Не только дали нобеля за опыты ERP, но и реально большинство ведущих физиков считает нелокальность доказанным свойством квантовых явлений, хотя практически не могут объяснить ее и хоть как-то использовать практически. Все всегда упирается в скорость света.
Вот главное, что нужно знать при рассмотрении явлений “квантовой нелокальности”.
Во всех случаях квантовой телепортации речь идет о том, что имеются два объекта, имеющие одно или несколько взаимно связанных состояний.
В опытах, доказывающих мгновенную связь таких состояний обычно используют спин электрона. Вот на примере спина и разберем принцип.
Если один электрон имеет направленность магнитного поля “вверх” то при запутанности с другим электроном магнитное поле второго будет направлено в противоположную сторону (если грубо представить электрон, вращающийся по орбите, то его заряд обязан давать магнитное поле по известному закону электродинамики, вращение или спин в реальности – направление распространения волны электромагнитного поля).
Итак, если спин одного электрона обозначить условно 1, то спин другого будет -1 (в физике число, принятое для обозначения спина электрона, имеет значение 1/2). Раньше, когда еще не говорили о “квантовых запутанностей”, ввели понятие спаривание электронов: при спаривании два электрона образуют общую волновую функцию (общую волну распространения) в разными противоположными спинами. Понятно, что если магнитик одного электрона направлен вверх, то рядом может находится только электрон с противоположным направлением магнитика, тогда они притягиваются в пару.
И если мы насильно раздвинем такие электроны, то их спины так и останутся противоположными. Вот это понятие – самое важное: ни при каких обстоятельствах при измерении спина любого из ранее спаренных электронов, их спины не меняются, т.е. никакой передачи состояния при этом не происходит потому, что все итак уже было определено.
При измерении спина мы вносим свои искажения в волновую функцию потому как любое измерение – это продукт взаимодействия, иначе не получить информацию. При этом никакого изменения в удаленном электроне не происходит, просто мы видим, что раз спине измеряемого электрона был 1, то 100% уверены в том, что спин удаленного будет -1, если только на другой электрон не было какого-то воздействия. Вот и вся песня.
Но есть опыт опыт Бэлла и Эйнштейна-Подольского-Розена (EPR), который типа доказывает, что изменение состояния одного объекта может привести к изменению состояния другого объекта, независимо от расстояния между ними. Т.е. мы изменили первоначальный спин электрона с 1 на -1 и типа разнесенный электрон меняет свой спин так же на противоположный.
Что будет, если мы поменяем спин одного из спаренных электронов? Что будет если мы изменим ориентацию одного из слипшихся магнитиков? Ясно, что другой магнитик останется слипшимся и повернется соответственно.
Что будет, если мы разнесем слипшиеся магнитики и изменим ориентацию другого? Другой никак не почувствует это. Но некоторые физики говорят, что при спаривании у двух электронов возникает общая волновая функция и при разнесении она остается общей, растягиваясь на сколь угодно большое расстояние, обеспечивая состояние слипшихся магнитиков невзирая на расстояние. Никто не может сказать, за счет какого такого вида взаимодействия может поддерживаться сущность такой общей волны. Т.е. в природе нет никаких функций, а есть волна распространения электромагнитного поля, накладывающая сама на себя и при этом обладающая уже свойствами электрона. И при спаривании двух электронов эти волны можно описать некоей волновой функцией. Но при разнесении никакой общей растягивающейся волны быть не может. Т.е. формально по теории можно описать, а в природе это невозможно.
Но опыт-то как-то показывает, что воздействие на состояние спина одного из разнесенных ранее спаренных электронов, воздействует на состояние другого. Чтобы это показать, нужно измерить спин одного электрона и передать эти данные на другой конец, чтобы измерить спин другого. И в опыте оказывается, что во многих случаях есть влияние, а в других нет (в зависимости от некоторой конфигурации приборов измерения, ниже будут подробности). И получится, что изменения происходят мгновенно, раз второй электрон как-то оказывается связанным с другим. За это недавно выдали нобелевскую премию. Никто не понимает как возможна такая связь, но опыт тоже никто не смог опровергнуть.
Вот и вся суть споров о запутанной телепортации. Но нужно сказать, что в физике немало примеров того, как теоретическая интерпретация экспериментальных данных приводит к явно неадекватному реальности результату. И в таких случаях следует больше допускать неверность такой интерпретации, чем допускать опровержении ранее надежно установленных фактов. Эйнштейн понимал незыблемость природных аксиом, но опыт EPR дает основания сомневаться до тех пор, пока не будет точно понята и описана причина такого результата.
В физике существует несколько примеров, когда теоретическая интерпретация экспериментальных данных приводит к явно неадекватному результату. Один из таких примеров - "ультрафиолетовая катастрофа" в теории электромагнитного излучения. В конце 19-го века физики пытались объяснить распределение энергии излучения тела, которое наблюдается при нагревании его до высоких температур. Классическая теория предполагала, что энергия излучения должна расти бесконечно с увеличением частоты излучения, что приводило к явно неадекватным результатам. Это стало известно как "ультрафиолетовая катастрофа". Однако, позднее Максом Планком была предложена новая теория, которая описывала распределение энергии излучения в терминах квантования энергии. По этой теории, энергия излучения распределяется дискретно, а не непрерывно, и зависит от частоты излучения. Эта теория стала известна как квантовая теория излучения и оказалась более точной, чем классическая теория.
Еще один пример неадекватных результатов в физике - это "проблема плоскости вращения" в общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Общая теория относительности представляет собой геометрическую теорию гравитации, основанную на идее, что масса и энергия искривляют пространство-время. Согласно этой теории, движение частиц в пространстве-времени определяется геометрией кривизны пространства-времени. Однако, при рассмотрении системы вращающихся тел, например, гравитационно связанных двух тел, вращающихся вокруг общего центра масс, геометрия пространства-времени должна учитывать их вращение. Это приводит к неадекватным результатам, таким как открытие новых путей движения в пространстве-времени, нарушение сохранения энергии и импульса, и другим неожиданным эффектам. Эта проблема до сих пор не полностью решена и является одной из открытых проблем в общей теории относительности.
Еще одним примером является "проблема космологических постоянных" в космологии. В своей работе Эйнштейн предложил космологическую постоянную, чтобы сохранить статичность вселенной. Однако, после того, как Эдвин Хаббл обнаружил расширение вселенной, Эйнштейн отказался от космологической постоянной, считая ее ошибочной. Сегодня, в свете новых наблюдений и экспериментов, космологическая постоянная вновь привлекла внимание, но ее значение остается загадкой и требует дальнейших исследований.
Есть теоретические интерпретации, показывающие наличие дробных зарядов (т.е. составленных меньшими частями, чем минимально возможный заряд), что явно неадекватно реальности. В рамках концепции квазичастиц-фрактонов и конденсата Фрадкина-Вольфла, квазичастицы - это электрически заряженные возбуждения в кристаллической решетке, которые могут двигаться по кристаллической решетке, как обычные частицы. Фрактоны могут иметь дробные заряды, так как они являются квазичастицами, которые не могут передавать полный заряд на другие частицы. Однако, до сих пор не было наблюдено ни одного частицы с дробным зарядом в природе.
Эти примеры показывают, что в физике теоретические модели могут приводить к неожиданным результатам, которые не соответствуют нашему классическому представлению о мире. Однако, благодаря таким результатам, мы можем расширять наше понимание о природе мира и развивать новые теории, которые могут помочь нам лучше понять окружающий нас мир. В физике существуют открытые проблемы и неадекватные результаты, которые вызывают вопросы и требуют дальнейших исследований.
В случае с опытом EPR сам факт измерения может оказывать влияние на результат измерения, что приводит к неоднозначности в интерпретации результатов эксперимента.
Подробнее разбор полетов опытов EPR: fornit.ru/562.
