Представляємо другу частину статті, присвячену експерименту в Нідерландах, завдяки якому було доведено явище квантової заплутаності.
Деякі фізики - основоположники квантової механіки (наприклад, Нільс Бор) вважали стан квантової заплутаності фундаментальним властивістю квантових об'єктів. Мається на увазі, що цей стан визначається аж ніяк не відсутністю у фізиків деякої формули, що дозволяє дізнатися стан кожного з об'єктів. Окремі стану справді не властиві цим об'єктам до моменту проведення вимірювання. Тобто елементарна частинка А чи В одночасно знаходиться і в стані з сонаправленнимі спіном, і в стані з протилежно спрямованим спіном, що, очевидно, суперечить класичній логіці. Говорячи фізичним мовою, вона знаходиться в суперпозиції (накладення) двох станів.
З такою інтерпретацією квантової механіки не міг погодитися Ейнштейн. (Справедливо буде відзначити, що далеко не він один - навіть багато фізиків - засновники квантової механіки так і не прийняли багатьох її абсурдних з точки зору повсякденного логіки наслідків.) Ейнштейн вірив, що насправді окремим частинкам все-таки властиво певний стан, просто нам не вистачає знань його обчислити. Він думав, що після взаємодії кожна з наших часток А і В має свій власний спіном, який нам невідомий виключно через те, що ми користуємося для його обчислення неповної фізичної теорією, якою і є квантова механіка.
Для доказу свого затвердження Ейнштейн продовжував свій уявний експеримент наступними міркуваннями. Отже, провзаємодіяти частки розлетілися в просторі на як завгодно велику відстань. Тепер уявімо, що все ж було прийнято рішення виміряти спін однієї з цих частинок і він виявився сонаправленнимі з часткою. Відомо, що загальний стан квантової системи з двох частинок дорівнює сумі її минулих станів. Відповідно, можна стверджувати, що спін другий частки автоматично опинився спрямований проти її руху.
З точки зору Ейнштейна, в цьому експерименті немає ніякої проблеми, адже кожна з частинок відразу після зіткнення виявилася в стані з певним спіном, після чого вони обидві розлетілися. Однак з точки зору квантової механіки тут є одна істотна труднощі, адже якщо не брати точку зору Ейнштейна, то вийде, що вимірювання над однією з частинок моментально впливають на другу частку (яка, нагадаємо, може бути будь-на іншому кінці галактики), надаючи їй строго певний спін. Жодна фізична теорія не передбачає такої взаємодії з нескінченною швидкістю поширення, більш того, завдяки тому ж Ейнштейну відомо, що швидше за світло у Всесвіті взагалі не може поширюватися нічого.
Вирішити цю проблему свого часу взявся вже згаданий нами Нільс Бор. Він відповів на претензії Ейнштейна досить радикально, відмовившись від принципу локальності в квантовій механіці. (Варто зауважити, що науковий спір Ейнштейна і Бора ніяк не впливав на їх особисті стосунки - протягом усього життя вони залишалися близькими приятелями.)
Нелокальність квантової механіки означає, що на стан квантового об'єкта дійсно можуть впливати інші об'єкти, що знаходяться, строго кажучи, взагалі де завгодно. Як це можливо - питання вторинне, головне ж - збереження фундаментальних імовірнісних основ квантової механіки, які забороняють приписувати частці будь-які параметри під час відсутності спостерігача.
Суперечка Ейнштейна і Бора відбувався виключно в умоглядною області - тоді ще було складно уявити, що можливий реальний експеримент, за допомогою якого можна було б довести правоту одного з них. Можливість проведення такого експерименту довів уже в 1960-х роках американський фізик Джон Белл.
Белл сформулював теорему, в якій вивів особливі математичні нерівності (згодом названі його ім'ям). Особливістю цих нерівностей було те, що при додатку до квантовій механіці вони повинні були порушуватися в тому випадку, якщо квантова механіка дійсно була б нелокальна. У разі ж наявності в ній прихованих параметрів, як того хотів Ейнштейн, нерівності Белла повинні були зберігатися.
Експеримент, вперше проведений ще в 1972 році, недвозначно показав, що нерівності порушуються. Це означало, що квантова механіка дійсно істотно нелокальна, а "лякає дальнодействие" Ейнштейна насправді існує. Правда, до заперечення теорії відносності і порушення принципу причинності як до одного з наслідків подолання швидкості світла це дальнодействие все ж не приводить, так як з його допомогою можна передавати інформацію (це - тема для окремої докладної матеріалу).
Новий експеримент, проведений в Голландії (про нього ми говорили в першій частині статті), в черговий раз показав, що нерівності Белла дійсно порушуються в квантовій механіці. На цей раз точність експерименту практично не залишила шансів для існування прихованих параметрів в будь-якій формі.
Ще один великий експеримент, який може остаточно закрити дане питання, пройде в Массачусетському технологічному інституті протягом найближчих трьох років. Команда фізиків буде збирати світло, що прийшло до нас від віддалених галактик, а також сигнали від пульсарів - масивних обертових нейтронних зірок. Це дозволить гарантувати повну незалежність вимірювальних детекторів від джерел сигналу, що усуне останні лазівки для теорій з прихованими параметрами. Незважаючи на те що сьогодні переважна більшість фізиків не сумнівається в реальності явища квантової заплутаності, остаточний доказ її фізичної реальності все ще розбурхує уми наукової громадськості.
Поділитися в соц.сетях