Кванттық механикалық шиеленістің ашылуы. Қарапайым сөзбен айтқанда кванттық түйісу

Ағаштардың алтын күзгі жапырақтары жарқырайды. Сәулелер кешкі күнжіңішкерілген төбелеріне тиді. Жарық бұтақтарды жарып өтіп, университет «лагерьінің» қабырғасында жыпылықтаған оғаш фигуралар көрінісін жасады.

Хиароскюро ойынын тамашалаған сэр Гамильтонның ойлы көзқарасы баяу сырғып кетті. Ирландиялық математиктің басында ойлардың, идеялардың және қорытындылардың нағыз балқыту қазаны жүріп жатты. Ол Ньютон механикасын қолданып көптеген құбылыстарды түсіндіру қабырғадағы көлеңкелердің ойыны, фигураларды алдамшы түрде бір-бірімен қиыстыру және көптеген сұрақтарды жауапсыз қалдыру сияқты екенін жақсы түсінді. «Мүмкін бұл толқын... немесе бөлшектер ағыны шығар» деп ойлады ғалым, «немесе жарық екі құбылыстың да көрінісі. Көлеңке мен жарықтан өрілген фигуралар сияқты».

Кванттық физиканың басталуы

Ұлы адамдарды бақылап, бүкіл адамзат эволюциясының бағытын өзгертетін ұлы идеялардың қалай дүниеге келгенін түсінуге тырысу қызықты. Гамильтон кванттық физиканың бастауында тұрғандардың бірі. Елу жылдан кейін, ХХ ғасырдың басында көптеген ғалымдар элементар бөлшектерді зерттеді. Алған білімдері қарама-қайшы және жинақталмаған. Дегенмен, алғашқы бұлдыр қадамдар жасалды.

ХХ ғасырдың басындағы микроәлемді түсіну

1901 жылы атомның бірінші моделі ұсынылды және оның сәйкессіздігі кәдімгі электродинамика позициясынан көрсетілді. Дәл осы кезеңде Макс Планк пен Нильс Бор атомның табиғаты туралы көптеген еңбектер жариялады. Олардың атомның құрылымы туралы толық түсінігі болғанымен, болған жоқ.

Бірнеше жылдан кейін, 1905 жылы аз танымал неміс ғалымы Альберт Эйнштейн жарық квантының екі күйде - толқындық және корпускулалық (бөлшек) болуы мүмкіндігі туралы баяндамасын жариялады. Оның жұмысында үлгінің сәтсіздікке ұшырау себебін түсіндіру үшін дәлелдер келтірілді. Алайда Эйнштейннің көзқарасы атом моделі туралы ескі түсінікпен шектелді.

Нильс Бор мен оның әріптестерінің көптеген жұмыстарынан кейін 1925 жылы жаңа бағыт - кванттық механика сияқты нәрсе дүниеге келді. «Кванттық механика» жалпы тіркесі отыз жылдан кейін пайда болды.

Кванттар және олардың ерекшеліктері туралы не білеміз?

Бүгінгі таңда кванттық физика біршама алға шықты. Көптеген әртүрлі құбылыстар ашылды. Бірақ біз шынымен не білеміз? Жауапты бір заманауи ғалым ұсынады. «Сіз кванттық физикаға сене аласыз немесе оны түсінбеуіңізге болады», - бұл туралы өзіңіз ойлап көріңіз. Бөлшектердің кванттық шиеленісуі сияқты құбылысты атап өту жеткілікті болады. Бұл құбылыс әкелді ғылыми дүниетолық аң-таң күйге түседі. Одан да үлкен сілкініс - пайда болған парадокс Эйнштейнмен үйлеспейді.

Фотондардың кванттық шиеленісуінің әсері алғаш рет 1927 жылы Бесінші Солвей конгресінде талқыланды. Нильс Бор мен Эйнштейн арасында қызу пікірталас туды. Кванттық шиеленістің парадоксы материалдық дүниенің мәнін түсінуді толығымен өзгертті.

Барлық денелер элементар бөлшектерден тұратыны белгілі. Осыған сәйкес кванттық механиканың барлық құбылыстары кәдімгі әлемде көрініс табады. Нильс Бор егер біз Айға қарамасақ, онда ол жоқ деген. Эйнштейн мұны негізсіз деп санады және объект бақылаушыдан тәуелсіз өмір сүреді деп есептеді.

Кванттық механиканың мәселелерін зерттегенде оның механизмдері мен заңдары өзара байланысты және классикалық физикаға бағынбайтынын түсіну керек. Ең даулы саланы – бөлшектердің кванттық түйісуін түсінуге тырысайық.

Кванттық түйісу теориясы

Алдымен, кванттық физика кез келген нәрсені ашуға болатын түбі жоқ құдық сияқты екенін түсінген жөн. Өткен ғасырдың басындағы кванттық шиеленіс құбылысын Эйнштейн, Бор, Максвелл, Бойл, Белл, Планк және басқа да көптеген физиктер зерттеді. Бүкіл ХХ ғасырда дүние жүзіндегі мыңдаған ғалымдар мұны белсенді түрде зерттеп, тәжірибелер жасады.

Дүние физиканың қатаң заңдарына бағынады

Неліктен кванттық механиканың парадокстарына мұндай қызығушылық? Бұл өте қарапайым: біз мойынсұнып өмір сүреміз белгілі бір заңдар физикалық әлем. Тағдырды «айнап өту» мүмкіндігі сиқырлы есікті ашады, оның артында бәрі мүмкін болады. Мысалы, «Шредингер мысығы» концепциясы материяны басқаруға әкеледі. Сондай-ақ кванттық шиеленіс нәтижесінде пайда болатын ақпаратты телепортациялау мүмкін болады. Ақпаратты беру қашықтығына қарамастан лезде болады.
Бұл мәселе әлі зерттелу үстінде, бірақ оң үрдіс бар.

Аналогия және түсіну

Кванттық шиеленістің ерекшелігі неде, оны қалай түсінуге болады және ол болған кезде не болады? Оны анықтауға тырысайық. Мұны істеу үшін сізге қандай да бір ойлау экспериментін жүргізу қажет болады. Қолдарыңызда екі қорап бар деп елестетіңіз. Олардың әрқайсысында жолағы бар бір шар бар. Енді біз ғарышкерге бір қорапты береміз, ол Марсқа ұшады. Қорапты ашып, доптағы жолақ көлденең екенін көргенде, басқа қораптағы доп автоматты түрде тік жолаққа ие болады. Бұл кванттық шиеленіс болады қарапайым сөзбен айтқандаөрнектеледі: бір объект басқасының орнын алдын ала анықтайды.

Дегенмен, бұл тек үстірт түсініктеме деп түсіну керек. Кванттық шиеленісті алу үшін бөлшектердің егіздер сияқты шығу тегі бірдей болуы керек.

Егер сізден бұрын біреудің кем дегенде біреуін қарау мүмкіндігі болса, эксперимент бұзылатынын түсіну өте маңызды.

Кванттық шиеленісті қай жерде қолдануға болады?

Кванттық түйісу принципі ақпаратты үлкен қашықтыққа лезде жіберу үшін пайдаланылуы мүмкін. Мұндай тұжырым Эйнштейннің салыстырмалылық теориясына қайшы келеді. Онда қозғалыстың максималды жылдамдығы жарыққа ғана тән - секундына үш жүз мың шақырым. Ақпараттың мұндай тасымалдануы физикалық телепортацияның болуына мүмкіндік береді.

Дүниедегі барлық нәрсе ақпарат, соның ішінде материя. Кванттық физиктер осындай қорытындыға келді. 2008 жылы теориялық мәліметтер базасына сүйене отырып, жай көзбен кванттық шиеленісті көруге мүмкіндік туды.

Бұл тағы да біздің ұлы жаңалықтар – кеңістік пен уақыт қозғалысының табалдырығында тұрғанымызды аңғартады. Ғаламдағы уақыт дискретті, сондықтан үлкен қашықтыққа лездік қозғалыс әртүрлі уақыт тығыздықтарына кіруге мүмкіндік береді (Эйнштейн мен Бор гипотезаларына негізделген). Мүмкін болашақта бұл бүгінгі ұялы телефон сияқты шындыққа айналар.

Этердинамика және кванттық шиеленіс

Кейбір жетекші ғалымдардың пікірінше, кванттық шиеленіс кеңістіктің эфир түрі – қара затпен толтырылуымен түсіндіріледі. Кез келген элементар бөлшек, біз білетіндей, толқын және корпускула (бөлшек) түрінде болады. Кейбір ғалымдар барлық бөлшектер қараңғы энергияның «кенепінде» орналасқан деп санайды. Мұны түсіну оңай емес. Оны басқа жолмен - ассоциация арқылы анықтауға тырысайық.

Өзіңізді теңіз жағасында елестетіңіз. Жеңіл жел және әлсіз жел. Сіз толқындарды көріп тұрсыз ба? Ал бір жерде, күн сәулесінің шағылыстарында желкенді қайық көрінеді.
Кеме біздің қарапайым бөлшек, ал теңіз эфир (қараңғы энергия) болады.
Теңіз көрінетін толқындар мен су тамшылары түрінде қозғалыста болуы мүмкін. Сол сияқты барлық элементар бөлшектер жай теңіз (оның ажырамас бөлігі) немесе жеке бөлшек – тамшы болуы мүмкін.

Бұл жеңілдетілген мысал, бәрі біршама күрделірек. Бақылаушының қатысуынсыз бөлшектер толқын түрінде болады және белгілі бір орны болмайды.

Ақ желкенді қайық - бұл теңіз суының бетінен және құрылымынан ерекшеленетін нысан; Дәл осылай энергия мұхитында «шыңдар» бар, оларды біз әлемнің материалдық бөлігін қалыптастырған бізге белгілі күштердің көрінісі ретінде қабылдай аламыз.

Микроәлем өз заңдарымен өмір сүреді

Егер элементар бөлшектердің толқын түрінде болатынын ескерсек, кванттық шиеленіс принципін түсінуге болады. Белгілі бір орны мен сипаттамалары жоқ, екі бөлшек те энергия мұхитында тұрады. Бақылаушы пайда болған сәтте толқын қол тигізетін нысанға «айналады». Екінші бөлшек тепе-теңдік жүйесін бақылай отырып, қарама-қарсы қасиеттерге ие болады.

Сипатталған мақала кванттық әлемді қысқаша ғылыми сипаттауға бағытталмаған. Рефлексия мүмкіндігі қарапайым адамұсынылған материалдың қолжетімділігіне негізделген.

Бөлшектердің физикасы элементар бөлшектің спиніне (айналуына) негізделген кванттық күйлердің түйісуін зерттейді.

Ғылыми тілде (жеңілдетілген) – кванттық түйісу әртүрлі спиндермен анықталады. Объектілерді бақылау процесінде ғалымдар тек екі айналдыру болуы мүмкін екенін көрді - бойымен және көлденеңінен. Бір қызығы, басқа позицияларда бөлшектер бақылаушыға «қоймайды».

Жаңа гипотеза – дүниеге жаңа көзқарас

Микроәлемді – элементар бөлшектер кеңістігін зерттеу көптеген гипотезалар мен болжамдарды тудырды. Кванттық шиеленістің әсері ғалымдарды кванттық микроторлардың қандай да бір түрі бар екендігі туралы ойлауға итермеледі. Олардың пікірінше, әрбір түйінде – қиылысу нүктесінде – кванттық болады. Барлық энергия интегралдық тор болып табылады, ал бөлшектердің көрінісі мен қозғалысы тек тордың түйіндері арқылы мүмкін болады.

Мұндай тордың «терезесінің» өлшемі өте кішкентай және заманауи жабдықпен өлшеу мүмкін емес. Дегенмен, бұл гипотезаны растау немесе жоққа шығару үшін ғалымдар фотондардың кеңістіктік кванттық тордағы қозғалысын зерттеуге шешім қабылдады. Мәселе мынада, фотон түзу немесе зигзаг түрінде қозғала алады - тордың диагоналы бойымен. Екінші жағдайда, үлкенірек қашықтықты басып, ол көбірек энергия жұмсайды. Тиісінше, ол түзу сызықта қозғалатын фотоннан ерекшеленеді.

Уақыт өте келе біз кеңістіктік кванттық торда өмір сүретінімізді білетін шығармыз. Немесе ол дұрыс емес болып шығуы мүмкін. Дегенмен, бұл тордың бар болу мүмкіндігін көрсететін кванттық түйісу принципі.

Сөйлессек қарапайым тілде, онда гипотетикалық кеңістіктік «текшеде» бір тұлғаның анықтамасы екіншісінің айқын қарама-қарсы мағынасын алып жүреді. Бұл кеңістік – уақыт құрылымын сақтау принципі.

Эпилог

Кванттық физиканың сиқырлы және жұмбақ әлемін түсіну үшін соңғы бес жүз жылдағы ғылымның дамуына мұқият назар аударған жөн. Бұрын Жер шар тәрізді емес, жалпақ деп есептелді. Оның себебі түсінікті: егер оның пішінін дөңгелек етіп алсаңыз, онда су мен адамдар шыдай алмайды.

Көріп отырғанымыздай, мәселе барлығына толық көзқарастың жоқтығында болды белсенді күштер. Бұл мүмкін қазіргі ғылымКванттық физиканы түсіну үшін барлық әсер етуші күштерді көру жеткіліксіз. Көрудегі олқылықтар қарама-қайшылықтар мен парадокстар жүйесін тудырады. Мүмкін кванттық механиканың сиқырлы әлемінде қойылған сұрақтарға жауаптар бар шығар.

Альберт Эйнштейн бөлшектер арасындағы «қорқынышты» ұзақ қашықтықтағы байланысқа таң қалғанда, ол өзінің бөлшектері туралы ойлаған жоқ. жалпы теориясалыстырмалылық. Эйнштейннің ежелден келе жатқан теориясы массивтік заттар ұлпаны деформациялағанда ауырлық күшінің қалай пайда болатынын сипаттайды...

Альберт Эйнштейн бөлшектер арасындағы «қорқынышты» ұзақ қашықтықтағы байланысқа таң қалғанда, ол өзінің жалпы салыстырмалылық теориясы туралы ойлаған жоқ. Эйнштейннің ежелгі теориясы массивтік нысандар кеңістік пен уақыт тінін бұзған кезде гравитацияның қалай пайда болатынын сипаттайды. Кванттық түйісу, Эйнштейндік қорқыныштың қорқынышты көзі ауырлық күшіне аз әсер ететін ұсақ бөлшектерді қамтиды. Шаңның бір бөлшегі матрасты субатомдық бөлшек кеңістікті иілгендей деформациялайды.

Дегенмен, теоретик физик Марк Ван Раамсдонк шиеленісу мен кеңістік уақытының шын мәнінде байланысты екеніне күдіктенеді. 2009 жылы ол шиеленіссіз кеңістік өзін ұстай алмайтынын есептеді. Ол кванттық түйісу ғарыштық уақыттың гобеленін біріктіретін ине екенін көрсететін қағаз жазды.

Көптеген журналдар оның жұмысын жариялаудан бас тартты. Бірақ жылдарға созылған алғашқы скептицизмнен кейін, шиеленіс кеңістік уақытты қалыптастырады деген идеяны зерттеу физикадағы ең ыстық тенденциялардың біріне айналды.

«Физиканың терең негіздерінен бәрі ғарыштың шиеленісіп жатқанын көрсетеді», - дейді Джон Прескилл, Калтехте физик теоретик.

2012 жылы қара құрдымның ішіндегі және сыртындағы түйіскен бөлшектердің парадоксын көрсететін тағы бір арандатушылық қағаз пайда болды. Бір жылдан аз уақыт өткен соң, осы саланың екі сарапшысы түбегейлі шешімді ұсынды: құрт тесіктерімен байланыстырылған бөлшектер, Эйнштейн бастаған ғарыштық-уақыт туннельдері, олар қазір ғылыми фантастикадағы сияқты физика журналдарында жиі пайда болады. Егер бұл болжам дұрыс болса, шиеленісу Эйнштейн ойлаған қорқынышты ұзақ қашықтықты байланыс емес, бірақ ғарыштағы алыс нүктелерді байланыстыратын өте нақты көпір.

Көптеген ғалымдар бұл идеяларды назар аударуға тұрарлық деп санайды. IN соңғы жылдарБір-бірімен байланыссыз болып көрінетін мамандықтардың физиктері осы шатасудың, ғарыштың және құрт тесіктерінің өрісінде жиналды. Бір кездері қатесіз кванттық компьютерлерді құруға назар аударған ғалымдар енді ғаламның өзі күрделі түйіспелер желісінде кеңістік уақытын үнсіз бағдарламалайтын кванттық компьютер ме деген сұраққа жауап беруде. Университет қызметкері Ван Раамсдонк: «Барлығы керемет дамып келеді», - дейді. Британдық КолумбияВанкуверде.

Физиктер ғарыштық уақыт пен шиеленістің бұл үйлесімі оларды қайда апаратынына үлкен үміт артады. Жалпы салыстырмалылық кеңістік уақыт қалай жұмыс істейтінін тамаша сипаттайды; жаңа зерттеулер ғарыштық уақыттың қайдан келетінін және кванттық механикамен басқарылатын ең кішкентай масштабта қалай көрінетінін көрсететін перделерді көтеруі мүмкін. Шатасу бұл әлі бір-бірінен айырмашылығы жоқ өрістерді кванттық гравитация теориясына біріктіретін құпия ингредиент болуы мүмкін, бұл ғалымдарға қара тесік ішіндегі жағдайларды және ғарыштан кейінгі алғашқы сәттердегі ғаламның күйін түсінуге мүмкіндік береді. Үлкен жарылыс.

Голограммалар мен сорпа банкалары

Ван Раамсдонктың 2009 жылғы эпифаниясы ауадан жүзеге аспады. Ол голографиялық принципке негізделген, кеңістіктің көлемін шектейтін шекара оның ішіндегі барлық ақпаратты қамтуы мүмкін деген идея. Егер голографиялық принципті қолдансақ күнделікті өмір, содан кейін білуге ​​құмар қызметкер кеңседегі барлық нәрсені - қағаздар дестелерін, отбасылық фотосуреттерді, бұрыштағы ойыншықтарды, тіпті компьютердің қатты дискідегі файлдарды - тек төртбұрышты кеңсенің сыртқы қабырғаларына қарау арқылы тамаша қалпына келтіре алады.

Қабырғалардың екі өлшемді, ал кеңсе интерьерінің үш өлшемі бар екенін ескерсек, бұл идея қайшы. Бірақ 1997 жылы Гарвардтың сол кездегі тізбек теоретигі Хуан Малдасена голографиялық принцип ғалам туралы нені аша алатыны туралы қызықты мысал келтірді.

Ол гравитация басым кеңістік уақытына ұқсайтын анти-де Ситтер кеңістігінен бастады, бірақ бірқатар оғаш атрибуттары бар. Ол белгілі бір жерде шығарылған жарық жарқырауы пайда болған жерден қайта оралатындай етіп қисық. Ғалам кеңейіп жатқанымен, анти-де Ситтер кеңістігі созылмайды немесе қысылмайды. Осындай ерекшеліктерге байланысты төрт өлшемді (үш кеңістіктік және бір уақытша) анти-де-Ситтер кеңістігінің бір бөлігін үш өлшемді шекарамен қоршауға болады.

Малдасена анти-де Ситтер кеңістік-уақытының цилиндріне жүгінді. Цилиндрдің әрбір көлденең кесіндісі оның кеңістігінің күйін білдіреді қазір, ал цилиндрдің тік өлшемі уақытты білдіреді. Малдацена өз цилиндрін голограмма жиегімен қоршап алды; егер анти-де Ситтер кеңістігі сорпа құты болса, онда шекара жапсырма болар еді.

Бір қарағанда, бұл шекараның (жапсырманың) цилиндрді толтыруға ешқандай қатысы жоқ сияқты. Шекара «жапсырма», мысалы, гравитация емес, кванттық механика ережелерін сақтайды. Дегенмен, гравитация «сорпаның» ішіндегі кеңістікті сипаттайды. Малдацена заттаңба мен сорпаның бір нәрсе екенін куәландырды; шекарадағы кванттық өзара әрекеттесулер осы шекара қамтитын анти-де Ситтер кеңістігін тамаша сипаттайды.

«Екі теория мүлдем басқаша көрінеді, бірақ олар бір нәрсені сипаттайды», - дейді Прескилл.

Малдацена 2001 жылы голографиялық теңдеуге шиеленісті қосты. Ол әрқайсысында қара тесік бар екі сорпа банкасындағы кеңістікті елестетті. Содан кейін ол 1935 жылы Эйнштейн мен Натан Розен ұсынған құрт тесігі, кеңістік-уақыт арқылы туннель арқылы қара тесіктерді байланыстыратын қолдан жасалған шыныаяқ телефонының баламасын жасады. Малдасена банка жапсырмаларында осы кеңістік-уақыт қатынасының баламасын жасау жолын іздеді. Оның түсінген айласы – шатасу.

Құрт тесігі сияқты, кванттық шиеленіс айқын байланысы жоқ нысандарды байланыстырады. Кванттық әлем – бұлыңғыр орын: электрон бір уақытта екі бағытта, суперпозиция күйінде, өлшеулер нақты жауап бергенше айнала алады. Бірақ егер екі электрон шатасып қалса, біреуінің спинін өлшеу экспериментаторға екінші электронның спинін білуге ​​мүмкіндік береді, тіпті серіктес электрон суперпозиция күйінде болса да. Бұл кванттық байланыс электрондар метрмен, километрмен немесе жарық жылдарымен бөлінген жағдайда да сақталады.

Малдацена бір жапсырмадағы бөлшектерді басқа бөлшектермен шатастыру арқылы банкалардың құрт тесігі байланысын кванттық механикалық түрде тамаша сипаттауға болатынын көрсетті. Голографиялық принцип контекстінде түйісу кеңістік уақыттың физикалық байланысқан бөліктеріне тең.

Кеңістікпен байланыстырудың осы байланысынан шабыттанған Ван Раамсдонк кеңістік уақытын қалыптастыруда шиеленістің қаншалықты үлкен рөл атқаратыны туралы ойлады. Ол кванттық сорпа құтысындағы ең таза жапсырманы елестетті: ақ, анти-де Ситтер кеңістігінің бос дискісіне сәйкес келеді. Бірақ ол кванттық механиканың принциптері бойынша бос кеңістік ешқашан толығымен бос болмайтынын білді. Ол қалқып, жоғалып кететін жұп бөлшектермен толтырылған. Осылайша ұшқыр бөлшектер шатастырылады.

Осылайша, Ван Раамсдонк голографиялық жапсырмаға ойдан шығарылған биссектриса сызып, содан кейін жапсырманың бір жартысындағы бөлшектер мен екінші жағындағы бөлшектер арасындағы кванттық шиеленісті математикалық жолмен үзді. Ол анти-де Ситтер кеңістігінің сәйкес дискі екіге бөліне бастағанын анықтады. Шатастырылған бөлшектер кеңістік пен уақыттың матасын ұстап тұрған ілмек болғандай; оларсыз кеңістік уақыт ыдырайды. Ван Раамсдонк шиеленісу дәрежесін төмендеткен сайын, бөлінген аймақтармен байланысқан кеңістік бөлігі сағыздан созылған резеңке жіп сияқты жұқа болды.

«Бұл мені кеңістіктің болуы шиеленістің болуымен басталады деп ойлауға мәжбүр етті».

Бұл батыл талап болды және Ван Раамсдонктың 2010 жылы «Жалпы салыстырмалылық және гравитация» журналында жарияланған жұмысына елеулі назар аудару үшін уақыт қажет болды. Қызығушылық оты 2012 жылы Санта-Барбарадағы Калифорния университетінің төрт физиктері оқиға көкжиегі, қара құрдымның қайтып оралмайтын нүктесі туралы дәстүрлі даналыққа қарсы қағаз жазған кезде тұтанды.

Брандмауэрдің артындағы шындық

1970-жылдары физик-теоретик Стивен Хокинг оқиға көкжиегінде Ван Раамсдонк кейінірек оның кванттық шекарасында талдаған түрдегі түйіскен бөлшектердің жұптары ыдырауы мүмкін екенін көрсетті. Біреуі қара тесікке түседі, ал екіншісі Хокинг сәулеленуімен бірге қашып кетеді. Бұл процесс бірте-бірте қара құрдымның массасын жеп, ақырында оның өліміне әкеледі. Бірақ егер қара тесіктер жоғалып кетсе, оның ішіне түскен барлық нәрселердің жазбасы да солай болуы керек. Кванттық теория ақпаратты жоюға болмайтынын айтады.

1990-шы жылдарға қарай бірнеше теориялық физиктер, соның ішінде Стэнфордтың Леонард Сусскинд бұл мәселені шешуді ұсынды. Иә, олар материя мен энергия қара тесікке түседі деді. Бірақ сыртқы бақылаушы тұрғысынан бұл материал ешқашан оқиға көкжиегін кесіп өтпейді; ол шетінен тепе-теңдікті ұстап тұрған сияқты. Нәтижесінде оқиға көкжиегі қара құрдым ішіндегі кеңістік туралы барлық ақпаратты қамтитын голографиялық шекараға айналады. Ақырында, қара құрдым буланған кезде, бұл ақпарат Хокинг сәулесі түрінде шығады. Негізінде, бақылаушы бұл сәулеленуді жинап, қара құрдымның ішкі бөлігі туралы барлық ақпаратты қалпына келтіре алады.

2012 жылғы мақалада физиктер Ахмед Альмхеири, Дональд Маролф, Джеймс Салли және Джозеф Полчинский суретте бірдеңе дұрыс емес екенін айтты. Қара дырдың ішіндегі басқатырғыштарды біріктіруге тырысатын бақылаушы үшін басқатырғыштың барлық жеке бөліктері - Хокинг сәулелену бөлшектері - бір-бірімен шатасуы керек. Сондай-ақ, әрбір Хокинг бөлшектері қара тесікке түскен өзінің бастапқы серіктесімен шатастырылуы керек.

Өкінішке орай, шатасудың өзі жеткіліксіз. Кванттық теория қара құрдымның сыртындағы барлық бөлшектердің арасында шиеленісу болуы үшін сол бөлшектердің қара тесік ішіндегі бөлшектермен шатасуын болдырмау керек деп айтады. Сонымен қатар, физиктер шиеленістердің бірінің жарылуы оқиға көкжиегінде өтпейтін энергетикалық қабырға, брандмауэр деп аталатынын тудыратынын анықтады.

Көптеген физиктер қара тесіктердің ішіне кіруге тырысатын кез келген нәрсені буландыратынына күмәнданды. Бірақ брандмауэрдің болу мүмкіндігінің өзі алаңдатарлық ойлар тудырады. Физиктер бұған дейін қара құрдым ішіндегі кеңістіктің қандай болатыны туралы сұрақ қойған болатын. Енді олар қара тесіктердің мұндай «ішінде» бар-жоғын білмей отыр. Барлығы отставкаға кеткендей болды, деп атап өтті Прескилл.

Бірақ Сускинд өзі отставкаға кеткен жоқ. Ол ақпараттың қара құрдым ішінде жоғалып кетпейтінін дәлелдеуге тырысты; бүгін ол брандмауэр идеясының қате екеніне сенімді, бірақ оны әлі дәлелдей алмады. Бір күні ол Малдасенадан жұмбақ хат алды: «Онда көп нәрсе жоқ еді», - дейді Сусскинд. - Тек ER = EPR.” Қазір Принстондағы Білімді жетілдіру институтында жұмыс істейтін Малдасена 2001 жылы сорпа банкаларымен жұмысы туралы ой елегінен өткізіп, құрт саңылаулары брандмауэр проблемасынан туындаған шатасуды шеше ала ма деп ойлады. Сасскинд бұл идеяны тез қабылдады.

2013 жылы неміс Fortschritte der Physik журналында жарияланған мақалада Малдасена мен Сусскинд құрт тесігі - техникалық тұрғыдан Эйнштейн-Розен көпірі немесе ER - кванттық шиеленістің кеңістік-уақыт эквиваленті екенін айтты. (ЭПР Эйнштейн-Подольский-Розен тәжірибесіне сілтеме жасайды, ол мифологиялық кванттық шиеленісті жоюға тиіс). Бұл Хокинг радиациясының әрбір бөлшегі бастапқыдан қаншалықты алыс болса да, кеңістік уақыт арқылы қысқа жол арқылы қара құрдымның ішкі бөлігімен тікелей байланысты дегенді білдіреді.

«Егер сіз құрт тесігінен өтсеңіз, алыстағы нәрселер соншалықты алыс емес болып шығады», - дейді Сусскинд.

Сусскинд пен Малдасена Хокингтің барлық бөлшектерін жинап, қара тесікке құлағанша біріктіруді ұсынды. Бұл қара тесік шиеленіскен болар еді, яғни құрт тесігі арқылы бастапқы қара тесікке қосылған. Бұл трюк Хокинг бөлшектерінің шатастырылған шатасуын - қара тесікпен және бір-бірімен парадоксалды түрде шатастырылған - құрт тесігі арқылы қосылған екі қара тесікке айналдырды. Шатасудың шамадан тыс жүктелуі шешілді және брандмауэр мәселесі шешілді.

Барлық ғалымдар ER = EPR тобына секірген жоқ. Сусскинд пен Малдацена құрт саңылаулары мен түйіспелердің баламалылығын дәлелдеу үшін әлі де көп жұмыс істеу керек екенін мойындайды. Бірақ брандмауэр парадоксының салдары туралы ойланғаннан кейін, көптеген физиктер қара құрдым ішіндегі кеңістік уақыт оның бар болуы сыртқы радиациямен араласуға міндетті екендігімен келіседі. Бұл маңызды түсінік, деп атап өтті Прескилл, өйткені бұл сонымен бірге ғаламдағы кеңістік-уақыттың бүкіл құрылымы, соның ішінде біз алып жатқан патч кванттық қорқыныштың өнімі екенін білдіреді.

Ғарыштық компьютер

Ғалам кеңістік уақытты шиеленісу арқылы құрастырады деп айту бір нәрсе; Ғаламның мұны қалай жасайтынын көрсету мүлдем басқа. Прескилл және оның әріптестері осы қиын тапсырманы қолға алып, ғарышты орасан зор кванттық компьютер ретінде қарастыруды ұйғарды. Жиырма жылға жуық уақыт бойы ғалымдар дәстүрлі компьютерлер шеше алмайтын мәселелерді шешу үшін фотондар немесе кішкентай чиптер сияқты шиеленіскен элементтерде кодталған ақпаратты пайдаланатын кванттық компьютерлерді құрумен айналысты. Preskill командасы осы күш-жігерден алынған білімді сорпаның ішіндегі жеке бөлшектердің күрделі толтырылған жапсырмада қалай көрінетінін болжау үшін пайдаланады.

Кванттық компьютерлер сақтау құралы ретінде күйлердің суперпозициясында орналасқан құрамдастарды пайдалану арқылы жұмыс істейді - олар бір уақытта нөлдер мен бірліктер болуы мүмкін. Бірақ суперпозиция жағдайы өте нәзік. Артық жылу, мысалы, күйді және ондағы барлық кванттық ақпаратты бұзуы мүмкін. Прескилл кітаптың жыртылған беттерімен салыстыратын бұл ақпарат жоғалтулары сөзсіз болып көрінеді.

Бірақ физиктер бұған кванттық қатені түзету хаттамасын жасау арқылы жауап берді. Кванттық биттерді сақтау үшін бір бөлшекке сенудің орнына, ғалымдар деректерді бірнеше шатасқан бөлшектер арасында бөліседі. Кванттық қателерді түзету тілінде жазылған кітап бос сөзге толы болар еді, дейді Прескилл, бірақ оның барлық мазмұнын тіпті жарты беттері жоқ болса да қалпына келтіруге болады.

Соңғы жылдары кванттық қателерді түзетуге көп көңіл бөлінді, бірақ Прескилл мен оның әріптестері табиғат бұл жүйені бұрыннан ойлап тапты деп күдіктенеді. Маусым айында, в ЖурналЖоғары энергия физикасының докторы Прескилл және оның командасы голографиялық шекарадағы көптеген бөлшектердің шиеленісуі анти-де-Ситтер кеңістігінде тартылыс күшімен тартылатын бір бөлшекті қалай тамаша сипаттайтынын көрсетті. Малдасена бұл тұжырым әкелуі мүмкін дейді жақсырақ түсінуголограмма оны қоршап тұрған кеңістік-уақыттың барлық бөлшектерін қалай кодтайды.

Физиктер олардың ойлауының шындыққа сәйкес келуі үшін ұзақ жол бар екенін мойындайды. Анти-де Ситтер кеңістігі физиктерге нақты анықталған шекарамен жұмыс істеудің артықшылығын ұсынса да, Әлемде сорпа құтысында мұндай анық белгі жоқ. Кеңістіктегі кеңістік-уақыт матасы Үлкен жарылыстан бері кеңейді және оны жеделдететін қарқынмен жалғастыруда. Егер сіз ғарышқа жарық шоғын жіберсеңіз, ол айналып кетпейді және қайта оралмайды; ол ұшады. «Қалай анықтау керек екені белгісіз голографиялық теорияБіздің Ғалам», - деп жазды Малдасена 2005 жылы. «Голограмманы қоюға ыңғайлы орын жоқ».

Дегенмен, бұл голограммалар, сорпа банкілері мен құрт саңылаулары қаншалықты таңқаларлық болса да, олар кванттық қорқыныш пен кеңістіктің геометриясын біріктіруге әкелетін перспективалы жолдар болуы мүмкін. Эйнштейн мен Розен құрт саңылаулары бойынша жұмысында мүмкін болатын кванттық салдарларды талқылады, бірақ олармен байланыс жасамады. ерте еңбектершатасу арқылы. Бүгінгі таңда бұл байланыс жалпы салыстырмалық теориясының кванттық механикасын кванттық гравитация теориясына біріктіруге көмектеседі. Осындай теориямен қаруланған физиктер материя мен энергия кеңістіктегі шексіз аз нүктеге сыйған кезде жас Әлемнің күйінің құпияларын аша алды.жарияланды

Кванттық шиеленіс (түйісу) – екі шатасқан бөлшек кеңістіктің әртүрлі аймақтарына бөлінгеннен кейін бір-бірімен ақпараттық байланыстың қандай да бір көрінісін сақтайды. Бір бөлшекке өлшеу жүргізе отырып, біз сол сәтте басқа бөлшектің күйін, бұл бөлшектер бір-бірінен қаншалықты алыс болса да, бірден анықтаймыз. Кванттық механиканың формализмі тұрғысынан бұл нәтижелер мінсіз, бірақ парасаттылықбұл қатаң түрде қайшы келеді, өйткені өлшеу кезінде бұл екі бөлшек енді өзара әрекеттеспейді және бірінші бөлшекке жасалған кез келген операциялар екінші бөлшектің күйіне әсер ете алмайды.

Кванттық шиеленістің ең әйгілі мысалы ЭПР парадоксы (Эйнштейн, Подольский және Розен) деп аталады - екі байланысқан фотон бөлу процесінде (бір-бірінен ұшады) ақпараттық байланыстың осындай ұқсастығын сақтайды. Осы уақытта кванттық күймысалы, бір фотонның поляризациясы басқа фотонға бірден берілуі мүмкін, ол бұл жағдайда біріншінің аналогы болады және керісінше. 1 фотонды қарастырайық. Өлшеу алдында анықталмаған поляризацияға ие фотон 1 өлшеу кезінде поляризацияны алады. Арнайы поляризациясы жоқ фотон 2 1-ші фотондағы өлшеу нәтижесіне параллельді поляризация күйіне проекцияланады. Бұл өте таңқаларлық, себебі фотон 2 сипаттамасындағы бұл өзгеріс фотондар арасындағы қашықтыққа қарамастан бірден болады. бірінші өлшеу кезінде. Бұл «жергілікті емес» деп аталатын сурет SRT-ге қайшы келеді, бірақ бір фотоннан екіншісіне нақты ақпарат берілмейді. Сондықтан EPR бөлшектері арасындағы берілетін (шартты) ақпаратты кейде «кванттық ақпарат» деп атайды.

2008 жылы Женева университетінің швейцариялық зерттеушілері 18 шақырым қашықтыққа шатастырылған фотондардың екі ағынын тарата алды. Басқа нәрселермен қатар, бұл бұрын қол жетімсіз дәлдікпен уақытты өлшеуге мүмкіндік берді. Нәтижесінде, егер қандай да бір жасырын әрекеттесу орын алса, онда оның таралу жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығынан кемінде 100 000 есе жоғары болуы керек екендігі анықталды. Төмен жылдамдықта уақыт кешігуі байқалады.

P.S. Мәтінді толық оқып, түсінбесеңіз, ренжімеңіз. Бұл сіздің ақыл-ойыңызбен бәрі жақсы екенін білдіреді.

Мәселенің философиялық жағына, түсіндіруге қатысты алдыңғы спикермен сәл келіспеймін. Кванттық шиеленіс – бұл нақты байланыс емес, әлдеқайда аз лездік. Ал кванттық теорияда локальды емес және SRT-мен қайшылықтар жоқ, оның үстіне ол SRT-ге салынған; Кванттық механиканың барлық оғаш құбылыстары әлемнің кванттық суретінен классикалық суретке көшуге тырысқанда, яғни «өлшеу» өтетін жерде пайда болады. Бұл нақты физиктер, әдетте, жай ғана назар аудармайтын Копенгагендік түсіндірудегі айқын кемшілік, өйткені оларға заттардың табиғаты туралы әңгіме айтудың қажеті жоқ, бірақ эксперименттің нәтижесін есептейді, бұл дұрыс көзқарас. Бірақ соған қарамастан, іс жүзінде бәрі шын мәнінде болғаннан сәл өзгеше.

Бұл аяқ киімге қатысты жағдайға ұқсас - егер менде сол жақ киім болса, мен сізде дұрыс екенін бірден түсінемін. Бұл «нақты» емес, аяқ киім арасындағы логикалық байланысқа байланысты. Сондықтан бұл байланысты жүзеге асыру үшін елді мекенді бұзудың қажеті жоқ. Бірақ! Кванттық механикада бұл әлдеқайда қулықпен жүреді, өйткені логика басқаша. Өйткені өлшеудің өзі де кванттық шиеленіс! Яғни, логикалық байланыс тек аяқ киімдер арасында ғана емес, сонымен бірге оларды «өлшеген» экспериментатордың күйлері арасында да пайда болады. Сол аяқ киім қазір «Мен сол аяқ киімім бар екенін білемін» күйімен байланысты. Ал сол жақ оң жаққа қисынды түрде жалғанғандықтан, екінші аяқ киімнің дұрыс екенін енді білдім. Бұл кәдімгі логика, тек кванттық механикада жүйе күйлердің қандай да бір қоспасында (суперпозициясында) болуы мүмкін (сол/оң + оң/сол), ал «өлшеуден» кейін сіз өзіңізді суперпозицияда (менің оң жақ, менің көршімнің) табасыз. солға + керісінше). Бұл сондай-ақ жалпы мағынаға қайшы келеді, бірақ локальдылықпен, себептілікпен, біртұтастықпен және физика тұратын басқа да принциптермен толықтай үйлесімді.

Егер сіз әлі кванттық физиканың ғажайыптарына таңданбаған болсаңыз, онда осы мақаладан кейін сіздің ойыңыз түбегейлі өзгеретіні сөзсіз. Бүгін мен кванттық шиеленістің не екенін айтамын, бірақ оның не екенін кез келген адам түсінуі үшін қарапайым сөздермен.

Шатасу сиқырлы байланыс ретінде

Микроәлемде болатын ерекше әсерлер анықталғаннан кейін ғалымдар қызықты теориялық болжамға келді. Ол кванттық теорияның негіздерінен дәл келді.

Өткенде мен электронның өте оғаш әрекет ететіні туралы айттым.

Бірақ кванттық, элементар бөлшектердің шиеленісуі жалпы алғанда кез келген жалпы түсінікке қайшы келеді және кез келген түсініктен асып түседі.

Егер олар бір-бірімен қарым-қатынаста болса, онда бөлінгеннен кейін олардың арасында сиқырлы байланыс қалады, тіпті олар кез келген, қаншалықты үлкен болса да, қашықтыққа бөлінген болса да.

Олардың арасындағы ақпарат бірден беріледі деген мағынада сиқырлы.

Кванттық механикадан белгілі болғандай, өлшеуге дейінгі бөлшек суперпозицияда болады, яғни ол бірден бірнеше параметрге ие, кеңістікте бұлыңғыр болады және нақты спиндік мәнге ие болмайды. Егер бұрын өзара әрекеттесетін жұп бөлшектердің біріне өлшеу жүргізілсе, яғни толқындық функцияның құлдырауы жасалса, екіншісі бұл өлшеуге бірден жауап береді. Және олардың арасындағы қашықтық маңызды емес. Фантастикалық, солай емес пе?

Эйнштейннің салыстырмалылық теориясынан білетініміздей, жарық жылдамдығынан ешнәрсе аса алмайды. Ақпараттың бір бөлшектен екіншісіне жетуі үшін, кем дегенде, жарықтың жүруіне кететін уақытты жұмсау керек. Бірақ бір бөлшек екіншісін өлшеуге бірден жауап береді. Жарық жылдамдығымен ақпарат оған кейінірек жететін еді. Осының бәрі ақылға сыймайды.

Егер элементар бөлшектердің жұбын нөлдік ортақ айналдыру параметрімен бөлетін болсаңыз, онда біреуінде теріс, ал екіншісінде оң болуы керек. Бірақ өлшеу алдында айналдыру мәні суперпозицияда болады. Біз бірінші бөлшектің спинін өлшеп, оның оң мәнге ие болғанын көрген бойда, екіншісі бірден теріс айналдыруға ие болды. Егер, керісінше, бірінші бөлшек теріс айналдыру мәніне ие болса, онда екіншісі бірден оң айналдыру мәніне ие болады.

Немесе осындай ұқсастық.

Бізде екі доп бар. Бірі қара, екіншісі ақ. Біз оларды мөлдір көзілдірікпен жаптық, қайсысы екенін көре алмаймыз. Біз оны ойық ойынындағыдай араластырамыз.

Егер сіз бір стақанды ашып, ақ шар бар екенін көрсеңіз, екінші стақанда қара шар бар. Бірақ алдымен қайсысы екенін білмейміз.

Бұл қарапайым бөлшектермен де солай. Бірақ сіз оларға қарамас бұрын, олар суперпозицияда. Өлшеу алдында шарлар түссіз болып көрінеді. Бірақ бір шардың суперпозициясын бұзып, оның ақ екенін көргенде, екіншісі бірден қара болады. Бұл бір доп жерде, екіншісі басқа галактикада болса да, бірден болады. Жарықтың бір шардан екіншісіне жетуі үшін біздің жағдайда жүздеген жылдар қажет делік, ал екінші доп екіншісінде өлшеу жүргізілгенін біледі, қайталаймын, бірден. Олардың арасында түсінбеушілік бар.

Эйнштейн және басқа да көптеген физиктер оқиғалардың бұл нәтижесін, яғни кванттық шиеленісті қабылдамағаны анық. Ол кванттық физиканың қорытындыларын дұрыс емес, толық емес деп санады және кейбір жасырын айнымалылар жоқ деп есептеді.

Керісінше, Эйнштейн кванттық механиканың тұжырымдары дұрыс емес екенін көрсету үшін жоғарыда сипатталған парадоксты ойлап тапты, өйткені шиеленіс жалпы түсінікке қайшы келеді.

Бұл парадокс Эйнштейн-Подольский-Розен парадоксы немесе қысқаша EPR парадоксы деп аталды.

Бірақ кейінірек А.Аспект және басқа ғалымдар жүргізген түйіспеге қатысты эксперименттер Эйнштейннің қателескенін көрсетті. Кванттық шиеленіс бар.

Және бұл енді теңдеулерден туындайтын теориялық болжамдар емес, кванттық шиеленіс бойынша көптеген тәжірибелердің нақты фактілері болды. Ғалымдар мұны тірідей көрді, ал Эйнштейн шындықты білмей қайтыс болды.

Бөлшектер шынымен де лезде әрекеттеседі, олар үшін жарық шектеулерінің жылдамдығы кедергі болмайды. Әлем әлдеқайда қызықты және күрделі болып шықты.

Кванттық шиеленіспен, қайталап айтамын, ақпараттың лезде берілуі орын алады, сиқырлы байланыс қалыптасады.

Бірақ бұл қалай болуы мүмкін?

Бүгінгі кванттық физика бұл сұраққа талғампаз түрде жауап береді. Бөлшектер арасында лезде байланыс бар, бұл ақпарат өте жылдам тасымалданатындықтан емес, бірақ тереңірек деңгейде олар жай ғана бөлінбейді, бірақ бәрібір бірге. Олар кванттық шиеленіс деп аталатын нәрседе.

Яғни, түйісу күйі – кейбір параметрлері немесе мәндері бойынша оны жеке, толығымен тәуелсіз бөліктерге бөлуге болмайтын жүйенің күйі.

Мысалы, өзара әрекеттесуден кейін электрондар кеңістікте үлкен қашықтыққа бөлінуі мүмкін, бірақ олардың спиндері бәрібір бірге. Сондықтан эксперименттер кезінде айналдырулар бірден бір-бірімен келіседі.

Мұның қайда апаратынын түсінесіз бе?

Декогеренттілік теориясына негізделген қазіргі кванттық физиканың бүгінгі білімі бір нәрсеге келіп тіреледі.

Бұдан да тереңірек, көрінбейтін шындық бар. Ал бізге таныс классикалық дүние ретінде байқайтынымыз – бұл аз ғана бөлігі, ерекше жағдайіргелі кванттық шындық.

Ол кеңістікті, уақытты немесе бөлшектердің қандай да бір параметрлерін қамтымайды, тек олар туралы ақпаратты, олардың көрінуінің ықтимал мүмкіндігін қамтиды.

Дәл осы факт алдыңғы мақалада талқыланған толқындық функцияның құлдырауы, кванттық шиеленіс және микроәлемнің басқа ғажайыптары неліктен туындайтынын талғампаз және қарапайым түсіндіреді.

Бүгін кванттық түйісу туралы айтқанда, біз басқа әлемді еске аламыз.

Яғни, іргелі деңгейде элементар бөлшек көрінбейді. Ол бір уақытта кеңістіктің бірнеше нүктесінде орналасқан және бірнеше айналдыру мәніне ие.

Содан кейін, кейбір параметрлерге сәйкес, ол өлшеу кезінде біздің классикалық әлемде пайда болуы мүмкін. Жоғарыда талқыланған экспериментте екі бөлшектің ғарыштық координаталарының белгілі бір мәні бар, бірақ олардың спиндері әлі де кванттық шындықта, көрінбейді. Кеңістік пен уақыт жоқ, сондықтан бөлшектердің спиндері олардың арасындағы үлкен қашықтыққа қарамастан, бір-біріне бекітіледі.

Ал бөлшектің қандай спині бар екенін, яғни өлшеу жүргізетінін қарастырғанда, біз кванттық шындықтан спинді кәдімгі әлемімізге тартып алатын сияқтымыз. Бірақ бізге бөлшектер бірден ақпарат алмасатын сияқты. Олар бір-бірінен алыс болса да, бір жағынан бірге болды. Олардың бөлектігі шын мәнінде елес.

Мұның бәрі біртүрлі және әдеттен тыс болып көрінеді, бірақ бұл факт көптеген эксперименттермен расталды. Кванттық компьютерлер сиқырлы шиеленіске негізделген.

Шындық әлдеқайда күрделі және қызықты болып шықты.

Кванттық шиеленіс принципі біздің әлемге деген әдеттегі көзқарасымызға сәйкес келмейді.

Физик-ғалым Д.Бом кванттық шиеленісті осылай түсіндіреді.

Біз аквариумда балық көріп отырмыз делік. Бірақ кейбір шектеулерге байланысты біз аквариумды сол қалпында қарай алмаймыз, тек оның проекцияларына, алдыңғы және бүйірінен екі камера түсірген. Яғни, екі теледидар көріп отырып, балықты көреміз. Балықтар бізге басқаша болып көрінеді, өйткені біз оларды бір камерамен маңдайдан, екіншісі профильде түсіреміз. Бірақ ғажайып, олардың қозғалыстары анық дәйекті. Бірінші экрандағы балық бұрыла салысымен, екіншісі де бірден айналады. Бұлардың баяғы балық екенін аңғармай, таңғалып отырмыз.

Сонымен, бұл екі бөлшектен тұратын кванттық тәжірибеде. Олардың шектеулеріне байланысты бізге бұрын әсерлескен екі бөлшектің спиндері бір-бірінен тәуелсіз болып көрінеді, өйткені қазір бөлшектер бір-бірінен алшақ. Бірақ шын мәнінде олар әлі де бірге, бірақ кванттық шындықта, жергілікті емес көзде. Біз шындықты шын мәнінде емес, бұрмалаумен, классикалық физика аясында қарастырамыз.

Қарапайым сөзбен айтқанда кванттық телепортация

Ғалымдар кванттық шиеленіс және ақпаратты лезде тасымалдау туралы білгенде, көптеген адамдар: телепортация мүмкін бе?

Бұл шынымен мүмкін болып шықты.

Телепортация бойынша көптеген эксперименттер қазірдің өзінде жүргізілді.

Шатасудың жалпы принципін түсінетін болсаңыз, әдістің мәнін оңай түсінуге болады.

Бөлшек бар, мысалы, А электроны және екі жұп түйісілген B және C электрондары. А электроны мен В, С жұбы әртүрлі нүктелеркеңістік, қаншалықты алыс болса да. Енді А және В бөлшектерін кванттық түйіспеге айналдырайық, яғни оларды біріктірейік. Енді С дәл А сияқты болады, өйткені олардың жалпы жағдайы өзгермейді. Яғни, А бөлшек С бөлшекке телепортталған сияқты.

Бүгінгі таңда телепортацияның күрделі эксперименттері жүргізілді.

Әрине, әзірге барлық тәжірибелер тек элементар бөлшектермен ғана жүргізілуде. Бірақ мойындау керек, бұл қазірдің өзінде керемет. Өйткені, біз бәріміз бірдей бөлшектерден тұратынбыз, ғалымдар макрообъектілердің телепортациясының теориялық тұрғыдан айырмашылығы жоқ екенін айтады; Бізге көптеген техникалық мәселелерді шешу керек, бұл уақыт мәселесі. Мүмкін адамзат өзінің дамуында үлкен объектілерді, тіпті адамның өзін телепортациялау қабілетіне дейін дамитын шығар.

Кванттық шындық

Кванттық шиеленіс – тереңірек деңгейде тұтастық, сабақтастық, бірлік.

Егер кейбір параметрлер бойынша бөлшектер кванттық түйісуде болса, онда бұл параметрлер бойынша оларды жай ғана жеке бөліктерге бөлуге болмайды. Олар өзара тәуелді. Мұндай қасиеттер таныс әлем тұрғысынан фантастикалық, трансцендентальды, басқа дүниелік және трансценденталды деп айтуға болады. Бірақ бұл болдырмауға болмайтын факт. Оны мойындайтын кез келді.

Бірақ мұның бәрі қайда апарады?

Адамзаттың көптеген рухани ілімдерінде бұл жағдай туралы бұрыннан айтылған екен.

Материалдық объектілерден тұратын біз көріп отырған дүние шындықтың негізі емес, оның ең маңыздысы емес, аз ғана бөлігі болып табылады. Біздің әлемде, демек, бізде болып жатқан барлық нәрсені белгілейтін және анықтайтын трансцендентальды шындық бар.

Өмірдің мәні, адамның шынайы дамуы, бақыт пен денсаулықты табу туралы ғасырлар бойы сұрақтарға нақты жауаптар осында жатыр.

Және бұл бос сөздер емес.

Мұның бәрі қайта қарауға әкеледі өмірлік құндылықтар, материалдық байлық үшін мағынасыз жарыстан басқа маңыздырақ және жоғарырақ нәрсе бар екенін түсіну. Және бұл шындық сыртта емес, ол бізді барлық жерде қоршайды, ол бізге енеді, олар айтқандай, «біздің қолымызда».

Бірақ бұл туралы келесі мақалаларда айтайық.

Енді кванттық түйісу туралы бейнені қараңыз.

Кванттық шиеленістерден біз бірқалыпты теорияға көшеміз. Бұл туралы толығырақ келесі мақалада.

Сәлем, құрметті оқырмандар! Блогқа қош келдіңіз!

Қарапайым сөзбен айтқанда кванттық шиеленіс дегеніміз не? Телепортация - мүмкін бе? Телепортация мүмкіндігі тәжірибе жүзінде дәлелденді ме? Эйнштейннің қорқынышты түсі қандай? Бұл мақалада сіз осы сұрақтарға жауап аласыз.

Кіріспе

Біз ғылыми фантастикалық фильмдер мен кітаптарда телепортацияны жиі кездестіреміз. Неліктен жазушылар ойлап тапқан нәрселер ақыр соңында біздің шындыққа айналады деп ойландыңыз ба? Олар болашақты қалай болжай алады? Менің ойымша, бұл кездейсоқ емес. Ғылыми фантаст жазушылар көбінесе физика және басқа ғылымдар туралы кең білімге ие, бұл олардың түйсігі мен ерекше қиялымен біріктіріліп, өткенге ретроспективті талдау жасауға және болашақ оқиғаларды модельдеуге көмектеседі.

Мақаладан сіз үйренесіз:

• Кванттық түйісу дегеніміз не?
• Эйнштейннің Бормен дауы. Кімдікі дұрыс?
• Телепортация эксперименталды түрде расталды ма?

Тұжырымдама «кванттық түйісу»кванттық механиканың теңдеулерінен туындайтын теориялық болжамнан туындады. Бұл мынаны білдіреді: егер 2 кванттық бөлшек (олар электрондар, фотондар болуы мүмкін) бір-біріне тәуелді болып шықса (шығысқан), онда олар Әлемнің әртүрлі бөліктеріне бөлінген болса да, байланыс сақталады.

Кванттық шиеленістің ашылуы телепортацияның теориялық мүмкіндігін түсіндірудің қандай да бір жолы болып табылады.

Қысқасы, содан кейін айналдырукванттық бөлшектің (электрон, фотон) меншікті бұрыштық импульсі деп аталады. Спинді вектор ретінде, ал кванттық бөлшектің өзін микроскопиялық магнит ретінде көрсетуге болады.

Ешкім квантты, мысалы, электронды бақыламаса, оның барлық спиндік мәндері бір уақытта болатынын түсіну маңызды. Бұл негізгі ұғымкванттық механика «суперпозиция» деп аталады.

Сіздің электроныңыз бір уақытта сағат тілімен және сағат тіліне қарсы айналады деп елестетіп көріңіз. Яғни, ол бірден екі айналу күйінде болады (векторлық айналу жоғары/векторлық айналдыру). енгізілді ме? Жарайды. Бірақ бақылаушы пайда болып, оның күйін өлшей салысымен, электронның өзі қандай спин векторын қабылдау керектігін анықтайды - жоғары немесе төмен.

Электрондық спиннің қалай өлшенетінін білгіңіз келе ме?Ол магнит өрісіне орналастырылған: спині өріс бағытына қарама-қарсы, ал өріс бағытында спині бар электрондар әртүрлі бағытта ауытқиды. Фотондардың спиндері оларды поляризациялық сүзгіге бағыттау арқылы өлшенеді. Егер фотонның спині (немесе поляризациясы) «-1» болса, онда ол сүзгіден өтпейді, ал «+1» болса, өтеді.

Резюме.Бір электронның күйін өлшеп, оның спинінің «+1» екенін анықтағаннан кейін онымен байланыстырылған немесе «шығысқан» электрон «-1» спин мәнін қабылдайды. Ол Марста болса да, бірден. 2-ші электронның күйін өлшегенге дейін ол бір уақытта екі спиндік мәнге де ие болды («+1» және «-1»).

Математикалық түрде дәлелденген бұл парадокс Эйнштейнді онша ұнатпады. Өйткені бұл оның жарық жылдамдығынан артық жылдамдық жоқ деген жаңалығына қайшы келді. Бірақ шиеленіскен бөлшектердің концепциясы дәлелденді: егер шиеленіскен бөлшектердің бірі Жерде, ал 2-сі Марста болса, онда 1-ші бөлшек қазіргі уақытта оның күйі бірден өлшенеді ( жылдамырақжарық) 2-ші бөлшекке қандай спин мәнін алу керектігі туралы ақпаратты жібереді. Атап айтқанда: қарама-қарсы мағына.

Эйнштейннің Бормен дауы. Кімдікі дұрыс?

Эйнштейн «кванттық түйісу» деп атады SPUCKHAFTE FERWIRKLUNG (неміс) немесе қашықтықтағы қорқынышты, елес, табиғаттан тыс әрекет.

Эйнштейн Бордың кванттық бөлшектердің түйісуін түсіндіруімен келіспеді. Өйткені ол ақпараттың жарық жылдамдығынан жылдам берілуі мүмкін емес деген теориясына қайшы келді. 1935 жылы ол ойлау тәжірибесін сипаттайтын мақаласын жариялады. Бұл тәжірибе «Эйнштейн-Подольский-Розен парадоксы» деп аталды.

Эйнштейн байланысқан бөлшектердің болуы мүмкін екендігімен келісті, бірақ олардың арасындағы ақпараттың лезде берілуіне басқаша түсініктеме берді. Ол «шамаланған бөлшектер» деді қолғап сияқты.Сізде қолғап бар деп елестетіп көріңіз. Сол жақты бір чемоданға, ал оңды екіншісіне саласыз. Сіз 1-ші чемоданды досыңызға, ал 2-ші чемоданды Айға жібердіңіз. Досы чемоданды алғанда, чемоданда сол немесе оң қолғап бар екенін біледі. Ол чемоданды ашып, ішінде сол қолғап барын көргенде, Айда оң қолғап бар екенін бірден біледі. Бұл достың сол қолғаптың чемоданда болуына әсер етті дегенді білдірмейді және сол қолғап ақпаратты бірден оң жаққа жіберді дегенді білдірмейді. Бұл қолғаптардың қасиеттері бастапқыда олар бөлінген сәттен бастап бірдей болғанын білдіреді. Сол. шиеленіскен кванттық бөлшектер бастапқыда олардың күйлері туралы ақпаратты қамтиды.

Байланысқан бөлшектер бір-бірінен бір-бірінен алыс қашықтықта болса да, ақпаратты бірден жібереді деп сенген кезде Бор кім дұрыс болды? Немесе табиғаттан тыс байланыс жоқ деп есептеген Эйнштейн және бәрі өлшеу сәтінен көп бұрын алдын ала анықталған.

Бұл пікірталас 30 жыл бойы философия саласына көшті. Содан бері дау шешілді ме?

Белл теоремасы. Дау шешілді ме?

Джон Клаузер Колумбия университетінің аспиранты кезінде 1967 жылы ирланд физигі Джон Беллдің ұмытылған жұмысын тапты. Бұл сенсация болды: бұл белгілі болды Белл Бор мен Эйнштейн арасындағы тығырықтан шыға алды.. Ол екі гипотезаны эксперименталды түрде тексеруді ұсынды. Бұл үшін ол көптеген жұп түйіскен бөлшектерді жасайтын және салыстыратын машина жасауды ұсынды. Джон Клаузер мұндай машинаны жасай бастады. Оның машинасы мыңдаған жұп түйіскен бөлшектерді жасап, оларды әртүрлі параметрлер бойынша салыстыра алады. Эксперимент нәтижелері Бордың дұрыстығын дәлелдеді.

Көп ұзамай француз физигі Ален Аспе эксперименттер жүргізді, олардың бірі Эйнштейн мен Бор арасындағы даудың мәніне қатысты. Бұл тәжірибеде 1-ден 2-ге дейінгі сигнал жарық жылдамдығынан асатын жылдамдықпен өткен жағдайда ғана бір бөлшекті өлшеу екіншісіне тікелей әсер етуі мүмкін. Бірақ Эйнштейннің өзі бұл мүмкін емес екенін дәлелдеді. Бір ғана түсінік қалды - бөлшектер арасындағы түсініксіз, табиғаттан тыс байланыс.

Эксперимент нәтижелері кванттық механиканың теориялық болжамының дұрыс екенін дәлелдеді.Кванттық түйісу - бұл шындық ( Кванттық шиеленіс Wikipedia). Кванттық бөлшектерүлкен қашықтыққа қарамастан қосылуға болады.Бір бөлшектің күйін өлшеу одан алыс орналасқан 2-ші бөлшектің күйіне олардың арасындағы қашықтық болмағандай әсер етеді. Табиғаттан тыс қалааралық байланыс іс жүзінде орын алады.

Сұрақ қалады, телепортация мүмкін бе?

Телепортация эксперименталды түрде расталды ма?

2011 жылы жапон ғалымдары әлемде бірінші болып фотондарды телепортациялады! Жарық шоғы бірден А нүктесінен В нүктесіне ауысты.

Кванттық шиеленіс туралы оқығаныңыздың барлығы 5 минут ішінде шешілгенін қаласаңыз, осы тамаша бейнені қараңыз.

Жуықта көріскенше!

Барлықтарыңызға қызықты, шабыттандыратын жобалар тілеймін!

P.S. Егер мақала сізге пайдалы және түсінікті болса, оны бөлісуді ұмытпаңыз.

P.S. Түсініктемелерде өз ойларыңыз бен сұрақтарыңызды жазыңыз. туралы кез келген басқа сұрақтар кванттық физикаСізді қызықтырады ма?

P.S. Блогқа жазылыңыз - мақала бойынша жазылу формасы.