hochk

Всем привет.

Помнишь как Рик, путешествовал между мирами мультивселенной с помощью портальной пушки. Сегодня пушку пока не придумали. Но вот протоколы отправки сообщений в параллельные миры уже есть. Хочешь узнать подробней. В этом посте будет наиболее детальный разбор, не использующий при этом ни одной формулы и сложных слов. Но для затравки аннотация к работе по обмену информацией между мирами. Кому удобней читать, прошу под кат. А для всех остальных есть с любовью нарисованный ролик.

Много-мировая интерпретация квантовой механики предсказывает формирования параллельных миров в результате квантово-механических измерений. Связь между этими мирами экспериментально, исключает альтернативы этой интерпретации. Описанная процедура меж-мирового обмена информации и энергии использует только современное квантово механическое оборудования.

Это, друзья, не цитата из фантастического произведения, это аннотация работы проведённой Антоном Цайлингером. Выдающимся физиком, который впервые осуществил квантовую телепортацию и стоял у самых истоков квантовых компьютеров. Приятным бонусом в конце поста будет твоя личная возможность отнести себя к определённой группе людей. Одна группа верит в то что кот либо жив либо мёртв, а вторая - что кот одновременно и жив и мёртв. Выбирай на чьей ты стороне. Начнём мы как обычно из далека, и попытаемся рассмотреть так глубоко как сумеем. Нам ведь нужно понять откуда вообще в головах учёных взялась мысль о параллельных мирах. Вообще в физике есть несколько концепций параллельных миров, в рамках этого поста мы рассмотрим две из них. Но перед тем как отправиться в путь выясним научность теории о параллельных вселенных. Безусловно появились они не на пустом месте, и многие мировые учёные в той или иной степени являются сторонниками теории мультивселенной. В их числе Стивен хоккинг, Митио каку, нил тайсон, и многие другие. тык

Итак, одна из теорий мультивселенных предполагает наличие других вселенных, со своими законами физики, со своим блек джеком и обитателями. Эти миры вообще не похожи на наши, в них нет планеты земля и солнечной системы, в них быть может вообще нет законов ньютона и солнечных систем. Там даже количество пространственных измерений может отличаться от привычных нам трёх штук. Это теория о вообще непонятных и практически недостижимых других мирах. Вытекает она из теории струн, и упирается в самый первый миг существования нашей вселенной. Да да, в тот самый большой взрыв. Теория струн, пускай и не может многого объяснить, а со многими вещами так и вовсе идёт в разрез, но в рамках этой теории можно довольно неплохо объяснить как произошёл большой взрыв.

Дело в том что за гранью нашей с вами крохотной вселенной находиться непомерно громадный мир наполненный особыми субстанциями называемые бранами. И сейчас я не зачитываю веды, или бхагават гиту. Я всего лишь освящаю вполне научную теорию, которая называется экпиротическая вселенная.

Так вот эти бранны там где то за гранью добра и зла и нашим мирских бед колышутся как водоросли под водой и порой сталкиваются друг с дружкой. Сперва бранна в которой мы жили была пустынна и незаполненная и дух носился над водой. Ой это не та история… Итак, незаполненная заготовка вселенной - Брана колыхалась стукнулась о другую, после удара она заполнилась энергией и соответственно массой. Так и родилась наша привычная вселенная, ну и земля заодно. Безусловно, наша с вами вселенная не уникальна, и существуют миллиарды других бран-водорослей, которые соударяясь друг с другом образуют свои собственные миры. 

Стоит отметить что теория на момент описания была довольно сыровата и сильно критиковалась, но впоследствии авторы её доработали и смогли с её помощью объяснить многие вещи проще и лучше нежели основная на сегодня инфляционная модель развития вселенной. Авторы любезно оставили комменты по поводу критики и вы с ними можете ознакомиться если будет желание. Тык.

В общем, первая теория параллельных миров гласит что существуют различные вселенные, отличные от нашей целиком, они могут быть с другими законами физики, да и вообще в ближайшее время попасть туда вряд ли получится.

Многие физики говорят что эта, мол, теория не научна. Потому что её невозможно опровергнуть с помощью научного опыта, а это является неотъемлемой частью научной теории. И вот тут на сцене и появляется Антон Цайлинберг. Он заявляет что сможет на практике доказать существование альтернативных версий вселенной, но правда уже с другой теорией о мультивселенных. Она гласит что наша с вами вселенная, в которой мы живём имеет бесконечное число альтернатив. В какой то вы лучший друг Киану Ривза, в какой-то Джоли отбила вас у подруги. А в какой то вы изобрели виндовс, пенициллин и приветствие в виде выбрасывания правой руки.

Эта теория называется многомировая интерпретация квантовой механики, или интерпретация Эверетта. И на сегодня она является одной из ведущих теорий пытающихся объяснить сущее квантовой механики. Тык.

Для того чтобы понять в чем затык нам потребуется мысленный эксперимент. Давайте представим узкую щель, сквозь которую пролетают фотончики. А рядышком ещё две щели. А вот тут мы поставим экран.

Будем пропускать фотоны сквозь первое отверстие, и смотреть какая картинка получится на экране. Те кто читает мои или подобные посты регулярно уже знает что получится интерференционная картина. Т.е. чередование светлых и тёмных полос. Т.е. свет проявляет свойства волны. куда придут два гребня волны - будет светлое пятно, а туда куда придут две впадины – темное.

А теперь давайте стрелять одиночными фотонами. И экран поставим более чувствительный. На экране будем вместо полосок видеть всплески – это фотончики врезаются в экран. Одиночные фотончики. И дело в том что если фотончиками будем стрелять долго, то они будут ударяться в разные части экрана с разной вероятностью. В те области, в которых были раньше светлые полоски, они будут попадать чаще, а вот туда где тёмные полосы не будут попадать.

Это означает невероятную штуку. Одиночный фотон проявляет свойство волны. Т.е. пока он летает и за ним не подглядывают, он размазан в некоторой области пространства, и может быть где угодно с определённой вероятностью в этой области. Но как только он провзаимодействовал с чем либо или кем либо, он реализуется в нашей вселенной в каком либо месте. Тык

И это удивительно. Потому что опыт повторили не с фотончиками, а с электронами, а после и с довольно крупными частицами – молекулами фуллерена. Все эти частицы ведут себя ровно точно так же. Все частицы микромира могут находиться в двух ипостасях. Одна из них – это привычная нам частичка - как песчинка. Вторая ипостась – квантовая. Она ещё называется суперпозиция. Т.е. нахождение частицы одновременно во всех точках пространства.

Учёные долго чесали головы, и сказали. Ну видимо вот так и устроена вселенная. Все микрочастицы так созданы, что пока на них не посмотришь находятся в состоянии суперпозиции, т.е. непонятно где. А когда мы частицу пронаблюдаем, она реализуется в физическом мире в той или иной области. Эта реализация частицы называется коллапс или редукция волновой функции. Стоит отметить, что посмотреть или как ещё говорят пронаблюдать частицу, может не только человек или разумное существо, но и вообще любой детектор.

А вот теперь к непонятному. Что такое частица, до того как её пронаблюдают? И почему она вот тут реализовалась, а не в другом месте? Физики не прекращая спорят по этому поводу и по сей день. Изначально ученые сформировали так называемую копенгагенскую интерпретацию квантовой механики. Что мол действительно все частицы микромира это нечто неопределённое, а как только мы это пронаблюдаем, то оно превращается в более менее понятную частицу. Привычную нам, в определённом месте с определённой вероятностью. Выходит, что частицы микромира - это такие странные штуки которые изначально находятся в состоянии суперпозиции. Т.е. в нескольких состояниях сразу. Они одновременно могут пролетать сквозь две дырки например, или находиться сразу в нескольких местах. Но как только мы их пытаемся зарегистрировать, то они определяются и начинают себя вести более менее прилично, проявляя свойства обычных объектов макромира.

И вот один из создателей квантовой механики, а именно Эрвин Шредингер, сам же попытался вставить палки в колёса своему детищу. Захотел продемонстрировать неполноту квант меха. Да он придумал знаменитого кота Шредингера. С микрочастицами всё просто, мы глазом их не увидим и то что они одновременно где то там пока на них не посмотришь вроде и не страшно. Но что будет если мы сумеем перенести состояние суперпозиции на привычные нам предметы. Например, на всеми любимых котиков. Представьте что мы закрыли кота в непрозрачной и звуконепроницаемой коробке. А так же поместили в неё капсулу с ядом. К капсуле присоединили счетчик гейгера, а рядом с ним ядро единственного атома, которое может распасться в течении часа с вероятностью 50%. Если атом распадётся, то капсула откроется, выпустит яд и убьет кота. А если нет, то котик будет жив.

Ну а теперь, давайте представим, как будет выглядеть кот спустя час. Квантовая механика говорит что он будет в состоянии суперпозиции. Т.е. он будет одновременно в двух состояниях жив-мертв. После того как мы откроем коробку и пронаблюдаем кота, то случиться редукция кошаче-волновой функции и кот уже спокойно определиться с тем какой он, живой или мёртвый. Но до того как мы открыли коробку, кот ОДНОВРЕМЕННО находиться в двух этих состояниях.

И это друзья может показаться смешным, но этот мысленный эксперимент почти сто лет не даёт покоя учёным, потому что он пытается объединить в себе необъединяемые вещи. Правила по которым функционирует микромир и нашу с вами макро-реальность. Радиоактивный атом находиться сразу в двух состояниях - распавшийся и нет. А следовательно, в закрытой коробке, он передаёт своё состояние коту, и кот начинает так же находиться в двух состояниях.

И тут пошли дебаты. Одни кричали что кот живой, вторые что кот в состоянии суперпозиции, третьи о том что электрон наделён божественной сущностью и не нам ему указывать что делать. Ну а четвертые говорили что суперпозицию атома нельзя перенести на кота и состояние суперпозиции разрушится в тот момент, когда счетчик Гейгера зарегистрирует распад ядра. В любом случае мы должны ввести понятие наблюдатель. Т.е. тот кто сможет понять распался атом или нет, а так же ввести само понятие наблюдение. Т.е. момент когда точно должен случиться коллапс волновой функции. И копенгагенская интерпретация разумеется дала ответ на этот вопрос, хотя и довольно размытый. Точная формулировка звучит вот как: случайность появляется в том месте, где в первый раз используется классическое приближение. На человеческом языке это значит, что элемент случайности микромира проявляют себя в тот момент когда эти самые частицы взаимодействуют с чем то из нашего с вами макро-мира.

И вот знаете, это нифига не объясняет на самом деле. Потому что точной границы между классическим приближением и объектами микромира так и нет. Хотя есть примерная граница. Но вот точной нет. Тык.

Приверженцы Копенгагенской интерпретация считают что кот не способен одновременно находиться в двух состояниях, но всё же не могут до конца объяснить что же с котом пока мы не откроем коробку. Мол, говорят, мы конечно можем всё это описать, но нам не интересно, да и практической пользы от этого ноль.

И тут в 1957 году Американский физик Хью Эверетт предлагает новую интерпретацию квант меха. Она позволяет нам избавиться от этого самого надоедливого наблюдателя и понять что же с котом на самом деле.

Итак, до открытия ящика, кот на самом деле находится в состоянии суперпозиции одновременно и живой и мёртвый, но нас это не должно смущать. Ведь как только мы открываем коробку, происходит несколько вещей. Во-первых, происходит декогеренция кошаче-волновой функции, т.е. необратимый процесс перехода, от квантового состояния в классическое, а во-вторых, наблюдатель открывший ящик словно сливается на квантовом уровне с этим котиком, в физике это называется состояние квантовой запутанности. Тык.

И… и вот тут образуются два состояния наблюдателя, которые не взаимодействуют друг с другом.

Другими словами вселенная расщепляется на две. В одной кот мертв и наблюдатель пустил скупую слезу. Во второй вселенной кот жив-здоров и готов отправиться в следующий ящик. Ради науки разумеется. Тык.

Вот это и называется много мировая интерпретация квантовой механики. Т.е. существование бесконечного количества версий нашей с вами вселенной, каждая из которых немного отличается от другой.

И я знаю что скажет читатель в этом месте. Что это, быть может и интересно, но вообще полная бредятина, и не имеет никакого отношения к действительности. А что если я вам прям сейчас скажу, что вполне можно использовать подобные штуки в нашей реальности. Например, в квантовой криптографии. Дело в том, что частицы до коллапса и после, проявляют различные физические свойства.

Вот мы передали пучок фотонов из пункта А в пункт Б, если в течении передачи за ними никто не подглядывал, то они долетят в состоянии супер-позиции. А если немножко на них посмотрели, то они определятся и долетят как поток частиц. Т.е. в зависимости от того регистрировал ли кто-нибудь сигнал или нет, поток частиц будет проявлять различные физические свойства. Которые, разумеется, можно опознать на стороне принимающей сигнал. тык

Ну а теперь непосредственно к опыту экспериментальной проверки многомировой интерпретации квантовой механики. И тут затык, хотя сегодня существует оборудование способное к общению между мирами, но время этого общения чрезвычайно мало. Спросить вы точно ничего не успеете у своего двойника из параллельного мира. Быть может именно поэтому Антон Цайлингер так остервенело придумывает квантовый компьютер. Что бы тот успел спросить что-нибудь у своего собрата из параллельного мира.

Итак к опыту. Опять таки возьмём источник света, после него поставим одинокую щель и станем пропускать сквозь неё фотоны. На регистрирующем экране увидим вот такую полоску. А вот как будет выглядеть зависимость интенсивности освещения экрана.

А теперь закроем эту щель и откроем щёлочку вот тут. Теперь на экране увидим вот такую картинку, и вот такое значение интенсивности.

А теперь откроем обе щёлки одновременно. Ожидаем увидеть вот такую картинку. Но в реальности такой картинки нет. В реальности мы видим чередование полос которое называется интерференционная картина.

Вызвано это как раз тем что фотон или частица пролетая сквозь две дырочки находятся в состоянии суперпозиции, или попросту размазаны по пространству, а когда врезаются в регистрирующий экран, коллапсируют и инкарнируют в обычную частицу с конкретным положением. Многомировая интерпретация говорит что во время удара частицы о экран, вселенная разделилась на тысячи веток, и ваше сознание по какой то причине осталось именно в той вселенной которая зарегистрировала частицу именно в этой области. А ваши другие альтер копии, безусловно зарегистрировали его в других областях.

Далее мы попытаемся из этой частицы сделать портал в другие миры. Давайте стрелять не электронами или фотонами а громадными молекулами фуллерена с70. Диаметр такой молекулы в 120 тысяч раз превосходит диаметр электрона. Тык

Такую молекулу мы сможем даже нагреть. Это означает что мы сообщим энергию каждому из 420-х электронов фуллерена. Предчувствую комменты по поводу того как можно нагреть отдельную молекулу, вот ссылка

Ну и так же не стоит забывать про нобелевку по химии в 2014 году, когда отдельные молекулы заставляют даже светиться. Ну а теперь, давайте начнём стрелять этим фуллереном сквозь две щёлочки.

Если мы будем просто стрелять, то картинка всё так же будет интерференционной. Но вся магия произойдёт если мы начнём нагревать молекулы. Чем больше нагрет фуллерен, тем больше картина на регистрирующем экране будет похожа на классическую. И примерно при 3000 кельвина, она станет совершенно классической. При значении температур между 1000 и 3000 Градусов, мы будем получать нечто среднее между картиной классической и интерференционной. Т.е. суперпозиция одной молекулы переходит в смесь. И механизм этого процесса – испускание тепловых фотонов. Проще говоря большие нагретые молекулы делятся информацией с окружающим миром, а значит наблюдаются.

Во время нагрева молекулы, от 1000 до 3000 градусов кельвина, волновая функции молекулы лишь частично декогерированна. Это значит что она даже не пятно размазанное по пространству, а нечто среднее между размазанным пятном и классической частицей. Она вот прям на грани между тем чтобы разделить миры. И находиться одновременно в нескольких мирах Эвертта. Тык.

В это самое волшебное время, соответствующие компоненты квантовой суперпозиции могут взаимодействовать друг с другом, обмениваясь энергией и информацией. Напомню находясь при этом частично в параллельных мирах.

Далее Антон предлагает особое устройство называемое ионной ловушкой. В которую мы можем поместить ион и обеспечить его длительное пребывание в состоянии при котором возможен обмен информацией между мирами.

Ион, болтаясь в вакуумной ловушке, может находиться в активном состоянии несколько часов. Давайте назовём активное состояние F1, а неактивное F0. Напомню что активное состояние иона, эта то состояние когда он размазан по нескольким мирам Эверетта и вот вот должен схлопнуться и перейти в классическое состояние отправив наше сознание в одну из веток параллельных миров.

Давайте теперь представим что некая девушка Сильвия оговаривает для себя определённые правила поведения. Для начала, она должна определить, кто из параллельных Сильвий будет передавать сигнал, а кто наблюдать. Для этого она использует другую установку по распараллеливанию миров. В роли установки может выступать привычный нам опыт Юнга, мы пропускаем фотон сквозь две щёлки, если он врежется в экран ровно в центр, то Сильвия будут проводить опыт, если с краю, то наблюдать. Далее мы приступаем к опыту.

Вначале Сильвия подготавливает ион и переводит его в состояние F1. Далее она запускает фотон и смотрит куда он врежется в экране. Фотон полностью провзаимодействовал с экраном, его волновая функция полностью схлопнулась, а следовательно он разделил вселенную на несколько веток. Мы выберем две из них, в одной он попал в центр и в этой ветке живёт Сильвия 1, а во второй ветке фотон попал в край экрана, и в ней обитает Сильвия 2. Эти две Сильвии очень хотят поговорить по душам и для этого у них есть врата - висящий в вакууме ион, способный отправлять сообщения.

Действовать будет Сильвия 1, именно в её мире фотон попал в центр. Она переходит ко второй установке и совершает непотребство с пойманным ионом, а именно декогерирует его, направив в него определённое излучение. Это означает что в своей вселенной она переводит ион из состояния F1 в состояние F0. Предположим Сильвия в начале опыта оговорила что на всё про всё у неё 1 минута.

Сильвия 2 ничего не делает активного, а просто спустя оговоренное время в 1 минуту, измеряет состояние иона в ловушке. При обычных условиях, он не должен изменить своего состояния. Т.е. он как был в состоянии F1, так в нём и останется, но из-за того что в параллельном мире на него воздействовала Сильвия 1, он немного опуститься к состоянию F0 во всем мирах. И время перехода в это состояние уменьшиться, что в целом и может зарегистрировать Сильвия 2. Профит.

Установка и описания упрощены, но в целом всё примерно так. Более подробно с установкой и описанием можно посмотреть по ссылочке.

А теперь к выводам. Даже если сегодня сделать всё описанное, и в нашей версии вселенной Сильвия 2 получит значительное уменьшение времени декогеренции, то революции не случится. Это понимает и научный мир и Антон Цайлингер, а потому он предлагает не просто уменьшать время декогеренции, но и отправлять сообщение с помощью квантовых компьютеров в параллельные миры. Тогда уж точно ни у кого не будет сомнений. В качестве приёмника и посланника одновременно будет выступать всё тот же Ион в ловушке. Один ион – это один бит информации. Ну а как из битов собрать сообщения мы все прекрасно знаем и умеем это делать.

А вот на такие штуки у человечества пока нет технологий. Ну пока нет, главное что теория готова, осталось только немного подождать пока всё это воплотиться в реальность. Стоит так же отметить что Антон довольно упёртая личность и именно ему впервые удалось осуществить квантовую телепортацию фотонов. Так что будем ждать и надеяться. Вот тогда ты наконец сможешь написать своему двойнику во вселенную в которой он таки смог уломать Люську в 10-м классе пойти с ним на дискотеку, и узнать чем всё это закончилось.

А на этом у меня всё. Всем добра и наиболее удачных мировых линий.