifesta o corelație consistentă.

Este descrisă o metodă pentru producerea de electroni încâlciți prin interacțiunile lor: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html sau popular-schematic - în http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " Pentru a crea o „relație de incertitudine” a electronilor, adică pentru a-i „confunda”, trebuie să vă asigurați că sunt identici din toate punctele de vedere și apoi trageți acești electroni într-un separator de fascicul. Mecanismul „împarte” fiecare dintre electroni, aducându-i într-o stare cuantică de „suprapunere”, în urma căreia electronul este la fel de probabil să se miște pe una dintre cele două căi.".

2. Când se măsoară statisticile de ambele părți, consistența reciprocă a aleatoriei în perechi poate duce la o încălcare a inegalității lui Bell în anumite condiții. Dar nu prin utilizarea unei entități mecanice cuantice speciale, încă necunoscute.

Următorul articol scurt (bazat pe ideile prezentate de R. Pnrose) ne permite să urmărim (arătăm principiul, exemplu) cum este posibil acest lucru: Relativitatea inegalităților lui Bell sau New Mind of the Naked King. Acest lucru este arătat și în lucrarea lui A.V Belinsky, publicată în Advances in Physical Sciences: teorema lui Bell fără asumarea localității. O altă lucrare a lui A.V. Belinsky pentru reflecția celor interesați: teorema lui Bell pentru observabile tricotomice, precum și o discuție cu D.P.S., Prof., Acad. Valery Borisovich Morozov (un luminar general recunoscut al forumurilor departamentului de fizică al FRTK-MIPT și al „dubinushki”), unde Morozov oferă spre considerare ambele lucrări ale lui A.V Belinsky: Experiența aspectului: o întrebare pentru Morozov. Și pe lângă subiectul despre posibilitatea încălcării inegalităților lui Bell fără a introduce vreo acțiune pe rază lungă: Modelare folosind inegalitatea lui Bell.

Vă rugăm să rețineți că „Relativitatea inegalităților lui Bell sau noua minte a regelui gol”, precum și „Teorema lui Bell fără asumarea localității” în contextul acestui articol nu pretind că descriu mecanismul încurcăturii mecanice cuantice. Sarcina este prezentată în ultima propoziție a primului link: „Nu există niciun motiv să ne referim la încălcarea inegalităților lui Bell ca la o respingere incontestabilă a oricărui model de realism local.” acestea. limita utilizării sale este teorema enunțată la început: „Pot exista modele de localitate clasică în care inegalitățile lui Bell vor fi încălcate”. Există explicații suplimentare despre acest lucru în discuție.

Îți voi oferi și un model de la mine.
„Încălcarea realismului local” este doar un efect relativist.
Nimeni (normal) nu argumentează cu faptul că pentru un sistem care se mișcă la viteza maximă (viteza luminii în vid) nu există nici spațiu, nici timp (transformarea Lorentz în acest caz dă zero timp și spațiu), adică. pentru un cuantic este și aici și acolo deodată, indiferent cât de îndepărtat ar fi acolo.
Este clar că cuantele încurcate au propriul lor punct de plecare. Și electronii sunt aceleași cuante într-o stare de undă staționară, adică. existând ici şi acolo simultan pe toată durata de viaţă a electronului. Toate proprietățile cuantelor se dovedesc a fi predeterminate pentru noi, cei care le percepem din exterior, de aceea. În cele din urmă suntem alcătuiți din quante, care sunt și aici și acolo. Pentru ei, viteza de propagare a interacțiunii (viteza maximă) este infinit de mare. Dar toate aceste infinitate sunt diferite, la fel ca diferitele lungimi ale segmentelor, deși fiecare are un număr infinit de puncte, dar raportul acestor infinitități dă raportul lungimilor. Așa ne apar timpul și spațiul.
Pentru noi, realismul local este încălcat în experimente, dar pentru quanta nu este.
Dar această discrepanță nu afectează în niciun fel realitatea pentru că practic nu putem profita de o astfel de viteză infinită. Nici informațiile, nici, în special materia, nu sunt transmise la infinit rapid în timpul „teleportării cuantice”.
Deci toate acestea sunt doar glume cu efecte relativiste, nimic mai mult. Ele pot fi folosite în criptografia cuantică sau altceva, dar nu pot fi folosite pentru acțiuni reale pe distanță lungă.

Să ne uităm la esența a ceea ce arată inegalitățile lui Bell.
1. Dacă orientarea contoarelor la ambele capete este aceeași, atunci rezultatul măsurării rotației la ambele capete va fi întotdeauna opus.
2. Dacă orientarea contoarelor este opusă, atunci rezultatul va fi același.
3. Dacă orientarea contorului din stânga diferă de orientarea celui din dreapta cu mai puțin de un anumit unghi, atunci punctul 1 se va realiza și coincidențele se vor încadra în probabilitatea prezisă de Bell pentru particule independente.
4. Dacă unghiul depășește, atunci punctul 2 și coincidențele vor fi mai mari decât probabilitatea prezisă de Bell.

Acestea. la un unghi mai mic vom obține valori predominant opuse ale spinurilor, iar la un unghi mai mare vom obține valori predominant identice.
De ce se întâmplă acest lucru cu spinul poate fi imaginat, ținând cont de faptul că spinul unui electron este un magnet și este, de asemenea, măsurat prin orientarea câmpului magnetic (sau într-un cuantic liber, spinul este direcția de polarizare și este măsurat prin orientarea golului prin care ar trebui să cadă planul de rotație al polarizării).
Este clar că prin trimiterea de magneți care au fost legați inițial și și-au păstrat orientarea reciprocă atunci când sunt trimiși, îi vom influența cu un câmp magnetic în timpul măsurării (întoarcendu-i într-o direcție sau alta) în același mod cum se întâmplă în paradoxurile cuantice.
Este clar că la întâlnirea cu un câmp magnetic (inclusiv spinul altui electron), spinul este în mod necesar orientat în conformitate cu acesta (mutual opus în cazul spinului altui electron). De aceea, ei spun că „orientarea rotației are loc numai în timpul măsurării”, dar, în același timp, depinde de poziția sa inițială (în ce direcție se rotește) și de direcția de influență a contorului.
Este clar că nu sunt necesare acțiuni pe rază lungă pentru aceasta, la fel cum nu este necesar să se prescrie un astfel de comportament în starea inițială a particulelor.
Am motive să cred că până acum, la măsurarea spinului electronilor individuali, nu sunt luate în considerare stările intermediare de spin, ci doar predominant de-a lungul câmpului de măsurare și împotriva câmpului. Exemple de metode: , . Merită să acordați atenție datei de dezvoltare a acestor metode, care este ulterioară experimentelor descrise mai sus.
Modelul dat, desigur, este simplificat (în fenomenele cuantice, spinul nu este tocmai magneții materiale, deși oferă toate fenomenele magnetice observate) și nu ține cont de multe nuanțe. Prin urmare, nu este o descriere a unui fenomen real, ci arată doar un principiu posibil. Și, de asemenea, arată cât de rău este să ai încredere pur și simplu în formalismul descriptiv (formule) fără a înțelege esența a ceea ce se întâmplă.
Mai mult, teorema lui Bell este corectă în formularea din articolul lui Aspek: „este imposibil să găsești o teorie cu un parametru suplimentar care să satisfacă descrierea generală și care să reproducă toate predicțiile mecanicii cuantice”. și deloc în formularea lui Penrose: „se dovedește că este imposibil să se reproducă predicțiile teoriei cuantice în acest mod (non-cuantic). Este clar că pentru a demonstra teoria conform lui Penrose, este necesar să se demonstreze că nu este posibil să se încalce inegalitățile lui Bell folosind alte modele decât un experiment cuantic mecanic.

Acesta este un exemplu oarecum exagerat, s-ar putea spune vulgar, de interpretare, pur și simplu pentru a arăta cum cineva poate fi înșelat în astfel de rezultate. Dar să lămurim clar ce a vrut Bell să demonstreze și ce se întâmplă de fapt. Bell a creat un experiment care arată că în întanglement nu există un „algoritm a” preexistent, o corelație prestabilită (cum au insistat adversarii la acea vreme, spunând că există niște parametri ascunși care determină o astfel de corelație). Și atunci probabilitățile din experimentele sale ar trebui să fie mai mari decât probabilitatea unui proces de fapt aleatoriu (de ce este bine descris mai jos).
DAR de fapt au pur și simplu aceleași dependențe probabilistice. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că nu este deloc o legătură predeterminată, dată, între fixarea unui parametru și o măsurătoare care are loc, dar un astfel de rezultat al fixării provine din faptul că procesele au aceeași funcție probabilistică (complementară) (care, în general, provine direct din conceptele mecanicii cuantice), esența care este realizarea unui parametru atunci când este fixat, care nu a fost definit din cauza absenței spațiului și timpului în „cadru de referință” din cauza dinamicii maxime posibile a existenței sale. (efect relativistic formalizat prin transformări Lorentz, vezi Vide, cuante, materie).

Așa descrie Brian Greene esența metodologică a experimentului lui Bell în cartea sa The Fabric of the Cosmos. Fiecare dintre cei doi jucători a primit multe cutii, fiecare cu trei uși. Dacă primul jucător deschide aceeași ușă ca al doilea într-o cutie cu același număr, atunci clipește cu aceeași lumină: roșu sau albastru.
Primul jucător Scully presupune că acest lucru este asigurat de programul de culoare flash încorporat în fiecare pereche în funcție de ușă, al doilea jucător Mulder consideră că flash-urile urmează cu aceeași probabilitate, dar sunt cumva conectate (prin acțiune non-locală la distanță lungă) . Potrivit celui de-al doilea jucător, experiența decide totul: dacă programul - atunci probabilitatea de culori identice atunci când diferite uși sunt deschise aleatoriu ar trebui să fie mai mare de 50%, contrar adevărului probabilității aleatorii. El a dat un exemplu de ce:
Pentru a fi concret, să ne imaginăm că programul pentru sferă într-o cutie separată produce culori albastre (prima ușă), albastru (a doua ușă) și roșu (a treia ușă). Acum, deoarece amândoi alegem una dintre cele trei uși, există un total de nouă combinații posibile de uși pe care le putem alege să le deschidem pentru o anumită cutie. De exemplu, pot alege ușa de sus a cutiei mele, în timp ce tu poți alege ușa laterală a cutiei tale; sau pot alege usa din fata si tu poti alege usa de sus; și așa mai departe."
"Da sigur." – a sărit Scully. „Dacă numim ușa de sus 1, ușa laterală 2 și ușa din față 3, atunci cele nouă combinații posibile de uși sunt pur și simplu (1,1), (1,2), (1,3), (2,1). ), (2,2), (2,3), (3,1), (3,2) și (3,3)."
„Da, așa este”, continuă Mulder. - „Acum punctul important: dintre aceste nouă posibilități, observăm că cinci combinații de uși - (1,1), (2,2), (3,3), (1,2) și (2,1) - duce la Rezultatul este că vedem sferele din cutiile noastre clipind cu aceleași culori.
Primele trei combinații de uși sunt cele în care alegem aceleași uși și, după cum știm, acest lucru are ca rezultat întotdeauna să vedem aceleași culori. Celelalte două combinații de uși (1,2) și (2,1) au ca rezultat aceleași culori, deoarece programul dictează că sferele vor clipi de o singură culoare - albastru - dacă fie ușa 1, fie ușa 2 este deschisă. Deci, deoarece 5 este mai mult de jumătate din 9, asta înseamnă că pentru mai mult de jumătate - mai mult de 50 la sută - dintre combinațiile posibile de uși pe care le putem alege să le deschidem, globurile vor clipi de aceeași culoare.”
— Dar stai, protestează Scully. - „Acesta este doar un exemplu de program special: albastru, albastru, roșu În explicația mea, am presupus că casetele cu numere diferite pot și, în general, vor avea programe diferite.”
„Serios, nu contează. Concluzia este valabilă pentru oricare dintre programele posibile.

Și acest lucru este într-adevăr adevărat dacă avem de-a face cu un program. Dar nu este deloc așa dacă avem de-a face cu dependențe aleatorii pentru multe experiențe, dar fiecare dintre aceste accidente are aceeași formă în fiecare experiment.
În cazul electronilor, atunci când au fost legați inițial într-o pereche, ceea ce le asigură spinurile complet dependente (mutual opuse) și zboară separat, această interdependență, desigur, rămâne cu o imagine de ansamblu completă a probabilității reale de precipitații și în faptul că este imposibil să spunem în avans cum spinurile celor doi au rezultat electroni într-o pereche este imposibil până când unul dintre ei este determinat, dar ei „deja” (dacă se poate spune acest lucru în legătură cu ceva care nu are metrica proprie a timpului si spatiului) au o anumita pozitie relativa.

Mai departe în cartea lui Brian Greene:
există o modalitate de a examina dacă am intrat din neatenție în conflict cu SRT. Proprietatea comună a materiei și energiei este că, atunci când sunt transferate dintr-un loc în altul, pot transmite informații. Fotonii, care călătoresc de la o stație de transmisie radio la receptorul dvs., transportă informații. Electronii care călătoresc prin cablurile de Internet către computerul dumneavoastră transportă informații. În orice situație în care ceva – chiar și ceva neidentificat – este implicat că se mișcă mai repede decât viteza luminii, testul sigur este de a întreba dacă transmite sau cel puțin poate transmite informații. Dacă răspunsul este nu, raționamentul standard trece prin faptul că nimic nu depășește viteza luminii și SRT rămâne necontestat. În practică, fizicienii folosesc adesea acest test pentru a determina dacă un proces subtil încalcă legile STR. Nimic nu a supraviețuit acestui test.

Cât despre abordarea lui R. Penroseși așa mai departe. interpreți, apoi din lucrarea sa Penrouz.djvu voi încerca să evidențiez acea atitudine fundamentală (viziune asupra lumii) care duce direct la viziuni mistice despre nonlocalitate (cu comentariile mele - tsaeta neagră):

A fost necesar să se găsească o modalitate care să permită separarea adevărului de ipoteze în matematică - o procedură formală, folosind care să se poată spune cu încredere dacă o anumită afirmație matematică este adevărată sau nu (obiecție vezi Metoda și Adevărul lui Aristotel, criteriile adevărului). Până când această problemă nu este rezolvată în mod corespunzător, cu greu se poate spera serios la succes în rezolvarea altor probleme mult mai complexe - cele care privesc natura forțelor care mișcă lumea, indiferent de relația acestor forțe cu adevărul matematic. Conștientizarea că cheia înțelegerii universului constă în matematica de necontestat este poate prima dintre cele mai importante descoperiri ale științei în general. Vechii egipteni și babilonieni au ghicit despre adevăruri matematice de diferite feluri, dar prima piatră în fundamentul înțelegerii matematice...
... pentru prima dată, oamenii au avut ocazia să formuleze afirmații de încredere și evident de nerefuzat - afirmații al căror adevăr este fără îndoială astăzi, în ciuda faptului că știința a făcut un pas mult înainte de atunci. Pentru prima dată, oamenii au descoperit natura cu adevărat atemporală a matematicii.
Care este această dovadă matematică? În matematică, o demonstrație este un raționament impecabil care folosește doar tehnicile logicii pure. (logica pură nu există. Logica este o formalizare axiomatică a tiparelor și a relațiilor găsite în natură) care să permită cuiva să tragă o concluzie neechivocă cu privire la validitatea unei anumite afirmații matematice pe baza validității oricăror alte enunțuri matematice, fie stabilite în prealabil într-un mod similar, fie care nu necesită deloc dovezi (enunțuri elementare speciale, al căror adevăr, în opinia generală, este de la sine înțeles, se numesc axiome). Afirmația matematică dovedită este de obicei numită teoremă. Aici nu-l înțeleg: există și teoreme care sunt pur și simplu afirmate, dar nu dovedite.
... Conceptele matematice obiective ar trebui gândite ca obiecte atemporale; nu este nevoie să ne gândim că existența lor începe în momentul în care apar sub o formă sau alta în imaginația umană.
... Astfel, existența matematică diferă nu numai de existența fizică, ci și de existența cu care percepția noastră conștientă este capabilă să înzestreze un obiect. Cu toate acestea, este în mod clar legat de ultimele două forme de existență - și anume, existența fizică și mentală conexiunea este un concept complet fizic, ce înseamnă Penrose aici?- iar conexiunile corespunzătoare sunt pe cât de fundamentale, pe atât de misterioase.
Orez. 1.3. Trei „lumi” - cea matematică, fizică și mentală a lui Platon - și trei mistere fundamentale care le leagă...
... Deci, conform celui prezentat în Fig. 1.3, întreaga lume fizică este guvernată de legi matematice. Vom vedea în capitolele ulterioare ale cărții că există dovezi puternice (dacă incomplete) care să susțină acest punct de vedere. Dacă credem aceste dovezi, atunci trebuie să admitem că tot ceea ce există în Universul fizic, până la cel mai mic detaliu, este într-adevăr guvernat de principii matematice precise - poate ecuații. Doar mă prostesc în liniște pe aici....
...Dacă este așa, atunci acțiunile noastre fizice sunt complet și complet subordonate unui astfel de control matematic universal, deși acest „control” permite încă o anumită aleatorie în comportament, guvernată de principii probabilistice stricte.
Mulți oameni încep să se simtă foarte inconfortabil din cauza unor astfel de presupuneri; Eu însumi, să recunosc, aceste gânduri provoacă o oarecare anxietate.
... Poate că, într-un anumit sens, cele trei lumi nu sunt deloc entități separate, ci doar reflectă diverse aspecte ale unui ADEVĂR mai fundamental (subliniere adăugată) care descrie lumea ca întreg - un adevăr despre care în prezent habar n-avem concepte. - curat Mistic....
.................
Se dovedește chiar că există zone de pe ecran care sunt inaccesibile pentru particulele emise de sursă, în ciuda faptului că particulele ar putea intra cu succes în aceste zone atunci când doar una dintre fante era deschisă! Deși petele apar pe ecran pe rând în poziții localizate, și deși fiecare întâlnire a unei particule cu un ecran poate fi asociată cu un act specific de emisie a particulei de către sursă, comportamentul particulei între sursă și ecranul, inclusiv ambiguitatea asociată cu prezența a două fante în barieră, este similar cu comportamentul unui val în care valul Când o particulă se ciocnește de ecran, simte ambele fante simultan. În plus (și acest lucru este deosebit de important pentru scopurile noastre imediate), distanța dintre dungile de pe ecran corespunde lungimii de undă A a particulei noastre de undă, raportată la impulsul particulelor p prin formula anterioară XXXX.
Toate acestea sunt foarte posibile, va spune un sceptic sobru, dar acest lucru nu ne obligă să realizăm o identificare atât de absurdă a energiei și impulsului cu vreun operator! Da, exact asta vreau să spun: un operator este doar un formalism pentru a descrie un fenomen în cadrul anumit al său, și nu o identitate cu fenomenul.
Desigur, nu ne obligă, dar ar trebui să ne întoarcem de la un miracol când ni se apare?! Ce este acest miracol? Miracolul este că această aparentă absurditate a faptului experimental (valurile se dovedesc a fi particule, iar particulele se dovedesc a fi unde) poate fi adusă în sistem cu ajutorul unui formalism matematic frumos, în care impulsul este de fapt identificat cu „ diferențierea de-a lungul coordonatei”, și energie cu „diferențiere în funcție de timp”.
... Toate acestea sunt grozave, dar ce zici de vectorul de stare? Ce ne împiedică să recunoaștem că reprezintă realitatea? De ce fizicienii sunt adesea extrem de reticenți în a accepta această poziție filozofică? Nu doar fizicienii, ci și cei care au totul în ordine cu o viziune holistică asupra lumii și nu sunt înclinați să se angajeze în raționamente subdeterminate.
.... Dacă doriți, vă puteți imagina că funcția de undă fotonică părăsește sursa sub forma unui pachet de undă clar definit de dimensiuni mici, apoi, după întâlnirea divizorului de fascicul, este împărțit în două părți, dintre care una este reflectat de splitter, iar celălalt este transmis prin acesta, de exemplu, într-o direcție perpendiculară. În ambele, am forțat funcția de undă să se împartă în două părți în primul divizor de fascicul... Axioma 1: cuantumul nu este divizibil. O persoană care vorbește despre jumătățile unui cuantic în afara lungimii de undă a acestuia este percepută de mine cu nu mai puțin scepticism decât o persoană care creează un nou univers cu fiecare schimbare a stării cuantii. Axioma 2: fotonul nu își schimbă traiectoria, iar dacă s-a schimbat, atunci aceasta este reemiterea fotonului de către electron. Pentru că o cuantică nu este o particulă elastică și nu există nimic din care să sară. Din anumite motive, în toate descrierile unor astfel de experimente, aceste două lucruri sunt evitate să fie menționate, deși au o semnificație mai elementară decât efectele descrise. Nu înțeleg de ce Penrose spune asta, nu poate decât să știe despre indivizibilitatea cuantumului, în plus, a menționat acest lucru în descrierea cu dublu fantă. În astfel de cazuri miraculoase, trebuie totuși să încercăm să rămânem în cadrul axiomelor de bază, iar dacă acestea intră într-un fel de contradicție cu experiența, acesta este un motiv să ne gândim mai atent la metodologie și interpretare.
Să acceptăm deocamdată, cel puțin ca model matematic al lumii cuantice, această descriere curioasă, conform căreia o stare cuantică evoluează de ceva timp sub forma unei funcții de undă, de obicei „unsă” în spațiu (dar cu posibilitatea de a focalizarea într-o zonă mai limitată), iar apoi, când se face măsurarea, această stare se transformă în ceva localizat și bine definit.
Acestea. ei vorbesc serios despre posibilitatea ca ceva să se împrăștie pe mai mulți ani lumină cu posibilitatea unei schimbări reciproce instantanee. Acest lucru poate fi prezentat pur abstract - ca păstrarea unei descrieri formalizate pe fiecare parte, dar nu sub forma unei entități reale reprezentate de natura cuantumului. Aici există o continuitate clară a ideii despre realitatea existenței formalismelor matematice.

De aceea îl percep atât pe Penrose, cât și pe alți fizicieni similari cu minte promistică, foarte sceptici, în ciuda autorității lor foarte puternice...

În cartea lui S. Weinberg Dreams of a Final Theory:
Filosofia mecanicii cuantice este atât de irelevantă pentru utilizarea sa reală, încât începe să bănuiești că toate întrebările profunde despre sensul măsurării sunt de fapt goale, generate de imperfecțiunea limbajului nostru, care a fost creat într-o lume guvernată practic de legi. a fizicii clasice.

În articolul Ce este localitatea și de ce nu este în lumea cuantică? , unde problema este rezumată pe baza evenimentelor recente ale lui Alexander Lvovsky, angajat al RCC și profesor la Universitatea din Calgary:
Nonlocalitatea cuantică există doar în cadrul interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice. Potrivit acestuia, atunci când o stare cuantică este măsurată, aceasta se prăbușește. Dacă luăm ca bază interpretarea cu mai multe lumi, care spune că măsurarea unei stări doar extinde suprapunerea către observator, atunci nu există o nonlocalitate. Aceasta este doar o iluzie a unui observator care „nu știe” că a intrat într-o stare încurcată cu o particulă la capătul opus al liniei cuantice.

Câteva concluzii din articol și discuția existentă.
În prezent, există multe interpretări ale diferitelor niveluri de sofisticare, încercând nu doar să descrie fenomenul de încurcare și alte „efecte non-locale”, ci să descrie ipoteze despre natura (mecanismele) acestor fenomene - de exemplu. ipoteze s. Mai mult, opinia predominantă este că este imposibil să ne imaginăm ceva în acest domeniu și este posibil să te bazezi doar pe anumite formalizări.
Cu toate acestea, aceleași formalizări, cu o convingere aproximativ egală, pot arăta orice dorește interpretul, chiar până la a descrie apariția unui nou univers de fiecare dată într-un moment de incertitudine cuantică. Și din moment ce astfel de momente apar în timpul observației, aducerea conștiinței este ca un participant direct la fenomenele cuantice.
Pentru o justificare detaliată – de ce această abordare pare complet greșită – vezi articolul Euristică.
Deci, de fiecare dată când următorul matematician cool începe să demonstreze ceva de genul unității naturii a două fenomene complet diferite pe baza asemănării descrierii lor matematice (de exemplu, acest lucru se face serios cu legea lui Coulomb și legea gravitației lui Newton) sau „explica” încâlcirea cuantică la „dimensiunea” specială fără a reprezenta întruchiparea ei reală (sau existența meridianelor în formalismul pământenilor), o voi ține gata :)