A kvantummechanika titkai - mi az a kvantum kusza?

Körülbelül 100 évvel ezelőtt a tudósok gondolkodtak el előszöra fény néhány szokatlan tulajdonságának jellege. Például a gázokból kibocsátott fény, amikor kémcsőben melegítik őket. Ha egy prizmán keresztül nézi ezt a fényt, valami szokatlant fog észrevenni. Nem olyan spektrum, amelyben a színek simán átkerülnek egymásba, tükröződve egy kristályüvegben, hanem egyértelmű vonalak, amelyek színei nem keverednek, mint egy szivárványban. Függőleges fénysugarakról beszélünk, hasonlóan a ceruzákhoz - mindegyik a maga színében. A tudósok azonban nem tudták megmagyarázni a fény ilyen furcsa tulajdonságát. A válaszok keresése sikertelenül folytatódott, amíg Niels Bohr fizikus a 20. század elején a leghihetetlenebb és fantasztikus hipotézist nem terjesztette elő. Bohr meg volt győződve arról, hogy a tiszta vonalak kulcsa az anyag szívében - az atom szerkezetében - rejlik.

Ha egy kémcsőben melegít egy gázt, és egy prizmán keresztül nézi a belőle érkező fényt, akkor függőleges vonalakat választ el egymástól

Fantasztikus hipotézis

A tudós szerint az atomok apróra hasonlítanaka Naprendszer modelljei, mivel az elektronok a mag körül forognak, mint a bolygók. De az elektronok, a bolygókkal ellentétben, egy meghatározott pályán mozognak, és nem a másikon. Bohr azzal érvelt amikor egy atom felmelegszik, az elektronok elmozdulnak és egyik pályáról a másikra ugranak. Sőt, minden ugráshoz energiát szabadít fel egy bizonyos hullámhosszúságú fény formájában. Innen származnak azok a furcsa függőleges vonalak és a "kvantumugrás" fogalma.

A National Geographic dokumentumfilmjébena kvantumelmélet, Brian Greene fizikus a kvantumugrás elképesztő tulajdonságairól beszél, amelyek abban rejlenek, hogy egy elektron az egyik pályáról közvetlenül a másikra mozog, mintha nem keresztezné a köztük lévő teret. Mintha a Föld egy pillanat alatt megváltozna a Mars vagy a Jupiter körül. Bohr ezt elhitte az atomok furcsa tulajdonságai miatt energiát bocsátanak ki bizonyos, oszthatatlan részekben, amelyeket kvantumoknak nevezünk. Ezért az elektronok szigorúan mozoghatnakbizonyos pályák mentén, és lehet egy vagy másik ponton, de nem középen. A mindennapi életben ilyennel nem találkozunk.

Ha egy baseball két helyen lenneugyanakkor azt hihetjük, hogy a varázsló megtéveszt bennünket. De a kvantummechanikában az, hogy egy részecske egyszerre két helyen legyen, pontosan arra késztet bennünket, hogy a kísérlet igaznak tartson.

Az atomok felmelegedésekor az elektronok az egyik pályáról a másikra kezdenek ugrani.

Bármennyire is hihetetlen Bohr feltételezése, a fizikusok gyorsan számos bizonyítékot találtak elmélete mellett - az elektronok valóban teljesen más törvények szerint viselkednek, mint a Naprendszer bolygói vagy a pingponglabdák. Bohr és munkatársai felfedezése azonban ellentmondott a fizika jól ismert törvényeinek, és hamarosan ütközéshez vezetett Albert Einstein által kifejtett elképzelésekkel.

Kvantum összefonódás

Einstein nem tudta elfogadni a bizonytalanságotA kvantummechanikából áradó univerzum. A fizikus úgy vélte, hogy egy tárgy nem csak akkor létezik, amikor megfigyelik (ahogy Niels Bohr állította), hanem a fennmaradó idő alatt is. A tudós ezt írta: "Azt akarom hinni, hogy a hold akkor is süt, ha nem nézem." Már maga az elképzelés is elképzelhetetlennek tűnt számára, hogy a világegyetem valósága akkor határozható meg, amikor kinyitjuk és becsukjuk a szemünket. Einstein szerint a kvantumelméletből hiányzott valami, ami leírná a részecskék összes tulajdonságát, beleértve azok elhelyezkedését is, még akkor is, ha ezeket nem figyelik meg. 1935-ben pedig Einstein számára úgy tűnt, hogy megtalálta a kvantummechanika gyenge pontját. Hihetetlenül furcsa jelenség volt, ellentétben a világegyetemmel kapcsolatos minden logikai elképzeléssel - a kvantum összefonódása.

Kvantum összefonódás Ebből fakad-e elméleti feltételezésa kvantummechanika egyenletei, amelyek szerint két részecske összefonódhat, ha elég közel vannak egymáshoz. Ebben az esetben tulajdonságaik összefüggenek egymással.

De még akkor is, ha elválasztja ezeket a részecskéket, és elküldia világ különböző végei, amint azt a kvantummechanika sugallja, továbbra is kusza és elválaszthatatlanul összekapcsolódhatnak. Einstein számára a részecskék közötti ilyen kapcsolat lehetetlennek tűnt, így nevezte - "természetfeletti kommunikáció távolról". A tudós elismerte, hogy kusza részecskék létezhetnek, de úgy vélte, hogy nincs "természetfeletti kapcsolat távolról". Épp ellenkezőleg, mindent előre meghatároznak jóval a mérés pillanata előtt.

Tegyük fel, hogy valaki elvett egy kesztyűt, széthasítottaés mindegyiket külön bőröndbe tegye. Aztán az egyik bőröndöt elküldték önnek, a másodikat az Antarktiszra. A bőröndök bezárásáig nem tudja, melyik kesztyű van ott. De amikor kinyitjuk a bőröndöt, és megtaláljuk benne a bal kesztyűt, 100% -os biztonsággal tudjuk, hogy a jobb kesztyű az Antarktiszon található bőröndben van, még akkor is, ha senki sem nézett bele.

Niels Bohr viszont támaszkodottegyenletek, amelyek igazolják, hogy a részecskék két kerékként viselkednek, amelyek azonnal összekapcsolhatják forgásuk véletlenszerű eredményeit, méghozzá hatalmas távolságra egymástól. Tehát kinek van igaza?

Határozza meg, hogy kuszaa részecskéknél "természetfeletti kapcsolat" van a forgó kerekek között, vagy nincs kapcsolat, és a részecskék tulajdonságai előre meghatározottak, mint egy kesztyű esetében John Bell fizikusnak sikerült. Bell kifinomult matematikai számításokkal megmutatta ha nincs természetfeletti kapcsolat, akkor a kvantummechanika téves. Az elméleti fizikus azonban azt is bebizonyította, hogy a kérdés megoldható egy olyan gép felépítésével, amely sok összefonódott részecskepárt hoz létre és összehasonlít.

Bell utasítása alapján a fizikus,a kvantummechanikus John Clauser olyan gépet épített, amely képes erre a feladatra. Klauser gépe több ezer összefonódott részecskét képes megmérni, és sokféleképpen összehasonlítani őket. A kapott eredmények arra késztették a tudóst, hogy azt gondolja, hogy hibát követett el. Hamarosan Alain Aspe francia fizikus az Einstein-Bohr-vita középpontjába került.

Alain Aspe francia fizikus, szakterülete a kvantumoptika, a rejtett paraméterek elmélete és a kvantum összefonódása.

Aspe kísérletében egy részecske mérése közvetlenül megtehettecsak akkor befolyásolja a másikat, ha az első részecskéből a másodikba érkező jel a fénysebességet meghaladó sebességgel haladna át. Ami, mint tudjuk, lehetetlen. Így csak egy magyarázat volt - természetfeletti kapcsolat. Sőt, az elvégzett kísérletek bebizonyították, hogy a kvantummechanika matematikai alapjai helyesek.

A kvantumállapotok összefonódása valóság.

Kiderült, hogy a kvantumrészecskék összekapcsolhatóka hatalmas távolságok ellenére, és egy részecske mérése valóban befolyásolhatja távoli párját, mintha a köztük lévő tér soha nem létezett volna. De Senki sem válaszolhat arra a kérdésre, hogy ez a kapcsolat hogyan működik ma.

A részecskék kvantális összefonódása sem zárja kiaz a tény, hogy a teleportálás egyszer valósággá válik. Tehát a tudósok ma már több száz részecskét teleportálnak, amiről Daria Eletskaja kollégám részletesebben írt. Gondolod, hogy a tudósok képesek lesznek létrehozni a kvantumgravitáció egységes elméletét? A választ a cikk megjegyzésében, valamint a Telegram csevegésünkben várjuk meg.