Kvant chalkashliklari va qurt teshiklari chambarchas bog'liq bo'lishi mumkin. Oddiy so'zlar bilan kvant chalkashliklari. Mo''jizalar kvantga qaramlikni davom ettirmoqda

Biz uzoq vaqt davomida turli xil vositalar yordamida signallarni uzatdik. Biz signal yong'inlari, barabanlar, kaptarlar, elektr energiyasidan foydalandik. Va nihoyat, ular yana yorug'likka - optika orqali ma'lumot uzatishga kelishdi. Endi biz chigallashgan fotonlarni o'rganamiz. Biz hammamiz bilamizki, kalit to'g'ridan-to'g'ri kvant chalkashliklari orqali uzatilishi mumkin, ammo boshqa ma'lumotlar emas. To'g'ridan-to'g'ri emas, balki yordam bilan nima qilish kerak? Kim qiziqsa, mushukka xush kelibsiz.

Kvant chigalligi

Birinchidan, men kvant chalkashliklarining ta'sirini tushuntirishga harakat qilaman:

Bir juft paypoq bor. Bir juftlikdan har bir paypoq, yopishgan paytdan so'ng darhol alohida qutiga joylashtiriladi va uni oluvchiga yuboriladi. Qabul qiluvchilardan biri paketni ochgan lahzada u o'ng (yoki chap) paypoqni ko'radi va u qanchalik uzoqda bo'lishidan qat'i nazar, ikkinchi oluvchida qaysi paypoq borligi haqida darhol ma'lumot oladi. Bundan tashqari, paypoqning o'ng yoki chap bo'lishini oldindan aniq aytish mumkin emas. Va eng muhimi, kvant fizikasini klassik fizikadan shunchalik farq qiladigan narsa: paypoqlar ochilmaguncha, ularning o'zlari qaysi to'g'ri va qaysi chap ekanligini "bilmaydilar". Ammo paypoqlardan biri kuzatilishi va "aniqlanishi" bilanoq, ikkinchisi bir vaqtning o'zida mutlaqo qarama-qarshi xususiyatga ega bo'ldi. Batafsil ma'lumotni dalil bilan "Bell teoremasi" ni qidirish orqali topish mumkin.

Ko'rib turganimizdek, bu xususiyat orqali to'g'ridan-to'g'ri mazmunli ma'lumotlarni etkazish mumkin emas. Ammo vaqtinchalik yechim bor.

Axborot tashuvchisi va signalini uzatish printsipi

Shunday qilib, QUESS kvant aloqa sun'iy yo'ldoshi 1203 kilometrgacha bo'lgan masofada joylashgan rasadxonalar juftligi o'rtasida o'ralgan fotonlarni uzatishga muvaffaq bo'ldi. Olimlar bu nisbatni tasdiqladilar: yuborilgan olti million foton juftiga bitta muvaffaqiyatli uzatish hodisasi. Signal-shovqin nisbati, ko'rinishidan, optimizmni keltirib chiqarmaydi, ammo muvaffaqiyatli uzatish haqiqati bunday ma'lumot tashuvchisi bilan ishlash vazifasini imkonsizdan ortiqcha va shovqinga qarshi kurashning muhandislik vazifasiga aylantiradi.

Umid qilamizki, vaqt o'tishi bilan biz kvant chalkashliklaridan foydalanishning ko'plab usullarini topamiz. Menimcha, mumkin bo'lganlardan birini tasvirlab beraman.

Birinchi bosqich: qurilma chigallashgan juftlarni ajratib turadi va o'ralgan fotonlarni ketma-ket zanjirda saqlash uchun "A" (kelajakdagi shartli uzatuvchi) va "B" (kelajakdagi shartli qabul qiluvchi) minoralariga uzatadi. Saqlash vositasi uzatildi.

Ikkinchi bosqich: "A" minorasi zanjirdagi birinchi fotonni o'lchashni (kuzatishini) amalga oshiradi, xabarni uzatishning boshlanish momentini aniqlaydi, "T" taymerini ishga tushiradi, uning davomida zanjirdagi fotonlarni o'lchaydi. an'anaviy birliklar va shartli nol bo'ladigan fotonlarga ta'sir qilmaydi; zaif o'lchov orqali "B" minorasining uskunasi birinchi foton holatining o'zgarishini aniqlaydi va "T" taymerini ishga tushiradi.

Uchinchi bosqich: ma'lum vaqt "T" oxirida "B" minorasining uskunasi zaif o'zaro ta'sir orqali zanjirdagi fotonlarning holatini qayd etadi, bunda o'zaro bog'liqligini yo'qotgan fotonlar 1 ga, chigal qolganlari esa 0 ga teng.

Bundan tashqari, masalan, zanjirni kuzatishning boshlanishi va oxiri uchun tetik oldindan sinxronlashtirilgan taymer bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, biz juftlikdagi fotonning aniq nima ekanligi bilan qiziqmaymiz. Bizni haqiqatning o'zi qiziqtiradi: uyg'unlik saqlanib qoladimi yoki yo'qmi. Signal uzatildi.

Bu ideal dunyodan olingan kontseptsiya bo'lib, unda birorta ham foton yo'qolmagan, zanjir to'g'ri yig'ilgan va hokazo. Haqiqiy dunyo muammolari ortiqcha va shovqin bilan kurashish, shuningdek, zarrachalarni saqlash, ta'sir qilish va nazorat qilish tizimlarini yaratishdagi qiyinchiliklardir.
Ammo asosiy narsa - kvant chalkashliklari orqali signal uzatishning asosiy imkoniyati.

Saqlash muhiti va signal o'rtasidagi bog'liqlik

Signal bilan ishlashning ushbu usulining imkoniyati bizga ma'lumotga yangi burchakdan qarashga imkon beradi. Ma'lum bo'lishicha, axborot tashuvchisi (bir-biriga bog'langan zarrachalar zanjiri) joriy qonunlar doirasida yorug'lik tezligidan tezroq bo'lmagan holda, biz faqat shu tarzda kodlanishi mumkin bo'lgan barcha mumkin bo'lgan ma'lumotlarni uzatamiz.

O‘xshatishimga ijozat bering: siz kutubxonadan kitob buyurtma qildingiz, choparni uchratasiz va uning orqasida sizga ko‘rinmas kutubxonadagi barcha kitoblar turibdi, ular haqida bilasizmi yoki yo‘qmisiz. Siz muallif va unvonni nomlaysiz, bitta kitobingizni olasiz, qolganlari darhol yo'q qilinadi.
Kutubxonadan keyingi kurergacha.

Yana bir o'xshashlik: men "o'rash" so'zini yozaman va miyangizda ushbu ma'lumot tashuvchisi tomonidan boshlanishi mumkin bo'lgan tasvirlar paydo bo'ladi. Biroq, signalni uzatish uchun spetsifikatsiya talab qilinadi: "och jigarrang" yoki "yog'och" yoki "qumli". Boshqa tillarda xosa belgilarining bu birikmasi boshqa ma'noni anglatishi mumkin va ma'lumot biz bilamizmi yoki yo'qmi, axborot vositasida mavjud. Bizda shunchaki aniqlovchi tetik va kerakli signal uchun xotira yo'q.

Bu zarrachalar zanjiri bilan ham xuddi shunday: minoralarga uzatish paytida biz barcha mumkin bo'lgan ma'lumotlarni (mumkin variantlarni) uzatdik, ular tanish fizika doirasida qolgan, yorug'lik tezligidan tezroq emas va o'lchash haqiqati bilan. Biz faqat aniqlik kiritdik.

Umuman olganda, biz shartli ayg'oqchining bir juft chigal zarrachani ob'ektga sudrab olib, ma'lum bir vaqtda tugmachani bosib (yoki bosmasdan, zarrachalarni chigal qoldirib) tushuntirishga (va tushunishga) harakat qiladigan hayajonli vaqtni kutmoqdamiz. "shtab-kvartirada" juftlashgan zarralar orqali yorug'lik tezligidan tezroq ma'lumot uzatmadi. U o‘z ma’lumotlarini dumg‘azasida salyangozdek olib yurardi. Va tugma bilan men faqat aniqladim, tanladim, ko'rsatdim. Biz hali ham uning nima qilganini aniqlashimiz kerak. Ammo bu harbiylarga yoqadi. Menga jamoadan himoyalana olmaydigan va boshqaruv simlarisiz minalar yoqadi. Menga oldindan o'zim bilan olib borgan zarrachalar idishi bo'lgan qabul qilgichga istalgan masofada, istalgan murabbo orqali buyurtma berish imkoniyati yoqadi. Menimcha, ular texnologiyani yana oldinga suradiganlar bo'lishadi.

Yoki butun dunyo bo'ylab yorug'lik tezligini hurmat qilgan holda butun dunyo bo'ylab saqlash vositalarini (chimlangan zarrachalar) butun tun davomida sayyoramizning turli burchaklarida to'plagan jarroh operatsiyani amalga oshiradi va jarrohlik robotining o'nlab robotlarining tezkor reaktsiyalarini ko'radi. ofisidan minglab kilometr uzoqlikda. Keyinchalik u intervyusida hamma narsa bir zumda sodir bo'lganini aytadi. Va buni o'qiyotgan fizik jarrohning barcha mumkin bo'lgan harakatlari haqidagi barcha ma'lumotlar tunda (fizika nuqtai nazaridan) normal tezlikda uzatilganidan norozi bo'ladi. Va jarroh faqat o'z harakatlari bilan qanday operatsiya qilganini "aniqlashtirdi".

Yoki axborotning o'zaro ta'siri va, masalan, dunyoning mahalliylik xususiyatlari. Bu xususiyat shuni anglatadiki, bir nuqtada sodir bo'lgan voqea, aytaylik, sayyora sayyoraning boshqa nuqtasidagi jismoniy haqiqatga bir zumda ta'sir qila olmaydi. Keyin, agar kvant chalkashliklari ta'sirida shartli tugma bosilsa, bir zumda sayyoramizning narigi tomonidagi lampochka yonib tursa, u holda ta'sir etuvchi hodisa haqida ma'lumot ta'sir etuvchi hodisa sodir bo'lgunga qadar saqlash muhitida mavjud bo'lgan.

Ma'lum bo'lishicha, biz signal evolyutsiyasining navbatdagi bosqichi ostonasida turibmiz. Kvant dunyosidan foydalanib, biz signal uzatish tezligini va axborot tashuvchining tarqalish tezligini ajratamiz. Birlashtirilgan juftlarni normal tezlikda etkazib berishni ta'minlash orqali, signalni deyarli bir zumda uzatish juda muhim bo'lgan paytda, biz nazariy jihatdan bo'lsa ham, buni amalga oshirishimiz mumkin.

Albert Eynshteyn "uzoqdagi qo'rqinchli harakat" deb atagan kvant mexanikasidagi eng munozarali hodisa bo'lgan kvant chalkashliklari hozirgi nazariyalar da'vo qilganidan ham ko'proq "chaqaloq" bo'lishi mumkin. Vashington va Nyu-York universitetlari fiziklari bu hodisa chuvalchanglar bilan bog'liq deb hisoblashadi - zamonaviy ilmiy fantastikaga ko'ra, koinotning bir qismidan ikkinchisiga tez o'tishni ta'minlaydigan fazo-vaqtning faraziy xususiyatlari.

Kvant chigallik - bu ko'p jismli tizimning kvant holatlari bir-biriga bog'langan hodisa. Bu aloqa ob'ektlar o'rtasida ma'lum o'zaro ta'sirlar sodir bo'lmaydigan masofalarda ajratilgan taqdirda ham saqlanadi. Shuningdek, fizik tushunchada qisqa masofali va uzoq masofali tushunchalari mavjud. Qisqa masofalar nazariyasiga ko'ra, jismlar orasidagi o'zaro ta'sir uchinchi bo'g'in yordamida va tezlikning cheklangan qiymati bilan uzatiladi. Masalan, elektromagnit maydon yordamida elektromagnit shovqin. Uzoq masofali harakat nazariyasiga ko'ra, ob'ektlar orasidagi o'zaro ta'sir qo'shimcha elementsiz, bo'shlik orqali va istalgan masofaga uzatiladi. Bunday holda, o'zaro ta'sir cheksiz yuqori tezlikda sodir bo'ladi. Misol tariqasida Nyutonning tortishish nazariyasidan universal tortishish kuchini keltirishimiz mumkin.

Kvant chigallashuvi natijasida zarralar guruhi bir zarraning xatti-harakatini boshqalarning xatti-harakatiga nisbatan belgilaydigan tarzda o'zaro ta'sir qiladi. Masalan, chigallashgan zarrachalar juftida bir zarrachaning ma'lum spinga ega ekanligi kuzatilsa, ikkinchi zarraning teskarisi bo'lishi kuzatiladi. Eynshteyn bu o'zaro ta'sirni arvoh deb atadi, chunki zarralar bir-biridan qanchalik uzoqda bo'lishidan qat'i nazar, chalkashlik davom etadi. Agar bitta zarrachaning xatti-harakati o'zgarsa, u bilan bog'liq zarrachaning harakati ham bir vaqtning o'zida o'zgaradi.

Ikki qora tuynuk orasidagi qurt teshigi. Manba: Alan Stonebraker/Amerika jismoniy jamiyati

Oxirgi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, agar ikkita qora tuynuk avval chigallashib, keyin ma'lum masofaga ajratilsa, qurt tuynuklari deb ataladigan xususiyatlar bir xil bo'ladi. Qora tuynuklar koinotning qarama-qarshi uchlarida bo'lsa ham, ularni qurt teshigi bog'lashi mumkin edi. Ammo qora tuynuklar hatto atomdek katta bo'ladimi yoki Quyoshimizdan kattaroqmi (bu butun koinotda kuzatiladi), ularning tortishish kuchi shunchalik kuchliki, hatto yorug'lik ham uning tortishish kuchidan qutulolmaydi. Agar ikkita qora tuynuk chigallashgan bo'lsa, birinchi qora tuynukning hodisa gorizontidan tashqarida joylashgan odam hali ham ikkinchi qora tuynukning hodisa gorizontidan tashqarida nima sodir bo'layotganini bila olmaydi. Boshqa tarafdagi odam bilan muloqot qilish uchun ikkalasi ham o'zlarining qora tuynuklariga kirishlari kerak edi. Keyin atrofdagi makon bir xil bo'ladi.

Daraxtlarning oltin kuzgi barglari yarqirab turardi. Kechki quyosh nurlari yupqa cho'qqilarga tegdi. Yorug'lik shoxlarni yorib o'tdi va universitet "lageri" devorida miltillovchi g'alati figuralarning ko'rinishini yaratdi.

Ser Xemiltonning o'ychan nigohi chiaroskuro o'yinini tomosha qilib, sekin sirpandi. Irlandiyalik matematikning boshida haqiqiy fikrlar, g'oyalar va xulosalar qozoni bor edi. U Nyuton mexanikasidan foydalangan holda ko'plab hodisalarni tushuntirish devordagi soyalar o'yiniga o'xshab, raqamlarni aldamchi tarzda bir-biriga bog'lab qo'yishini va ko'plab savollarni javobsiz qoldirishini juda yaxshi tushundi. “Ehtimol, bu to‘lqin... yoki balki zarralar oqimidir”, deb o‘yladi olim, “yoki yorug‘lik ikkala hodisaning ham namoyonidir. Soya va yorug'likdan to'qilgan figuralar kabi."

Kvant fizikasining boshlanishi

Buyuk odamlarni kuzatish va butun insoniyat evolyutsiyasini o'zgartiradigan buyuk g'oyalar qanday tug'ilishini tushunishga harakat qilish qiziq. Hamilton kvant fizikasining kelib chiqishida turganlardan biri. Ellik yil o'tgach, 20-asrning boshlarida ko'plab olimlar elementar zarralarni o'rganishdi. Olingan bilimlar qarama-qarshi va tuzilmagan edi. Biroq, birinchi silkinish qadamlari qo'yildi.

Yigirmanchi asr boshlarida mikrodunyoni tushunish

1901 yilda atomning birinchi modeli taqdim etildi va uning nomuvofiqligi an'anaviy elektrodinamika pozitsiyasidan ko'rsatildi. Xuddi shu davrda Maks Plank va Nils Bor atomning tabiati bo'yicha ko'plab asarlar nashr etdilar. Atomning tuzilishini to'liq tushunishlariga qaramay, ular mavjud emas edi.

Bir necha yil o'tgach, 1905 yilda taniqli nemis olimi Albert Eynshteyn yorug'lik kvantining ikki holatda - to'lqinli va korpuskulyar (zarralar) mavjudligi haqida ma'ruza qildi. Uning ishida modelning muvaffaqiyatsizligi sababini tushuntirish uchun dalillar keltirildi. Biroq, Eynshteynning qarashlari atom modeli haqidagi eski tushuncha bilan cheklangan edi.

Niels Bor va uning hamkasblarining ko'plab ishlaridan so'ng 1925 yilda yangi yo'nalish - kvant mexanikasining bir turi paydo bo'ldi. Umumiy "kvant mexanikasi" iborasi o'ttiz yildan keyin paydo bo'ldi.

Kvantlar va ularning sirlari haqida nimalarni bilamiz?

Bugungi kunda kvant fizikasi juda uzoqqa bordi. Ko'p turli xil hodisalar kashf etilgan. Lekin biz aslida nimani bilamiz? Javobni bitta zamonaviy olim taqdim etadi. "Siz kvant fizikasiga ishonishingiz yoki tushunmasligingiz mumkin", - bu o'zingiz uchun o'ylab ko'ring. Zarrachalarning kvant chigallashishi kabi hodisani eslatib o'tish kifoya. Bu hodisa ilm-fan olamini butunlay sarosimaga solib qo'ydi. Bundan ham katta zarba shundaki, paydo bo'lgan paradoks Eynshteynniki bilan mos kelmaydi.

Fotonlarning kvant chalkashliklari ta'siri birinchi marta 1927 yilda Beshinchi Solvay Kongressida muhokama qilingan. Nils Bor va Eynshteyn o'rtasida qizg'in bahs paydo bo'ldi. Kvant chigalligi paradoksi moddiy olamning mohiyati haqidagi tushunchani butunlay o'zgartirdi.

Ma'lumki, barcha jismlar elementar zarralardan iborat. Shunga ko'ra, kvant mexanikasining barcha hodisalari oddiy dunyoda aks etadi. Niels Bor, agar biz Oyga qaramasak, u mavjud emasligini aytdi. Eynshteyn buni asossiz deb hisobladi va ob'ekt kuzatuvchidan mustaqil ravishda mavjud deb hisobladi.

Kvant mexanikasi muammolarini o'rganayotganda, uning mexanizmlari va qonunlari o'zaro bog'liqligini va klassik fizikaga bo'ysunmasligini tushunish kerak. Keling, eng munozarali sohani - zarrachalarning kvant chigalligini tushunishga harakat qilaylik.

Kvant chalkashlik nazariyasi

Boshlash uchun, kvant fizikasi tubsiz quduqga o'xshashligini tushunish kerak, unda siz hamma narsani topishingiz mumkin. O'tgan asrning boshlarida kvant chigallik hodisasi Eynshteyn, Bor, Maksvell, Boyl, Bell, Plank va boshqa ko'plab fiziklar tomonidan o'rganilgan. Yigirmanchi asr davomida butun dunyo bo'ylab minglab olimlar buni faol ravishda o'rgandilar va tajriba o'tkazdilar.

Dunyo fizikaning qat'iy qonunlariga bo'ysunadi

Nega kvant mexanikasining paradokslariga bunday qiziqish bor? Hamma narsa juda oddiy: biz jismoniy dunyoning ma'lum qonunlariga bo'ysunamiz. Taqdirni "aylanib o'tish" qobiliyati sehrli eshikni ochadi, uning ortida hamma narsa mumkin bo'ladi. Masalan, "Shrodingerning mushuki" tushunchasi materiyani boshqarishga olib keladi. Shuningdek, kvant chalkashligidan kelib chiqqan ma'lumotni teleportatsiya qilish mumkin bo'ladi. Ma'lumot uzatish masofadan qat'i nazar, bir zumda bo'ladi.
Bu masala hali ham o'rganilmoqda, ammo ijobiy tendentsiya mavjud.

Analogiya va tushunish

Kvant chigalligining o'ziga xos xususiyati nimada, uni qanday tushunish kerak va u sodir bo'lganda nima sodir bo'ladi? Keling, buni tushunishga harakat qilaylik. Buning uchun siz qandaydir fikrlash tajribasini o'tkazishingiz kerak bo'ladi. Tasavvur qiling-a, sizning qo'lingizda ikkita quti bor. Ularning har birida chiziqli bitta to'p mavjud. Endi biz kosmonavtga bitta quti beramiz va u Marsga uchadi. Bir qutini ochib, to'pdagi chiziq gorizontal ekanligini ko'rganingizdan so'ng, boshqa qutidagi to'p avtomatik ravishda vertikal chiziqqa ega bo'ladi. Bu oddiy so'zlar bilan ifodalangan kvant chalkashlik bo'ladi: bir ob'ekt boshqasining o'rnini oldindan belgilaydi.

Biroq, bu faqat yuzaki tushuntirish ekanligini tushunish kerak. Kvant chigalligini olish uchun zarralar egizaklar kabi kelib chiqishi bir xil bo'lishi kerak.

Agar sizdan oldin kimdir ob'ektlardan kamida bittasini ko'rish imkoniga ega bo'lsa, tajriba buzilishini tushunish juda muhimdir.

Kvant chigallashuvidan qayerda foydalanish mumkin?

Kvant chalkashlik printsipi ma'lumotni uzoq masofalarga bir zumda uzatish uchun ishlatilishi mumkin. Bunday xulosa Eynshteynning nisbiylik nazariyasiga ziddir. Unda aytilishicha, harakatning maksimal tezligi faqat yorug'likka xosdir - soniyasiga uch yuz ming kilometr. Bunday ma'lumot uzatish jismoniy teleportatsiyaning mavjudligini ta'minlaydi.

Dunyodagi hamma narsa ma'lumot, shu jumladan materiya. Kvant fiziklari shunday xulosaga kelishdi. 2008 yilda nazariy ma'lumotlar bazasiga asoslanib, oddiy ko'z bilan kvant chigalligini ko'rish mumkin edi.

Bu yana bir bor buyuk kashfiyotlar – makon va vaqt harakati ostonasida ekanligimizdan dalolat beradi. Olamdagi vaqt diskretdir, shuning uchun katta masofalar bo'ylab bir zumda harakatlanish turli vaqt zichligiga kirishga imkon beradi (Eynshteyn va Bor gipotezalariga asoslanadi). Ehtimol, kelajakda bu xuddi mobil telefon kabi haqiqat bo'ladi.

Eterdinamika va kvant chigalligi

Ayrim yetakchi olimlarning fikricha, kvant chigallashuvi fazoning o‘ziga xos efir – qora materiya bilan to‘ldirilganligi bilan izohlanadi. Har qanday elementar zarracha, biz bilganimizdek, to'lqin va korpuskul (zarracha) shaklida mavjud. Ba'zi olimlarning fikricha, barcha zarralar qorong'u energiyaning "tuvalida" joylashgan. Buni tushunish oson emas. Keling, buni boshqa yo'l bilan - uyushma orqali aniqlashga harakat qilaylik.

O'zingizni dengiz qirg'og'ida tasavvur qiling. Yengil shabada va zaif shamol. To'lqinlarni ko'ryapsizmi? Va uzoqda, quyosh nurlari aks etgan joyda, yelkanli qayiq ko'rinadi.
Kema bizning elementar zarrachamiz, dengiz esa efir (qorong'u energiya) bo'ladi.
Dengiz ko'rinadigan to'lqinlar va suv tomchilari shaklida harakatda bo'lishi mumkin. Xuddi shu tarzda, barcha elementar zarralar oddiygina dengiz (uning ajralmas qismi) yoki alohida zarracha - tomchi bo'lishi mumkin.

Bu soddalashtirilgan misol, hamma narsa biroz murakkabroq. Kuzatuvchi ishtirokisiz zarralar to'lqin shaklida bo'lib, ma'lum bir joyga ega emas.

Oq yelkanli qayiq - bu dengiz suvining yuzasi va tuzilishidan farq qiladigan alohida ob'ekt; Xuddi shu tarzda, energiya okeanida "cho'qqilar" mavjud bo'lib, biz ularni dunyoning moddiy qismini shakllantirgan bizga ma'lum bo'lgan kuchlarning namoyon bo'lishi sifatida qabul qilishimiz mumkin.

Mikrodunyo o'z qonunlari bilan yashaydi

Agar elementar zarrachalarning to'lqin shaklida bo'lishini hisobga olsak, kvant chigallik tamoyilini tushunish mumkin. Muayyan joylashuvi va xususiyatlariga ega bo'lmagan ikkala zarracha ham energiya okeanida yashaydi. Kuzatuvchi paydo bo'lgan paytda, to'lqin teginish mumkin bo'lgan ob'ektga "aylanadi". Ikkinchi zarracha muvozanat tizimini kuzatar ekan, qarama-qarshi xususiyatlarga ega bo'ladi.

Ta'riflangan maqola kvant olamining qisqacha ilmiy tavsifiga qaratilgan emas. Oddiy odamning tushunish qobiliyati taqdim etilgan materialni tushunishning qulayligiga asoslanadi.

Zarrachalar fizikasi elementar zarrachaning spini (aylanishi) asosida kvant holatlarining chigallashishini o‘rganadi.

Ilmiy tilda (soddalashtirilgan) - kvant chigalligi turli spinlar bilan aniqlanadi. Ob'ektlarni kuzatish jarayonida olimlar faqat ikkita aylanish bo'lishi mumkinligini ko'rdilar - bo'ylab va bo'ylab. Ajablanarlisi shundaki, boshqa pozitsiyalarda zarralar kuzatuvchiga "pozis" bermaydi.

Yangi gipoteza - dunyoning yangi ko'rinishi

Mikrokosmos - elementar zarralar fazosini o'rganish ko'plab faraz va farazlarni keltirib chiqardi. Kvant chigalligining ta'siri olimlarni qandaydir kvant mikrolattasining mavjudligi haqida o'ylashga undadi. Ularning fikricha, har bir tugunda - kesishish nuqtasida - kvant mavjud. Barcha energiya integral panjara bo'lib, zarrachalarning namoyon bo'lishi va harakati faqat panjara tugunlari orqali mumkin.

Bunday panjaraning "oynasi" ning o'lchami juda kichik va zamonaviy asbob-uskunalar bilan o'lchash mumkin emas. Biroq, bu gipotezani tasdiqlash yoki rad etish uchun olimlar fotonlarning fazoviy kvant panjarasidagi harakatini o'rganishga qaror qilishdi. Gap shundaki, foton to'g'ri yoki zigzaglarda - panjara diagonali bo'ylab harakatlanishi mumkin. Ikkinchi holda, ko'proq masofani bosib o'tib, u ko'proq energiya sarflaydi. Shunga ko'ra, u to'g'ri chiziqda harakatlanadigan fotondan farq qiladi.

Ehtimol, vaqt o'tishi bilan biz fazoviy kvant panjarasida yashayotganimizni bilib olamiz. Yoki noto'g'ri bo'lib chiqishi mumkin. Biroq, aynan kvant chalkashlik printsipi panjaraning mavjudligini ko'rsatadi.

Oddiy so'zlar bilan aytganda, gipotetik fazoviy "kub"da bir yuzning ta'rifi ikkinchisining aniq qarama-qarshi ma'nosini o'z ichiga oladi. Bu fazo-vaqt strukturasini saqlash tamoyilidir.

Epilog

Kvant fizikasining sehrli va sirli olamini tushunish uchun so'nggi besh yuz yil ichida ilm-fanning rivojlanishini diqqat bilan ko'rib chiqishga arziydi. Ilgari Yer sharsimon emas, tekis ekanligiga ishonishgan. Sababi ayon: agar siz uning shaklini dumaloq qilib olsangiz, suv ham, odamlar ham ushlab turolmaydi.

Ko'rib turganimizdek, muammo o'yindagi barcha kuchlarni to'liq tasavvur qilmaslikda mavjud edi. Ehtimol, zamonaviy fan kvant fizikasini tushunish uchun barcha ta'sir qiluvchi kuchlar haqida etarli tasavvurga ega emas. Ko'rishdagi bo'shliqlar qarama-qarshiliklar va paradokslar tizimini keltirib chiqaradi. Ehtimol, kvant mexanikasining sehrli dunyosi berilgan savollarga javoblarni o'z ichiga oladi.

"Koinot nazariyasi" ga ishora qiladi

Kvant chigalligi

Internetda juda ko'p yaxshi maqolalar mavjud bo'lib, ular "chalkash davlatlar" haqida adekvat g'oyalarni ishlab chiqishga yordam beradi, shuning uchun dunyoqarash sayti uchun maqbul ko'rinadigan tavsif darajasini yaratish uchun eng mos tanlovlarni amalga oshirish kerak.

Maqola mavzusi: Ko'p odamlar chigal davlatlarning barcha qiziqarli g'ayrioddiylarini shu tarzda tushuntirish mumkin degan fikrga yaqin. Biz qora va oq to'plarni aralashtiramiz, qaramasdan, ularni qutilarga o'rab, turli yo'nalishlarga jo'natamiz. Biz qutini bir tomondan ochamiz, qarang: qora to'p, shundan so'ng biz boshqa qutida oq to'p borligiga 100% aminmiz. Ana xolos:)

Maqolaning maqsadi "chaqalangan holatlar" ni tushunishning barcha xususiyatlariga qat'iy kirishish emas, balki asosiy tamoyillarni tushungan holda umumiy g'oyalar tizimini tuzishdir. Aytilgan hamma narsaga aynan shunday munosabatda bo'lishingiz kerak :)

Keling, darhol aniqlovchi kontekstni belgilaymiz. Mutaxassislar (bu o'ziga xoslikdan uzoqda bo'lgan bahschilar emas, hatto olimlar ham) kvant ob'ektlarining chigalligi haqida gapirganda, ular qandaydir bog'liqlik bilan bir butunni tashkil qilishini emas, balki bir ob'ekt ikkinchisining kvant xususiyatlariga to'liq mos kelishini anglatadi. (lekin hammasi emas, lekin Pauli qonuniga ko'ra juftlikda o'ziga xoslikni ta'minlaydiganlar, shuning uchun juftlashgan juftlikning spini bir xil emas, balki bir-birini to'ldiradi). Bular. Bu umumiy funktsiya bilan tavsiflanishi mumkin bo'lsa-da, aloqa yoki o'zaro ta'sir jarayoni emas. Bu bir ob'ektdan ikkinchisiga "teleportatsiya qilish" mumkin bo'lgan holatning o'ziga xos xususiyati (darvoqe, "teleport" so'zini noto'g'ri talqin qilish ham keng tarqalgan). Agar siz bu haqda darhol qaror qilmasangiz, siz tasavvufga juda uzoqqa borishingiz mumkin. Shuning uchun, birinchi navbatda, bu masalaga qiziqqan har bir kishi "chalkashlik" nimani anglatishini aniq bilishi kerak.

Ushbu maqola nima uchun boshlangani bitta savolga bog'liq. Kvant ob'ektlari xatti-harakatlarining klassiklardan farqi hozirgacha ma'lum bo'lgan yagona tekshirish usulida namoyon bo'ladi: ma'lum bir tekshirish sharti bajariladimi yoki yo'qmi - Bell tengsizligi (quyida batafsilroq), bu "chorlangan" kvant ob'ektlari uchun xuddi shunday harakat qiladi. turli yo'nalishlarda yuborilgan ob'ektlar o'rtasida aloqa mavjud. Ammo aloqa haqiqiy emasdek tuyuladi, chunki... na ma'lumot, na energiya uzatilishi mumkin emas.

Bundan tashqari, bu aloqa bog'liq emas na masofadan, na vaqtdan: agar ikkita ob'ekt "chalkash" bo'lsa, ularning har birining xavfsizligidan qat'i nazar, ikkinchisi o'zini aloqa hali ham mavjuddek tutadi (garchi bunday aloqa mavjudligini faqat ikkala ob'ektni o'lchash orqali aniqlash mumkin bo'lsa-da, bunday o'lchov mumkin vaqtida ajratilishi kerak: birinchi navbatda ob'ektlardan birini yo'q qiling va ikkinchisini keyinroq o'lchang, masalan, R. Penrosega qarang). Ko'rinib turibdiki, bu holda "bog'lanish" ning har qanday turini tushunish qiyin bo'ladi va quyidagi savol tug'iladi: o'lchangan parametrning (to'lqin funktsiyasi bilan tavsiflangan) yo'qolishi ehtimoli qonuni tengsizlikka ega bo'lishi mumkinmi? har bir uchida buzilmaydi va umumiy statistik ma'lumotlar bilan ikkala uchida - buzilgan - va hech qanday bog'liqliksiz, tabiiy ravishda, umumiy paydo bo'lish akti bilan bog'lanish bundan mustasno.

Men oldindan javob beraman: ha, agar bu ehtimollar "klassik" bo'lmasa, lekin "holatlar superpozitsiyasini" tasvirlash uchun murakkab o'zgaruvchilar bilan ishlaydi - go'yo bir vaqtning o'zida ma'lum bir ehtimollik bilan barcha mumkin bo'lgan holatlarni topadi. har biri.

Kvant ob'ektlari uchun ularning holatini tavsiflovchisi (to'lqin funktsiyasi) aynan shunday. Agar biz elektronning holatini tavsiflash haqida gapiradigan bo'lsak, uni topish ehtimoli "bulut" topologiyasini - elektron orbitalning shaklini aniqlaydi. Klassik va kvant o'rtasidagi farq nima?

Tez aylanadigan velosiped g'ildiragini tasavvur qilaylik. Uning biron bir joyida yon fara reflektori uchun qizil disk bor, lekin biz bu joyda faqat loyqalikning zichroq soyasini ko'ramiz. G'ildirakka tayoq qo'yish orqali reflektorning tayoqdan ma'lum bir holatda to'xtash ehtimoli oddiygina aniqlanadi: bitta tayoq - bitta ma'lum pozitsiya. Biz ikkita tayoqni qo'yamiz, lekin faqat biroz oldinroq bo'lgan g'ildirakni to'xtatadi. Agar biz tayoqlarimizni butunlay yopishtirishga harakat qilsak bir vaqtning o'zida, g'ildirakka tegib turgan tayoqning uchlari o'rtasida vaqt yo'qligini ta'minlash, keyin ba'zi noaniqlik paydo bo'ladi. Ob'ektning mohiyati bilan o'zaro ta'sirlar o'rtasida "vaqt yo'q edi" - kvant mo''jizalarini tushunishning butun mohiyati :)

Elektron shaklini belgilaydigan narsaning "aylanish" tezligi (polarizatsiya - elektr buzilishlarining tarqalishi) tabiatda hamma narsa tarqaladigan maksimal tezlikka (vakuumdagi yorug'lik tezligi) tengdir. Biz nisbiylik nazariyasining xulosasini bilamiz: bu holda, bu buzilish uchun vaqt nolga aylanadi: tabiatda bu buzilishning tarqalish nuqtasi o'rtasida sodir bo'ladigan hech narsa yo'q, chunki u vaqt yo'q; Bu shuni anglatadiki, buzilish vaqtni behuda sarf qilmasdan unga ta'sir qiladigan boshqa har qanday "tayoqlar" bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin - bir vaqtning o'zida. Va o'zaro ta'sir paytida kosmosning ma'lum bir nuqtasida qanday natijaga erishish ehtimoli ushbu relyativistik effektni hisobga olgan holda ehtimollik bilan hisoblanishi kerak: Elektron uchun vaqt yo'qligi sababli, u tanlashga qodir emas. ular bilan o'zaro aloqada bo'lgan ikkita "tayoq" o'rtasidagi eng kichik farq va buni amalga oshiradi bir vaqtning o'zida uning "nuqtai" nuqtai nazaridan: elektron bir vaqtning o'zida har birida har xil to'lqin zichligi bilan ikkita tirqishdan o'tadi va keyin o'ziga ikkita to'lqin sifatida aralashadi.

Klassik va kvantdagi ehtimollar tavsifidagi farq: Kvant korrelyatsiyalari klassiklarga qaraganda "kuchliroq". Agar tanga tushishining natijasi ko'plab ta'sir etuvchi omillarga bog'liq bo'lsa-da, lekin umuman olganda, ular tangalarni tashlash uchun aniq mashina yasashingiz kerak bo'lgan tarzda aniqlangan bo'lsa va ular xuddi shunday tushib qolsa, tasodifiylik "yo'qoladi". Agar siz elektron bulutiga uradigan avtomat yasasangiz, natija har bir poke har doim biror narsaga tegishi bilan aniqlanadi, faqat bu joydagi elektron mohiyatining boshqa zichligi bilan. Elektrondagi o'lchangan parametrni topish ehtimolining statik taqsimlanishidan boshqa omillar yo'q va bu klassikaga qaraganda butunlay boshqacha turdagi determinizmdir. Lekin bu ham determinizm, ya'ni. u har doim hisoblash mumkin, takrorlanadi, faqat to'lqin funktsiyasi bilan tavsiflangan yagonalik bilan. Bundan tashqari, bunday kvant determinizmi faqat kvant to'lqinining yaxlit tavsifiga taalluqlidir. Ammo, kvant uchun o'z vaqti yo'qligi sababli, u mutlaqo tasodifiy o'zaro ta'sir qiladi, ya'ni. uning parametrlarining umumiyligini o'lchash natijasini oldindan bashorat qilish uchun hech qanday mezon yo'q. Shu ma'noda e (klassik ko'rinishda) mutlaqo deterministik emas.

Elektron haqiqatan ham statik shakllanish (orbitada aylanadigan nuqta emas) - doimiy elektr buzilish to'lqini shaklida mavjud bo'lib, u yana bir relativistik ta'sirga ega: "tarqalish" ning asosiy tekisligiga perpendikulyar (nega aynan shunday bo'lishi aniq). qo'shtirnoq:) elektr maydoni boshqa elektronning bir xil hududiga ta'sir ko'rsatishga qodir bo'lgan statik qutblanish mintaqasi ham paydo bo'ladi: magnit moment. Elektrondagi elektr polarizatsiyasi elektr zaryadining ta'sirini, uning kosmosda aks etishini boshqa elektronlarga ta'sir qilish imkoniyati shaklida - magnit zaryad shaklida beradi, bu elektr zaryadisiz o'z-o'zidan mavjud bo'lmaydi. Va agar elektr neytral atomda elektr zaryadlari yadro zaryadlari bilan qoplanadigan bo'lsa, unda magnitlar bir yo'nalishda yo'naltirilishi mumkin va biz magnit olamiz. Bu haqda batafsilroq fikrlar maqolada .

Elektronning magnit momenti yo'naltiriladigan yo'nalish spin deb ataladi. Bular. spin - elektr deformatsiyasi to'lqinini o'z-o'zidan tik turgan to'lqin hosil qilish bilan qo'shish usulining ko'rinishi. Spinning raqamli qiymati elektron uchun to'lqinning o'ziga xos xususiyatiga mos keladi: +1/2 yoki -1/2 (belgi polarizatsiyaning lateral siljish yo'nalishini anglatadi - "magnit" vektor).

Agar atomning tashqi elektron qatlamida bitta elektron bo'lsa va unga to'satdan ikkinchisi qo'shilsa (kovalent bog'lanish hosil bo'lsa), ular ikkita magnit kabi darhol 69-pozitsiyaga ko'tarilib, bog'lanish energiyasi bilan juftlashgan konfiguratsiyani hosil qiladilar. bu elektronlarni qayta almashish uchun sindirish kerak. Bunday juftlikning umumiy spini 0 ga teng.

Spin chalkash holatlarni ko'rib chiqishda muhim rol o'ynaydigan parametrdir. Erkin tarqaladigan elektromagnit kvant uchun "spin" shartli parametrining mohiyati hali ham bir xil: maydonning magnit komponentining yo'nalishi. Ammo u endi statik emas va magnit momentning paydo bo'lishiga olib kelmaydi. Uni tuzatish uchun sizga magnit emas, balki polarizator yorig'i kerak bo'ladi.

Kvant chalkashligi haqida ba'zi fikrlarni olish uchun men Aleksey Levinning mashhur va qisqa maqolasini o'qishni taklif qilaman: Masofadagi ehtiros . Davom etishdan oldin havolaga o'ting va o'qing :)

Shunday qilib, aniq o'lchov parametrlari faqat o'lchash paytida amalga oshiriladi va bundan oldin ular mikrodunyoning qutblanish tarqalishi dinamikasining relativistik ta'sirining statikasini tashkil etuvchi, makrodunyoga ko'rinadigan ehtimollik taqsimoti shaklida mavjud edi. Kvant olamida sodir bo'layotgan voqealarning mohiyatini tushunish kvant ob'ektiga mavjudlik xususiyatlarini beradigan bunday relativistik effektlarning namoyon bo'lishiga kirishni anglatadi. bir vaqtning o'zida muayyan o'lchov momentigacha turli davlatlarda.

"Chalaklangan holat" - kvant xususiyatlarining tavsifiga shunchalik bir xil bog'liqlikka ega bo'lgan ikkita zarrachaning to'liq deterministik holati bo'lib, ular izchil xatti-harakatlarga ega bo'lgan kvant statikasi mohiyatining o'ziga xos xususiyatlari tufayli ikkala uchida ham izchil korrelyatsiyalar paydo bo'ladi. Makrostatistikadan farqli o'laroq, kvant statistikasida fazo va vaqt bo'yicha ajratilgan va parametrlari bo'yicha ilgari mos keladigan ob'ektlar uchun bunday korrelyatsiyalarni saqlab qolish mumkin. Bu Bell tengsizliklarining bajarilishi statistikasida namoyon bo'ladi.

Ikki vodorod atomining chigallanmagan elektronlarining to'lqin funktsiyasi (bizning mavhum tavsifimiz) qanday farq qiladi (uning parametrlari umumiy qabul qilingan kvant raqamlari bo'lsa ham)? Bog'lanmagan elektronning spini Bell tengsizliklarini buzmasdan tasodifiy bo'lishidan boshqa hech narsa yo'q. Geliy atomida yoki ikkita vodorod atomining kovalent bog'lanishida juft sharsimon orbital hosil bo'lgan taqdirda, ikkita atom tomonidan umumlashtirilgan molekulyar orbital hosil bo'lganda, ikkita elektronning parametrlari o'zaro mos keladi. . Agar chigallashgan elektronlar bo'linib, ular turli yo'nalishlarda harakatlana boshlasa, u holda ularning to'lqin funksiyasida vaqt funktsiyasi sifatida kosmosda ehtimollik zichligi siljishini tavsiflovchi parametr - traektoriya paydo bo'ladi. Va bu umuman funktsiyaning kosmosda bulg'anganligini anglatmaydi, chunki ob'ektni topish ehtimoli undan bir oz masofada nolga aylanadi va elektronni topish ehtimolini ko'rsatadigan hech narsa qolmaydi. Bu, ayniqsa, agar juftlik o'z vaqtida ajratilsa, aniq bo'ladi. Bular. zarralarni qarama-qarshi yo'nalishda harakatga keltiruvchi ikkita mahalliy va mustaqil deskriptor paydo bo'ladi. Bitta umumiy deskriptordan foydalanish hali ham mumkin bo'lsa-da, bu uni rasmiylashtirganning huquqidir :)

Bundan tashqari, zarrachalar muhiti befarq qola olmaydi va u ham modifikatsiyaga uchraydi: atrof-muhit zarralarining to'lqin funktsiyasi tavsiflovchilari o'zgaradi va ularning ta'siri orqali olingan kvant statistikasida ishtirok etadilar (dekogerentlik kabi hodisalarni keltirib chiqaradi). . Ammo, odatda, deyarli hech kim buni umumiy to'lqin funktsiyasi sifatida tasvirlashni o'ylamaydi, garchi bu ham mumkin.

Ko'pgina manbalar ushbu hodisalar haqida batafsil ma'lumot beradi.

M.B Menskiy yozadi:

"Ushbu maqolaning maqsadlaridan biri ... hech qanday paradokslar yuzaga kelmaydigan va fiziklar odatda beradigan barcha savollarga javob beradigan kvant mexanikasi formulasi mavjudligi haqidagi fikrni asoslashdir. Paradokslar tadqiqotchi nazariyaning ushbu "jismoniy" darajasidan qoniqmaganda, fizikada qo'yish odatiy bo'lmagan savollarni qo'yganda, boshqacha aytganda, u fizika chegarasidan tashqariga chiqishga harakat qilganda paydo bo'ladi.. ...Kvant mexanikasining chigal holatlar bilan bog'liq o'ziga xos xususiyatlari birinchi marta EPR paradoksi bilan bog'liq holda shakllantirilgan, ammo hozirgi vaqtda ular paradoksal sifatida qabul qilinmaydi. Kvant mexanik formalizmi bilan professional tarzda ishlaydigan odamlar uchun (ya'ni, ko'pchilik fiziklar uchun) EPR juftlarida ham, hatto har bir atamada juda ko'p sonli atamalar va ko'p sonli omillarga ega bo'lgan juda murakkab chigallashgan holatlarda ham paradoksal narsa yo'q. Bunday holatlar bilan har qanday tajriba natijalarini, qoida tariqasida, hisoblash oson (garchi murakkab chigal holatlarni hisoblashda texnik qiyinchiliklar, albatta, mumkin bo'lsa ham)."

Aytish kerakki, ongning roli, kvant mexanikasida ongli tanlovning o'rni to'g'risidagi munozaralarda Menskiy buni qabul qilgan odam bo'lib chiqdi " fizika chegarasidan tashqariga chiqishga harakat qilish uchun jasorat toping". Bu psixika hodisalariga yondashishga urinishlarni eslatadi. Kvant mutaxassisi sifatida Menskiy yaxshi, lekin psixika mexanizmlarida u Penrose kabi sodda.

Kvant kriptografiyasi va teleportatsiyada chigal holatlardan foydalanish haqida juda qisqa va shartli (faqat mohiyatni tushunish uchun) (chunki bu minnatdor tomoshabinlarning tasavvurini hayratda qoldiradi).

Shunday qilib, kriptografiya. 1001 ketma-ketligini yuborishingiz kerak

Biz ikkita kanaldan foydalanamiz. Birinchisiga ko'ra, biz chigallashgan zarrachani yuboramiz, ikkinchisiga ko'ra, olingan ma'lumotlarni bir bit shaklida qanday izohlash haqida ma'lumot.

Faraz qilaylik, shartli holatlardagi ishlatiladigan kvant mexanik parametr spinining mumkin bo'lgan holatiga alternativa mavjud: 1 yoki 0. Bundan tashqari, ularning har bir bo'shatilgan zarrachalar juftligida paydo bo'lish ehtimoli haqiqatan ham tasodifiydir va hech qanday ma'noni bildirmaydi.

Birinchi transfer. O'lchash paytida Bu yerga zarraning 1 holati borligi ma'lum bo'ldi. Bu ikkinchisining 0 holatiga ega ekanligini anglatadi hajmi Kerakli birlikni qabul qilish oxirida biz 1-bitni uzatamiz. U yerda ular zarrachaning holatini o'lchaydilar va nimani anglatishini bilish uchun uni uzatilgan 1 ga qo'shadilar. Ular 1 ni oladilar. Shu bilan birga, ular o'ralganlik buzilmaganligini oq bilan tekshiradilar, ya'ni. ma'lumotlar ushlanmadi.

Ikkinchi vites. Natijada yana 1 holati paydo bo'ladi. Boshqasi esa 0 ga ega. Biz ma'lumotni uzatamiz - 0. Uni qo'shing va kerakli 0 ni oling.

Uchinchi vites. Bu erda holat 0. U erda, ya'ni - 1. 0 ni olish uchun biz 0 ni uzatamiz. Qo'shamiz, biz 0 ni olamiz (eng kam ahamiyatli raqamda).

To'rtinchi. Bu erda - 0, u erda - 1, uni 1 deb talqin qilish kerak. Biz ma'lumotni uzatamiz - 0.

Bu tamoyil. To'liq bog'liq bo'lmagan ketma-ketlik (birinchi zarracha holatini kalit bilan shifrlash) tufayli ma'lumot kanalini ushlab turish foydasizdir. Xiralashgan kanalni ushlab turish - qabul qilishni buzadi va aniqlanadi. Bellning so'zlariga ko'ra, ikkala tomondan uzatish statistikasi (qabul qiluvchi uchida uzatilgan uchi bo'yicha barcha kerakli ma'lumotlar mavjud) uzatishning to'g'riligi va to'xtatilmasligini aniqlaydi.

Bu teleportatsiya bilan bog'liq. U erda zarrachaga o'zboshimchalik bilan holat qo'yish yo'q, faqat bu erdagi zarracha o'lchov orqali ulanishdan keyin (va faqat keyin) bu holat qanday bo'lishini bashorat qilish. Va keyin ular boshlang'ich nuqtada to'ldiruvchi holatni yo'q qilish bilan kvant holatining o'tishi borligini aytishadi. Bu erda holat haqida ma'lumot olganingizdan so'ng, siz kvant mexanik parametrini u yoki bu tarzda sozlashingiz mumkin, shunda u bu erdagi bilan bir xil bo'lib chiqadi, ammo bu erda u endi bo'lmaydi va ular taqiqni amalga oshirish haqida gapirishadi. bog'langan holatda klonlash.

Ko'rinishidan, makrokosmosda bu hodisalarning o'xshashlari yo'q, sharlar, olmalar va boshqalar. Klassik mexanika kvant ob'ektlarining bu tabiatining namoyon bo'lishini talqin qilishga xizmat qila olmaydi (aslida, buning uchun hech qanday asosiy to'siqlar yo'q, ular quyida oxirgi havolada ko'rsatiladi). Bu ko'rinadigan "tushuntirish" olishni istaganlar uchun asosiy qiyinchilik. Bu, ba'zida aytilganidek, bunday narsani tasavvur qilish mumkin emas degani emas. Bu kvant olamida hal qiluvchi rol o'ynaydigan va kvant olamini so'l dunyo bilan bog'laydigan relativistik tushunchalar ustida juda mashaqqatli ishlash kerakligini anglatadi.

Lekin bu ham kerak emas. Vakillikning asosiy vazifasini eslaylik: o'lchangan parametrni (to'lqin funktsiyasi bilan tavsiflanadi) moddiylashtirish qonuni qanday bo'lishi kerak, shunda tengsizlik har bir uchida buzilmaydi va umumiy statistika bilan u buziladi. ikkala uchi. Buni tushunish uchun yordamchi abstraktsiyalar yordamida ko'plab talqinlar mavjud. Bunday abstraktsiyalarning turli tillarida ular bir xil narsa haqida gapirishadi. Ulardan ikkitasi g'oyalar tashuvchilar o'rtasida to'g'rilik nuqtai nazaridan eng ahamiyatlidir. Umid qilamanki, aytilganlardan keyin nima nazarda tutilgani aniq bo'ladi :)

Eynshteyn-Podolskiy-Rozen paradoksi haqidagi maqoladan Kopengagen talqini:

" (EPR paradoksi) - ko'rinadigan paradoks... Haqiqatdan ham, Galaktikaning turli uchlarida joylashgan ikkita sayyorada har doim bir xil tarzda tushadigan ikkita tanga borligini tasavvur qilaylik. Agar siz barcha otishmalarning natijalarini yozib, keyin ularni taqqoslasangiz, ular bir-biriga mos keladi. Tomchilarning o'zi tasodifiy va hech qanday tarzda ta'sir qila olmaydi. Masalan, boshlar bitta va dumlar nolga teng ekanligiga rozi bo'lish va shu bilan ikkilik kodni uzatish mumkin emas. Axir, nollar va birliklar ketma-ketligi simning ikkala uchida ham tasodifiy bo'ladi va hech qanday ma'noga ega bo'lmaydi.

Ma’lum bo‘lishicha, paradoksning nisbiylik nazariyasiga ham, kvant mexanikasiga ham mantiqiy mos keladigan izohi bor.

Bu tushuntirish juda aql bovar qilmaydigan deb o'ylash mumkin. Ajabo, Albert Eynshteyn hech qachon “zar o‘ynaydigan xudo”ga ishonmagan. Ammo Bell tengsizliklarining sinchkovlik bilan o'tkazilgan eksperimental sinovlari bizning dunyomizda mahalliy bo'lmagan baxtsiz hodisalar mavjudligini ko'rsatdi.

Ushbu mantiqning yuqorida aytib o'tilgan bir natijasini ta'kidlash muhimdir: chigal holatlar ustidan o'lchovlar, agar ular haqiqatan ham tasodifiy bo'lsa, nisbiylik va sabablar nazariyasini buzmaydi. O'lchov holatlari va buzilish o'rtasida hech qanday bog'liqlik bo'lmasligi kerak, eng kichik naqsh emas, chunki aks holda ma'lumotni bir zumda uzatish imkoniyati paydo bo'ladi. Shunday qilib, kvant mexanikasi (Kopengagen talqinida) va chigal holatlarning mavjudligi tabiatda indeterminizm mavjudligini isbotlaydi."

Statistik talqinda bu "statistik ansambllar" tushunchasi orqali ko'rsatiladi (xuddi shunday):

Statistik talqin nuqtai nazaridan kvant mexanikasida real tadqiqot ob'ektlari alohida mikroob'ektlar emas, balki bir xil makroshartlarda joylashgan mikroob'ektlarning statistik ansambllaridir. Shunga ko‘ra, “zarra falon holatda bo‘ladi” iborasi aslida “zarra falon statistik ansamblga tegishli” (ko‘p o‘xshash zarrachalardan iborat) ma’nosini bildiradi. Shuning uchun, boshlang'ich ansamblda u yoki bu kichik ansamblni tanlash, hatto unga bevosita ta'sir qilmagan bo'lsa ham, zarrachaning holatini sezilarli darajada o'zgartiradi.

Oddiy misol sifatida quyidagi misolni ko'rib chiqing. Keling, 1000 ta rangli tanga olib, ularni 1000 varaq qog'ozga tashlaymiz. Biz tasodifiy tanlagan varaqda "boshlar" bo'lishi ehtimoli 1/2 ga teng, tangalar "dumlari" yuqorida joylashgan varaqlar uchun bir xil ehtimollik 1 ga teng - ya'ni bizda imkoniyat bor. qog'ozdagi izning tabiatini bilvosita belgilang, varaqning o'ziga emas, balki faqat tangaga qarab. Biroq, bunday "bilvosita o'lchov" bilan bog'liq ansambl asl nusxadan butunlay farq qiladi: u endi 1000 varaq qog'ozni o'z ichiga olmaydi, faqat 500 ga yaqin!

Shunday qilib, EPR "paradoksi" dagi noaniqlik munosabatlarini rad etish, agar dastlabki ansambl uchun bir vaqtning o'zida impuls va fazoviy koordinatalar asosida bo'sh bo'lmagan subansamblni tanlash mumkin bo'lsa, haqiqiy bo'ladi. Biroq, bunday tanlovning imkonsizligi noaniqlik munosabati bilan tasdiqlanadi! Boshqacha qilib aytganda, EPR "paradoksi" aslida ayovsiz doiraga aylanadi: u rad etilayotgan faktning noto'g'riligini oldindan taxmin qiladi.

Zarrachadan "superluminal signal" bilan variant A zarrachaga B shuningdek, o'lchangan miqdorlar qiymatlarining ehtimollik taqsimotlari ma'lum bir zarrachalar juftligini emas, balki juda ko'p sonli bunday juftlarni o'z ichiga olgan statistik ansamblni tavsiflashiga e'tibor bermaslikka asoslanadi. Bu erda, shunga o'xshash tarzda, qorong'uda rangli tanga choyshabga tashlangan vaziyatni ko'rib chiqishimiz mumkin, shundan so'ng varaq tortib olinadi va seyfga qulflanadi. Varaqda "boshlar" bo'lishi ehtimoli apriori 1/2 ga teng va agar biz chiroqni yoqsak va tanga "dumlari" yuqorida joylashganligiga ishonch hosil qilsak, u darhol 1 ga aylanadi. Bularning barchasi bizning nigohimizning seyfda qulflangan narsalarga kimyoviy ta'sir qilish qobiliyatini ko'rsatadi.

Batafsil ma'lumot: A.A. Pechenkin AQSh va SSSRda kvant mexanikasi ansambli talqini.

Va http://ru.philosophy.kiev.ua/iphras/library/phnauk5/pechen.htm dan yana bir talqin:

Van Fraassenning modal talqini fizik tizimning holati faqat sababiy jihatdan o'zgarishini taxmin qiladi, ya'ni. Schrödinger tenglamasiga muvofiq, ammo bu holat o'lchash paytida aniqlangan jismoniy miqdorlarning qiymatlarini aniq belgilamaydi.

Popper bu erda o'zining sevimli misolini keltiradi: bolalar bilyard (igna bilan qoplangan taxta, yuqoridan metall to'p pastga dumalab tushadi, jismoniy tizimni anglatadi - bilyardning o'zi eksperimental qurilmani anglatadi). To'p bilyardning tepasida bo'lsa, bizda bitta moyillik bor, taxtaning pastki qismidagi biror nuqtaga erishish uchun bitta moyillik mavjud. Agar biz to'pni taxtaning o'rtasiga o'rnatgan bo'lsak, biz eksperiment spetsifikatsiyasini o'zgartirdik va yangi moyillikni oldik. Bu erda kvant mexanik determinizmi to'liq saqlanib qolgan: Popper bilyard mexanik tizim emasligini ta'kidlaydi. Biz to'pning traektoriyasini kuzata olmaymiz. Ammo "to'lqin paketini qisqartirish" sub'ektiv kuzatish harakati emas, bu eksperimental vaziyatni ongli ravishda qayta belgilash, tajriba shartlarini toraytirishdir.

Keling, faktlarni umumlashtiramiz

1. Massadagi chigallashgan juft zarrachalarni o‘lchashda parametrni yo‘qotishning mutlaq tasodifiyligiga qaramasdan, konsistensiya har bir shunday juftlikda namoyon bo‘ladi: agar juftlikdagi bir zarracha spin 1 bo‘lib chiqsa, u holda juftlikdagi boshqa zarracha qarama-qarshi aylanish. Buni printsipial jihatdan tushunish mumkin: chunki juftlashgan holatda bir xil energiya holatida bir xil spinga ega bo'lgan ikkita zarra bo'lishi mumkin emas, keyin ular bo'linganda, mustahkamlik saqlanib qolsa, spinlar izchil bo'lib qoladi. Birining spini aniqlangandan so'ng, har ikki tomondan o'lchovlarda spinning tasodifiyligi mutlaq bo'lishiga qaramay, ikkinchisining spini ma'lum bo'ladi.

Ikki zarrachaning fazo-vaqtning bir joyida mutlaqo bir xil holatlari bo'lishi mumkin emasligini qisqacha tushuntirib beraman, bu atomning elektron qobig'ining tuzilishi modelida Pauli printsipi deb ataladi va izchil holatlarning kvant mexanik ko'rinishida. - chigallashgan ob'ektlarni klonlashning mumkin emasligi printsipi.

Kvant yoki unga mos keladigan zarrachaning boshqa mahalliy holatda bo'lishiga to'sqinlik qiladigan narsa (hali noma'lum) mavjud - kvant parametrlari bo'yicha mutlaqo bir xil. Bu, masalan, Kasimir effektida, plitalar orasidagi virtual kvantlar bo'shliqdan katta bo'lmagan to'lqin uzunligiga ega bo'lganda amalga oshiriladi. Va bu, ayniqsa, atomni tavsiflashda aniq namoyon bo'ladi, agar ma'lum bir atomning elektronlari har jihatdan bir xil parametrlarga ega bo'lolmasa, bu Pauli printsipi bilan aksiomik ravishda rasmiylashtiriladi.

Birinchi, eng yaqin qatlamda sfera shaklida faqat 2 ta elektron bo'lishi mumkin (s- elektronlar). Agar ularning ikkitasi bo'lsa, unda ular turli xil spinlarga ega va juftlashgan (chalkash), bu juftlikni buzish uchun qo'llanilishi kerak bo'lgan bog'lovchi energiya bilan umumiy to'lqin hosil qiladi.

Ikkinchi, uzoqroq va yuqori energiya darajasida, sakkizinchi hajmli shaklga (p-elektron) o'xshash tik turgan to'lqin shaklida ikkita juft elektronning 4 ta "orbitali" bo'lishi mumkin. Bular. katta energiya ko'proq joy egallaydi va bir nechta allaqachon bog'langan juftlarni qo'shni bo'lishiga imkon beradi. Ikkinchi qatlam energetik jihatdan birinchi qatlamdan 1 ta mumkin bo'lgan diskret energiya holati bilan farq qiladi (fazoviy kattaroq bulutni tavsiflovchi tashqi elektronlar ham yuqori energiyaga ega).

Uchinchi qatlam allaqachon fazoviy ravishda sizga to'rtburchak shaklida 9 ta orbitaga ega bo'lishga imkon beradi (d-elektronlar), to'rtinchi - 16 orbita - 32 elektron, shakl turli kombinatsiyalarda volumetrik sakkizlikka ham o'xshaydi ( f-elektronlar).

Elektron bulut shakllari:

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

Diskret ravishda har xil holatlar to'plami - kvant raqamlari elektronlarning mumkin bo'lgan mahalliy holatlarini tavsiflaydi. Va bundan kelib chiqadigan narsa.

Ikki elektronning spinlari har xil bo'lgandabittaenergiya darajasi (garchi bu mutlaqo zarur bo'lmasa ham: http://www.membrana.ru/lenta/?9250) juftlik, energiya va bog'lanish tufayli kamroq energiya darajasi bilan umumiy "molekulyar orbital" hosil bo'ladi. Ikkala vodorod atomi juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lib, bu elektronlarning umumiy qoplanishini hosil qiladi - (oddiy kovalent) bog'lanish. U mavjud ekan, haqiqatan ham ikkita elektron umumiy izchil dinamikaga ega - umumiy to'lqin funktsiyasi. Qancha muddatga; qancha vaqt? Bog'lanish energiyasini qoplaydigan "harorat" yoki boshqa narsa uni buzadi. Atomlar endi umumiy to'lqinga ega bo'lmagan elektronlar bilan bir-biridan ajralib chiqadi, lekin baribir bir-birini to'ldiruvchi, o'zaro izchil bog'lanish holatida. Ammo endi hech qanday aloqa yo'q :) Bu umumiy to'lqin funktsiyasi haqida gapirishning hojati yo'q, garchi kvant mexanikasi nuqtai nazaridan ehtimollik xarakteristikalari xuddi bu funktsiya umumiy to'lqinni tasvirlashda davom etgani kabi bir xil bo'lib qoladi. Bu aynan izchil korrelyatsiyani namoyon qilish qobiliyatini saqlab qolishni anglatadi.

Ularning o'zaro ta'siri orqali chigallashgan elektronlarni hosil qilish usuli tasvirlangan: http://www.scientific.ru/journal/news/n231201.html yoki mashhur sxematik - ichida http://www.membrana.ru/articles/technic/2002/02/08/170200.html : " Elektronlarning "noaniqlik munosabatlarini" yaratish, ya'ni ularni "chalkashtirish" uchun siz ularning har tomonlama bir xil ekanligiga ishonch hosil qilishingiz kerak va keyin bu elektronlarni nur ajratgichga otish kerak. Mexanizm elektronlarning har birini "ajratadi", ularni "superpozitsiya" kvant holatiga keltiradi, buning natijasida elektron ikki yo'ldan biri bo'ylab teng ravishda harakatlanadi.".

2. Ikkala tomonning o'lchovlari statistikasi bilan juftlikdagi tasodifiylikning o'zaro izchilligi muayyan sharoitlarda Bell tengsizligining buzilishiga olib kelishi mumkin. Lekin bu qandaydir maxsus, hali noma'lum bo'lgan kvant mexanikasidan foydalanish orqali emas.

Quyidagi qisqa maqola (R. Pnrose tomonidan taqdim etilgan g'oyalar asosida) bu qanday mumkin bo'lganligini kuzatish (printsipni, misolni ko'rsatish) imkonini beradi: Bell tengsizliklarining nisbiyligi yoki Yalang'och qirolning yangi aqli. Bu, shuningdek, A.V Belinskiyning "Fizika fanlaridagi yutuqlar: Bell teoremasi" ning lokalizatsiyasisiz nashr etilgan asarida ko'rsatilgan. A.V.Belinskiyning qiziquvchilar tomonidan mulohaza yuritish uchun yana bir ishi: Trixotom kuzatiladiganlar uchun Bell teoremasi, shuningdek, D.P.S., prof., akad. Valeriy Borisovich Morozov (FRTK-MIPT va "dubinushki" fizika bo'limi forumlarining umume'tirof etilgan yoritgichi), bu erda Morozov A.V.Belinskiyning ikkala asarini ko'rib chiqishni taklif qiladi: Aspekt tajribasi: Morozovga savol. Va hech qanday uzoq muddatli harakatni kiritmasdan Bell tengsizliklarining buzilishi ehtimoli haqidagi mavzuga qo'shimcha ravishda: Bell tengsizligidan foydalangan holda modellashtirish.

E'tibor bering, "Bell tengsizliklarining nisbiyligi yoki yalang'och qirolning yangi ongi", shuningdek, ushbu maqola kontekstidagi "Bell teoremasi mahalliylikni hisobga olmagan holda" kvant mexanik chalkashlik mexanizmini tasvirlash uchun da'vo qilmaydi. Vazifa birinchi havolaning so'nggi jumlasida ko'rsatilgan: "Bell tengsizliklarining buzilishini mahalliy realizmning har qanday modelining shubhasiz rad etishi deb atash uchun hech qanday sabab yo'q". bular. uni qo'llash chegarasi boshida aytilgan teorema: "Bell tengsizliklari buziladigan klassik lokalizatsiya modellari mavjud bo'lishi mumkin." Munozarada bu haqda qo'shimcha tushuntirishlar mavjud.

Men sizga o'zimdan model ham beraman.
"Mahalliy realizmning buzilishi" shunchaki relyativistik ta'sir.
Hech kim (normal) maksimal tezlikda harakatlanadigan tizim uchun (vakuumdagi yorug'lik tezligi) na bo'shliq va na vaqt mavjudligi bilan bahslashmaydi (bu holda Lorentz konvertatsiyasi nol vaqt va makonni beradi), ya'ni. kvant uchun u qanchalik uzoqda bo'lishidan qat'i nazar, u bir vaqtning o'zida u erda ham, u erda ham bo'ladi.
Ko'rinib turibdiki, chigal kvantlarning o'z boshlang'ich nuqtasi bor. Va elektronlar doimiy to'lqin holatida bir xil kvantlardir, ya'ni. elektronning butun umri davomida bir vaqtning o'zida u erda va u erda mavjud. Kvantlarning barcha xossalari biz uchun, uni tashqaridan idrok qiladiganlar uchun oldindan belgilab qo'yilgan bo'lib chiqadi, shuning uchun. Biz oxir-oqibat bu erda ham, u erda ham bo'lgan kvantlardan iboratmiz. Ular uchun o'zaro ta'sirning tarqalish tezligi (maksimal tezlik) cheksiz yuqori. Ammo bu cheksizliklarning barchasi, xuddi segmentlarning turli uzunliklari kabi, har xil, garchi har birida cheksiz sonli nuqtalar mavjud bo'lsa-da, lekin bu cheksizliklarning nisbati uzunliklar nisbatini beradi. Biz uchun vaqt va makon shunday paydo bo'ladi.
Biz uchun eksperimentlarda mahalliy realizm buziladi, ammo kvantlar uchun bu emas.
Ammo bu nomuvofiqlik haqiqatga hech qanday ta'sir qilmaydi, chunki biz bunday cheksiz tezlikdan amalda foydalana olmaymiz. "Kvant teleportatsiyasi" paytida na ma'lumot, na ayniqsa materiya cheksiz tezlikda uzatilmaydi.
Demak, bularning barchasi relativistik effektlarning hazillari, boshqa hech narsa emas. Ular kvant kriptografiyasida yoki boshqa biror narsada qo'llanilishi mumkin, ammo haqiqiy uzoq masofali harakatlar uchun ishlatib bo'lmaydi.

Keling, Bellning tengsizliklari nimani ko'rsatishining mohiyatini ko'rib chiqaylik.
1. Agar hisoblagichlarning ikkala uchidagi yo'nalishi bir xil bo'lsa, u holda har ikki uchida spin o'lchash natijasi har doim qarama-qarshi bo'ladi.
2. Agar hisoblagichlarning yo'nalishi qarama-qarshi bo'lsa, unda natija bir xil bo'ladi.
3. Agar chap o'lchagichning yo'nalishi o'ng tomonning yo'nalishidan ma'lum bir burchakdan kamroq farq qilsa, u holda 1-band amalga oshiriladi va tasodiflar Bell tomonidan mustaqil zarrachalar uchun bashorat qilingan ehtimollik doirasida bo'ladi.
4. Agar burchak oshib ketsa, u holda 2-band va tasodiflar Bell tomonidan bashorat qilingan ehtimoldan kattaroq bo'ladi.

Bular. kichikroq burchakda biz spinlarning asosan qarama-qarshi qiymatlarini olamiz va kattaroq burchakda biz asosan bir xil qiymatlarni olamiz.
Nima uchun bu spin bilan sodir bo'lishini tasavvur qilish mumkin, chunki elektronning spini magnit ekanligini va magnit maydonning yo'nalishi bilan ham o'lchanadi (yoki erkin kvantda spin qutblanish yo'nalishi bo'lib o'lchanadi). polarizatsiyaning aylanish tekisligi tushishi kerak bo'lgan bo'shliqning yo'nalishi).
Ko'rinib turibdiki, dastlab bir-biriga bog'langan va jo'natilganda o'zaro yo'nalishini saqlab qolgan magnitlarni jo'natish orqali biz kvant paradokslarida bo'lgani kabi, o'lchash vaqtida magnit maydon bilan ta'sir qilamiz (u yoki bu yo'nalishga aylantiramiz).
Ma'lumki, magnit maydonga duch kelganda (shu jumladan boshqa elektronning spini), spin albatta unga mos ravishda yo'naltiriladi (boshqa elektronning spini bo'lsa, o'zaro qarama-qarshi). Shuning uchun ular "aylanish yo'nalishi faqat o'lchash vaqtida sodir bo'ladi", deyishadi, lekin ayni paytda uning dastlabki holatiga (qaysi yo'nalishda aylanish) va metrning ta'sir yo'nalishiga bog'liq.
Zarrachalarning dastlabki holatida bunday xatti-harakatni belgilash kerak bo'lmaganidek, buning uchun uzoq muddatli harakatlar talab qilinmasligi aniq.
Hozirgacha alohida elektronlarning spinini o'lchashda oraliq spin holatlari hisobga olinmaydi, faqat o'lchash maydoni bo'ylab va maydonga qarshi. Usullarga misollar: , . Yuqorida tavsiflangan tajribalardan kechroq bo'lgan ushbu usullarning ishlab chiqilgan sanasiga e'tibor qaratish lozim.
Berilgan model, albatta, soddalashtirilgan (kvant hodisalarida spin aynan moddiy magnitlar emas, garchi ular barcha kuzatilgan magnit hodisalarni ta'minlasa ham) va ko'p nuanslarni hisobga olmaydi. Shuning uchun u haqiqiy hodisaning tavsifi emas, balki faqat mumkin bo'lgan printsipni ko'rsatadi. Va u, shuningdek, sodir bo'layotgan voqealarning mohiyatini tushunmasdan, oddiygina tavsiflovchi formalizmga (formulalarga) ishonish qanchalik yomonligini ko'rsatadi.
Bundan tashqari, Bell teoremasi Aspekning maqolasi formulasida to'g'ri: "umumiy tavsifni qondiradigan va kvant mexanikasining barcha bashoratlarini takrorlaydigan qo'shimcha parametrga ega bo'lgan nazariyani topish mumkin emas". va Penrosening formulasida umuman yo'q: "Ma'lum bo'lishicha, kvant nazariyasi bashoratlarini bu (kvant bo'lmagan) tarzda takrorlash mumkin emas". Penrozga ko'ra nazariyani isbotlash uchun kvant mexanik tajribasidan boshqa modellar yordamida Bell tengsizliklarini buzish mumkin emasligini isbotlash kerakligi aniq.

Bu biroz bo'rttirilgan, talqinning qo'pol misoli deyish mumkin, shunchaki bunday natijalarda odamni qanday aldash mumkinligini ko'rsatish uchun. Ammo, keling, Bell nimani isbotlamoqchi bo'lganini va aslida nima sodir bo'lishini aniq aytaylik. Bell tajriba yaratib, chigallashishda oldindan mavjud bo'lgan "algoritm a" , oldindan o'rnatilgan korrelyatsiya yo'qligini ko'rsatadi (o'sha paytda raqiblar ta'kidlaganidek, bunday korrelyatsiyani aniqlaydigan ba'zi yashirin parametrlar borligini aytishgan). Va keyin uning tajribalaridagi ehtimolliklar aslida tasodifiy jarayonning ehtimolidan yuqori bo'lishi kerak (nima uchun quyida yaxshi tasvirlangan).
LEKIN aslida ular bir xil ehtimollik bog'liqliklariga ega. Bu nima degani? Bu shuni anglatadiki, bu parametrni belgilash va sodir bo'ladigan o'lchov o'rtasidagi oldindan belgilangan, berilgan bog'liqlik emas, lekin bunday fiksatsiya natijasi jarayonlarning bir xil (to'ldiruvchi) ehtimollik funktsiyasiga ega ekanligidan kelib chiqadi (bu, umuman olganda, to'g'ridan-to'g'ri kvant mexanik tushunchalardan kelib chiqadi) mohiyati sobit bo'lganda parametrni amalga oshirishdan iborat bo'lib, uning mavjudligining maksimal mumkin bo'lgan dinamikasi tufayli "mos yozuvlar tizimi" da makon va vaqt yo'qligi sababli aniqlanmagan. (Lorents o'zgarishlari bilan rasmiylashtirilgan relativistik effekt, qarang: Vakuum, kvant, materiya).

Brayan Grin o‘zining “Kosmos matosi” kitobida Bell tajribasining metodologik mohiyatini shunday tasvirlaydi. Ikki o'yinchining har biri uchta eshikli ko'plab qutilarni oldi. Agar birinchi o'yinchi xuddi shu raqamga ega bo'lgan qutidagi ikkinchisi bilan bir xil eshikni ochsa, u bir xil yorug'lik bilan yonadi: qizil yoki ko'k.
Birinchi o'yinchi Skalli buni eshikka qarab har bir juftlikka o'rnatilgan flesh-rang dasturi bilan ta'minlangan deb hisoblaydi, ikkinchi o'yinchi Mulder miltillashlar teng ehtimollik bilan keladi, deb hisoblaydi, lekin qandaydir tarzda bog'langan (mahalliy bo'lmagan uzoq masofali harakatlar bilan) . Ikkinchi o'yinchining fikriga ko'ra, tajriba hamma narsani hal qiladi: agar dastur bo'lsa - unda turli xil eshiklar tasodifiy ochilganda bir xil ranglarning ehtimoli tasodifiy ehtimollik haqiqatiga zid ravishda 50% dan ortiq bo'lishi kerak. Buning sababini misol qilib keltirdi:
Aniqroq bo'lish uchun, alohida qutidagi sfera dasturi ko'k (1-eshik), ko'k (2-eshik) va qizil (3-eshik) ranglarini ishlab chiqaradi, deb tasavvur qilaylik. Endi biz ikkalamiz uchta eshikdan birini tanlaganimiz sababli, ma'lum bir quti uchun ochishni tanlashimiz mumkin bo'lgan jami to'qqizta mumkin bo'lgan eshiklar kombinatsiyasi mavjud. Misol uchun, men qutimdagi yuqori eshikni tanlashim mumkin, siz esa qutingizdagi yon eshikni tanlashingiz mumkin; yoki men old eshikni tanlashim mumkin va siz yuqori eshikni tanlashingiz mumkin; va hokazo."
"Ha albatta." – Skalli sakrab tushdi. "Agar biz yuqori eshikni 1, yon eshikni 2 va old eshikni 3 deb atasak, to'qqizta mumkin bo'lgan eshik kombinatsiyasi oddiygina (1,1), (1,2), (1,3), (2,1) bo'ladi. ), (2,2), (2,3), (3,1), (3,2) va (3,3)."
— Ha, shunday, — davom etadi Mulder. - "Endi muhim nuqta: Ushbu to'qqizta imkoniyatdan biz beshta eshik kombinatsiyasi - (1,1), (2,2), (3,3), (1,2) va (2,1) - olib keladi Natijada, biz qutilarimizdagi sharlarning bir xil ranglarda miltillayotganini ko'ramiz.
Birinchi uchta eshik kombinatsiyasi biz bir xil eshiklarni tanlagan eshiklardir va biz bilganimizdek, bu har doim bir xil ranglarni ko'rishimizga olib keladi. Boshqa ikkita eshik kombinatsiyasi (1,2) va (2,1) bir xil ranglarga olib keladi, chunki dastur 1-eshik yoki 2-eshik ochiq bo'lsa, sharlar bitta rang - ko'k rangda miltillashini buyuradi. Shunday qilib, 5 9 ning yarmidan ko'pini tashkil etganligi sababli, bu biz ochishni tanlashimiz mumkin bo'lgan eshiklarning yarmidan ko'pi - 50 foizdan ko'prog'i uchun sharlar bir xil rangda miltillaydi.
- Lekin kuting, - e'tiroz bildirdi Skalli. - "Bu maxsus dasturning bir misoli: ko'k, ko'k, qizil tushuntirishlarimga ko'ra, har xil raqamlarga ega bo'lgan qutilar turli xil dasturlarga ega bo'lishi mumkin deb taxmin qildim."
"Haqiqatan ham, bu muhim emas. Xulosa mumkin bo'lgan har qanday dastur uchun amal qiladi.

Va agar biz dastur bilan shug'ullanadigan bo'lsak, bu haqiqatan ham to'g'ri. Ammo, agar biz ko'plab tajribalar uchun tasodifiy bog'liqliklar bilan shug'ullanadigan bo'lsak, bu umuman emas, lekin bu baxtsiz hodisalarning har biri har bir tajribada bir xil shaklga ega.
Elektronlar holatida, ular dastlab juft bo'lib bog'langan bo'lsa, bu ularning to'liq bog'liq spinlarini (o'zaro qarama-qarshi) va bir-biridan uchib ketishini ta'minlaydi, bu o'zaro bog'liqlik, albatta, yog'ingarchilikning haqiqiy ehtimoli haqida to'liq umumiy rasm bilan qoladi. Ikki elektronning juftlikdagi spinlari qanday bo'lishini oldindan aytish mumkin emaski, ulardan biri aniqlanmaguncha mumkin emas, lekin ular "allaqachon" (agar o'ziga xos bo'lmagan narsaga nisbatan shunday deyish mumkin bo'lsa). vaqt va makonning o'z metrikasi) ma'lum bir nisbiy pozitsiyaga ega.

Brayan Grinning kitobida batafsilroq:
STO bilan beixtiyor ziddiyatga tushib qolganimizni tekshirishning bir usuli bor. Materiya va energiyaning umumiy xususiyati shundaki, ular bir joydan ikkinchi joyga ko'chirilganda, ular ma'lumotni uzatishi mumkin. Fotonlar radio uzatish stantsiyasidan qabul qilgichingizga ma'lumot olib boradi. Internet kabellari orqali kompyuteringizga o'tadigan elektronlar ma'lumotni olib yuradi. Har qanday vaziyatda, hatto noma'lum narsa ham yorug'lik tezligidan tezroq harakatlanishi nazarda tutilgan bo'lsa, xavfsiz sinov bu ma'lumotni uzata oladimi yoki yo'qligini so'rashdir. Agar javob yo'q bo'lsa, standart fikrga ko'ra, hech narsa yorug'lik tezligidan oshmaydi va SRT bahssiz qoladi. Amalda, fiziklar ko'pincha ushbu testdan ba'zi nozik jarayonlar STR qonunlarini buzganligini aniqlash uchun foydalanadilar. Hech narsa bu sinovdan omon qolmadi.

R.Penrozning yondashuviga kelsak va h.k. tarjimonlar, keyin uning Penrouz.djvu asaridan nolokallik haqidagi tasavvufiy qarashlarga to'g'ridan-to'g'ri olib keladigan asosiy munosabatni (dunyoga qarashni) ta'kidlashga harakat qilaman (mening sharhlarim bilan - qora tsaeta):

Matematikada haqiqatni taxminlardan ajratishga imkon beradigan usulni topish kerak edi - qandaydir rasmiy protsedura, buning yordamida berilgan matematik bayonotning to'g'ri yoki noto'g'riligini ishonch bilan aytish mumkin edi. (e'tiroz Aristotelning "Usuli va haqiqati", haqiqat mezoniga qarang). Ushbu muammo to'g'ri hal qilinmaguncha, boshqa, ancha murakkab muammolarni - bu o'sha kuchlarning matematik haqiqat bilan qanday aloqasi bo'lishidan qat'i nazar, dunyoni harakatga keltiruvchi kuchlarning tabiatiga taalluqli muammolarni hal qilishda muvaffaqiyatga jiddiy umid qilish qiyin. Koinotni tushunishning kaliti inkor etib bo'lmaydigan matematikada ekanligini anglash, ehtimol, umuman fandagi eng muhim yutuqlarning birinchisidir. Qadimgi misrliklar va bobilliklar har xil turdagi matematik haqiqatlar haqida taxmin qilishgan, ammo matematik tushunchaning poydevoridagi birinchi tosh ...
... birinchi marta odamlar ishonchli va shubhasiz, inkor etib bo'lmaydigan bayonotlarni shakllantirish imkoniyatiga ega bo'ldilar - o'shandan beri fan ancha oldinga qadam qo'yganiga qaramay, bugungi kunda haqiqati shubhasizdir. Birinchi marta odamlar matematikaning chinakam abadiy tabiatini kashf etdilar.
Bu nima - matematik dalil? Matematikada isbot faqat sof mantiq usullaridan foydalanadigan benuqson fikrlashdir. (sof mantiq mavjud emas. Mantiq tabiatda uchraydigan qolip va munosabatlarning aksiomatik rasmiylashtirilishidir) oldindan o'xshash tarzda o'rnatilgan yoki umuman isbotni talab qilmaydigan boshqa har qanday matematik bayonotlarning to'g'riligiga asoslanib, ma'lum bir matematik bayonotning haqiqiyligi to'g'risida aniq xulosa chiqarishga imkon beradi (haqiqiyligi, umumiy fikrda, o'z-o'zidan ravshan, aksiomalar deyiladi) . Tasdiqlangan matematik bayonot odatda teorema deb ataladi. Bu erda men uni tushunmayapman: oddiygina aytilgan, ammo isbotlanmagan teoremalar ham bor.
... Ob'ektiv matematik tushunchalarni abadiy ob'ektlar sifatida ko'rish kerak; ularning mavjudligi inson tasavvurida u yoki bu shaklda paydo bo'lgan paytdan boshlanadi, deb o'ylashning hojati yo'q.
... Shunday qilib, matematik borliq nafaqat jismoniy borliqdan, balki bizning ongli idrokimiz ob'ektni in'om etishga qodir bo'lgan mavjudlikdan ham farq qiladi. Biroq, u mavjudlikning so'nggi ikki shakli - ya'ni jismoniy va ruhiy mavjudlik bilan aniq bog'liq. ulanish butunlay jismoniy tushunchadir, bu erda Penrose nimani anglatadi?- va mos keladigan aloqalar sirli bo'lganidek fundamentaldir.
Guruch. 1.3. Uchta "dunyo" - Platonning matematik, jismoniy va aqliy - va ularni bog'laydigan uchta asosiy sir ...
... Shunday qilib, rasmda ko'rsatilganiga ko'ra. 1.3 diagrammasi, butun jismoniy dunyo matematik qonunlar bilan boshqariladi. Kitobning keyingi boblarida bu fikrni tasdiqlovchi kuchli (agar to‘liq bo‘lmasa) dalillar borligini ko‘ramiz. Agar biz bu dalillarga ishonsak, tan olishimiz kerakki, fizik koinotda mavjud bo'lgan hamma narsa, eng kichik tafsilotlarigacha, haqiqatan ham aniq matematik tamoyillar - ehtimol tenglamalar bilan boshqariladi. Men bu yerda jimgina aylanib yuraman...
...Agar shunday bo'lsa, bizning jismoniy harakatlarimiz to'liq va to'liq shunday universal matematik nazoratga bo'ysunadi, garchi bu "nazorat" hali ham qat'iy ehtimollik tamoyillari bilan boshqariladigan xatti-harakatlarning ma'lum bir tasodifiyligiga imkon beradi.
Ko'p odamlar bunday taxminlardan o'zlarini juda noqulay his qila boshlaydilar; Men o'zim, tan olishim kerak, bu fikrlar qandaydir tashvish uyg'otadi.
... Balki, qaysidir ma'noda, uch olam umuman alohida mavjudotlar emas, balki dunyoni bir butun sifatida tasvirlaydigan yana qandaydir asosiy HAQIQATning (ta'kidlangan) turli jihatlarini aks ettiradi - bu haqiqat haqida hozircha bizda hech qanday tasavvur yo'q. tushunchalar. - toza Mistik....
.................
Hatto ma'lum bo'lishicha, ekranda manba chiqaradigan zarrachalar kirish imkoni bo'lmagan joylar mavjud, garchi zarralar faqat bitta teshik ochiq bo'lsa ham, bu joylarga muvaffaqiyatli kirishi mumkin edi! Dog'lar ekranda birma-bir mahalliylashtirilgan holatda paydo bo'lishiga qaramasdan va zarrachaning ekran bilan har bir to'qnashuvi manba tomonidan zarrachaning muayyan emissiya akti bilan bog'liq bo'lishi mumkin bo'lsa-da, zarrachaning manba va ekran, shu jumladan, to'siqda ikkita tirqish mavjudligi bilan bog'liq noaniqlik, to'lqinning xatti-harakatiga o'xshaydi, unda to'lqin zarracha ekran bilan to'qnashganda, u bir vaqtning o'zida ikkala yoriqni ham his qiladi. Bundan tashqari (va bu bizning bevosita maqsadlarimiz uchun juda muhim), ekrandagi chiziqlar orasidagi masofa oldingi XXXX formulasi bo'yicha p zarrachalarining momentumiga bog'liq bo'lgan to'lqin-zarrachamizning to'lqin uzunligi A ga to'g'ri keladi.
Bularning barchasi mumkin, deydi hushyor skeptik, lekin bu bizni qandaydir operator bilan energiya va impulsni bunday bema'ni ko'rinishda aniqlashga majburlamaydi! Ha, men aynan shuni aytmoqchiman: operator bu hodisa bilan o'xshashlik emas, balki uning ma'lum doirasidagi hodisani tasvirlash uchun faqat rasmiyatchilikdir.
Albatta, bu bizni majburlamaydi, lekin mo''jiza bizga ko'rinsa, undan yuz o'girishimiz kerakmi?! Bu mo''jiza nima? Mo''jiza shundaki, eksperimental haqiqatning bu ko'rinadigan bema'niligi (to'lqinlar zarrachaga aylanadi va zarralar to'lqin bo'lib chiqadi) impuls aslida "" bilan belgilanadigan go'zal matematik formalizm yordamida tizimga kiritilishi mumkin. koordinata bo‘yicha differensiallanish”, energiya esa “vaqt bo‘yicha farqlash” bilan.
... Bularning barchasi ajoyib, lekin davlat vektori haqida nima deyish mumkin? Bu haqiqatni ifodalashini tan olishimizga nima xalaqit beradi? Nima uchun fiziklar ko'pincha bu falsafiy pozitsiyani qabul qilishni juda istamaydilar? Nafaqat fiziklar, balki yaxlit dunyoqarashga ega bo'lgan hamma narsaga ega bo'lganlar va noto'g'ri mulohazalar bilan shug'ullanishga moyil bo'lmaganlar.
.... Agar xohlasangiz, foton to'lqin funktsiyasi manbani kichik o'lchamdagi aniq belgilangan to'lqin paketi shaklida tark etishini tasavvur qilishingiz mumkin, keyin nurni ajratuvchi bilan uchrashgandan so'ng, u ikki qismga bo'linadi, ulardan biri splitterdan aks ettiriladi, ikkinchisi esa u orqali, masalan, perpendikulyar yo'nalishda uzatiladi. Ikkalasida ham biz to'lqin funksiyasini birinchi nur ajratgichda ikki qismga bo'lishga majbur qildik ... 1-aksioma: kvant bo'linmaydi. Kvantning to'lqin uzunligidan tashqaridagi yarmi haqida gapiradigan odamni men kvant holatining har bir o'zgarishi bilan yangi koinotni yaratadigan odamdan kam bo'lmagan shubha bilan qabul qilaman. Aksioma 2: foton o'z traektoriyasini o'zgartirmaydi va agar u o'zgargan bo'lsa, bu fotonning elektron tomonidan qayta emissiyasidir. Chunki kvant elastik zarracha emas va u sakrab chiqadigan hech narsa yo'q. Ba'zi sabablarga ko'ra, bunday tajribalarning barcha ta'riflarida, bu ikki narsa ta'riflangan ta'sirlardan ko'ra asosiyroq ma'noga ega bo'lsa-da, eslatib o'tishdan qochadi. Men Penrose nima uchun bunday deganini tushunmayapman, u kvantning bo'linmasligi haqida bilmay qolishi mumkin emas, bundan tashqari, u buni ikki tomonlama tavsifda eslatib o'tgan. Bunday mo''jizaviy holatlarda, hali ham asosiy aksiomalar doirasida qolishga harakat qilish kerak va agar ular tajriba bilan qandaydir ziddiyatga tushib qolsa, bu metodologiya va talqin haqida ko'proq o'ylash uchun sababdir.
Keling, hech bo'lmaganda kvant olamining matematik modeli sifatida kvant holati bir muncha vaqt to'lqin funktsiyasi shaklida rivojlanib, odatda kosmos bo'ylab "qoralangan" (lekin mumkin bo'lgan) bu qiziq tavsifni qabul qilaylik. ko'proq cheklangan hududga e'tibor qaratish) va keyin o'lchov amalga oshirilganda, bu holat mahalliylashtirilgan va aniq belgilangan narsaga aylanadi.
Bular. ular bir zumda o'zaro o'zgarish ehtimoli bilan bir necha yorug'lik yiliga tarqalish ehtimoli haqida jiddiy gapirishadi. Buni faqat mavhum tarzda taqdim etish mumkin - har bir tomonda rasmiylashtirilgan tavsifning saqlanishi sifatida, lekin kvant tabiati bilan ifodalangan ba'zi bir real shaxs shaklida emas. Bu erda matematik formalizmlar mavjudligining haqiqati haqidagi g'oyaning aniq davomiyligi mavjud.

Shuning uchun ham men Penrouzni ham, boshqa shunga o'xshash istiqbolli fiziklarni ham, ularning obro'-e'tiboriga qaramay, juda shubha bilan qabul qilaman ...

S.Vaynbergning “Yakuniy nazariyaning orzulari” kitobida:
Kvant mexanikasi falsafasi uning haqiqiy qo'llanilishiga shu qadar ahamiyatsizki, o'lchovning ma'nosi haqidagi barcha chuqur savollar aslida qonunlar bilan boshqariladigan dunyoda yaratilgan tilimizning nomukammalligidan kelib chiqqan bo'sh, deb gumon qila boshlaydi. klassik fizika.

Maqolada mahalliylik nima va nima uchun u kvant dunyosida emas? , bu erda muammo RCC xodimi va Kalgari universiteti professori Aleksandr Lvovskiyning so'nggi voqealari asosida umumlashtiriladi:
Kvant nolokalligi faqat kvant mexanikasining Kopengagen talqini doirasida mavjud. Unga ko'ra, kvant holati o'lchanganda, u qulab tushadi. Agar biz ko'p dunyo talqinini asos qilib olsak, bu holatni o'lchash faqat superpozitsiyani kuzatuvchiga beradi, demak, nolokallik yo'q. Bu shunchaki kuzatuvchining kvant chizig'ining qarama-qarshi uchida joylashgan zarracha bilan chigallashgan holatga kirganini "bilmagan" illyuziyasi.

Maqola va uning mavjud muhokamasidan ba'zi xulosalar.
Hozirgi vaqtda turli darajadagi murakkablikning ko'plab talqinlari mavjud bo'lib, ular nafaqat chalkashlik va boshqa "mahalliy bo'lmagan ta'sirlar" fenomenini, balki ushbu hodisalarning tabiati (mexanizmlari) haqidagi taxminlarni tasvirlashga harakat qilmoqdalar - ya'ni. gipotezalar s. Bundan tashqari, ushbu mavzu bo'yicha hech narsani tasavvur qilishning iloji yo'qligi va faqat ma'lum bir rasmiylashtirishlarga tayanish mumkinligi haqidagi fikr ustunlik qiladi.
Biroq, xuddi shu rasmiylashtirishlar, taxminan bir xil ishonchlilik bilan, tarjimon xohlagan narsani ko'rsatishi mumkin, har safar kvant noaniqligida yangi koinotning paydo bo'lishini tasvirlashgacha. Va bunday daqiqalar kuzatish paytida paydo bo'lganligi sababli, ongni olib kelish kvant hodisalarining bevosita ishtirokchisiga o'xshaydi.
Batafsil asoslash uchun - nima uchun bu yondashuv mutlaqo noto'g'ri ko'rinadi - Evristika maqolasiga qarang.
Shunday qilib, har safar keyingi ajoyib matematik ikkita mutlaqo boshqa hodisaning matematik tavsifining o'xshashligiga asoslanib, tabiatning birligiga o'xshash narsani isbotlay boshlaydi (masalan, bu Kulon qonuni va Nyutonning tortishish qonuni bilan jiddiy tarzda amalga oshiriladi) yoki Kvant chalkashligini maxsus "o'lchov" ga uning haqiqiy timsolini (yoki er yuzidagi rasmiyatchilikda meridianlarning mavjudligini) ko'rsatmasdan "tushuntiring", men uni tayyor saqlayman :)