3) Мөн энэ нь квант онол учраас орон зай энэ бүгдийг нэгэн зэрэг хийж чадна. Энэ нь нэгэн зэрэг нялх хүүхдийн орчлон ертөнцийг бий болгож чадна, гэхдээ үүнийг бүтээхгүй.

Орон зай-цаг хугацааны даавуу нь огтхон ч даавуу биш байж болох ч зөвхөн том макроскопийн масштабаар үргэлжилсэн даавуу мэт харагдах салангид бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг.

4) Квантын таталцлын ихэнх хандлагад орон зай нь суурь биш, харин өөр зүйлээс бүрддэг. Эдгээр нь утас, гогцоо, кубит эсвэл конденсацсан материйн хандлагад гарч ирдэг сансрын цагийн "атом"-ын хувилбарууд байж болно. Тус тусад нь эд ангиудыг зөвхөн хамгийн өндөр эрчим хүчийг ашиглан задлах боломжтой бөгөөд энэ нь дэлхий дээрх бидэнд байгаа хүчнээс хамаагүй илүү юм.

5) Өтгөрүүлсэн бодистой зарим арга барилд орон зай-цаг хугацаа нь хатуу эсвэл шингэн биеийн шинж чанартай байдаг, өөрөөр хэлбэл уян хатан эсвэл наалдамхай байж болно. Хэрэв энэ нь үнэхээр тохиолдвол ажиглагдахуйц үр дагавар нь зайлшгүй юм. Физикчид одоогоор тэнүүчлэх бөөмс, өөрөөр хэлбэл сансар огторгуйгаас бидэнд хүрч буй гэрэл эсвэл электронуудаас ийм нөлөөний ул мөрийг хайж байна.

Призмээр сарнисан тасралтгүй гэрлийн туяаны бүдүүвч хөдөлгөөнт дүрс. Квантын таталцлын зарим хандлагад орон зай нь янз бүрийн долгионы урттай гэрлийн тархалтын орчин болж чаддаг.

6) Сансар огторгуйн цаг нь гэрлээр дамжин өнгөрөхөд нөлөөлдөг. Энэ нь бүрэн тунгалаг биш, эсвэл өөр өөр өнгийн гэрэл өөр өөр хурдтайгаар тархаж болно. Хэрэв квант орон зай нь гэрлийн тархалтад нөлөөлдөг бол энэ нь цаашдын туршилтуудад ч ажиглагдаж болно.

7) Орон зай-цаг хугацааны хэлбэлзэл нь алс холын эх үүсвэрээс ирж буй гэрлийн интерференцийн хэв маягийг бий болгох чадварыг устгадаг. Энэ нөлөөг ядаж харагдахуйц хэмжээнд хайж байсан боловч олдсонгүй.

Хоёр зузаан ангархай (дээд), хоёр нимгэн ангархай (төв) эсвэл нэг зузаан ангархай (доод хэсэг) дамжин өнгөрч буй гэрэл нь интерференц үзүүлж, долгионы шинж чанарыг илтгэнэ. Гэхдээ квант таталцлын хувьд зарим хүлээгдэж буй хөндлөнгийн шинж чанарууд боломжгүй байж болно

8) Хүчтэй муруйлттай газруудад цаг хугацаа орон зай болж хувирдаг. Энэ нь жишээлбэл, хар нүхний дотор эсвэл их тэсрэлтийн үед тохиолдож болно. Энэ тохиолдолд орон зайн гурван хэмжээс, нэг цаг хугацааны хэмжигдэхүүнээр бидэнд мэдэгдэж байгаа орон зай нь дөрвөн хэмжээст "Евклидийн" орон зай болж хувирах боломжтой.

Хорхойн нүхээр орон зай эсвэл цаг хугацааны хоёр өөр газрыг холбох нь зөвхөн онолын санаа хэвээр байгаа ч энэ нь сонирхолтой төдийгүй квант таталцлын хувьд зайлшгүй байж болох юм.

Сансар огторгуйн цаг нь орчлон ертөнцийг бүхэлд нь хамарсан жижигхэн өтний нүхнүүдтэй орон нутгийн холбоогүй байж болно. Ийм орон нутгийн бус холболтууд нь график эсвэл сүлжээ гэх мэт үндсэн бүтэц нь геометрийн бус бүх хандлагад байх ёстой. Учир нь ийм тохиолдолд "ойрхон" гэсэн ойлголт нь суурь биш, харин үр дагавартай, төгс бус байх тул алс холын газрууд санамсаргүйгээр холбогдож болно.

10) Квантын онолыг таталцлын хүчинтэй нэгтгэхийн тулд таталцал биш, харин квант онолыг шинэчлэх хэрэгтэй. Хэрэв тийм бол үр дагавар нь асар их байх болно. Бүх электрон төхөөрөмжүүдийн үндэс нь квантын онол байдаг тул үүнийг дахин авч үзэх нь цоо шинэ боломжуудыг нээх болно.

Хэдийгээр квантын таталцлыг ихэвчлэн цэвэр онолын санаа гэж үздэг ч туршилтын туршилт хийх олон боломжууд байдаг. Бид бүгд өдөр бүр орон зай цаг хугацаагаар аялдаг. Үүнийг ойлгох нь бидний амьдралыг өөрчилж чадна.

Дэлхий дээр хэн ч квант механикийг ойлгодоггүй - энэ бол таны мэдэх ёстой гол зүйл юм. Тийм ээ, олон физикчид түүний хуулиудыг ашиглаж сурсан, тэр ч байтугай квант тооцоог ашиглан үзэгдлийг урьдчилан таамаглаж сурсан. Гэвч яагаад ажиглагч байгаа нь тогтолцооны хувь заяаг тодорхойлж, нэг улсын талд сонголт хийхэд хүргэж байгаа нь тодорхойгүй хэвээр байна. "Онол ба практик" нь үр дүнд нь ажиглагч зайлшгүй нөлөөлдөг туршилтын жишээнүүдийг сонгож, материаллаг бодит байдалд ухамсрын ийм хөндлөнгийн оролцоотойгоор квант механик юу хийхийг олохыг хичээсэн.

Shroedinger-ийн муур

Өнөөдөр квант механикийн олон тайлбар байдаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн алдартай нь Копенгагеных хэвээр байна. Үүний гол зарчмуудыг 1920-иод онд Нилс Бор, Вернер Хайзенберг нар томъёолсон. Копенгагены тайлбарын гол нэр томъёо нь долгионы функц байсан - нэгэн зэрэг оршин сууж буй квант системийн бүх боломжит төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулсан математик функц юм.

Копенгагены тайлбарын дагуу зөвхөн ажиглалт нь системийн төлөвийг найдвартай тодорхойлж, бусад хэсгээс ялгаж чаддаг (долгионы функц нь зөвхөн тодорхой төлөвт байгаа системийг илрүүлэх магадлалыг математикийн аргаар тооцоолоход тусалдаг). Ажиглалтын дараа квант систем нь сонгодог болж хувирдаг гэж бид хэлж чадна: энэ нь олон муж улсад нэг дор зэрэгцэн оршихоо больж, тэдгээрийн аль нэгийг нь дэмжинэ.

Энэ хандлага үргэлж өрсөлдөгчидтэй байсаар ирсэн (жишээлбэл, Альберт Эйнштейний бичсэн "Бурхан шоо тоглодоггүй" гэдгийг санаарай), гэхдээ тооцоолол, таамаглалын үнэн зөв нь ихээхэн хохирол учруулсан. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үед Копенгагены тайлбарыг дэмжигчид улам бүр цөөрсөөр байгаа бөгөөд үүний хамгийн бага шалтгаан нь хэмжилт хийх явцад долгионы функцийн маш нууцлаг агшин зуурын уналт биш юм. Эрвин Шрөдингерийн хөөрхий мууртай хийсэн алдартай сэтгэхүйн туршилт нь энэ үзэгдлийн утгагүй байдлыг харуулах зорилготой байв.

Тиймээс туршилтын агуулгыг эргэн санацгаая. Хар хайрцагт амьд муур, хортой ампул, хорыг санамсаргүй байдлаар ажиллуулж чадах тодорхой механизмыг хийдэг. Жишээлбэл, нэг цацраг идэвхт атом, түүний задрал нь ампулыг эвддэг. Атомын задрал яг тодорхойгүй байна. Зөвхөн хагас задралын хугацаа л мэдэгдэж байна: 50% магадлалтайгаар ялзрал үүсэх хугацаа.

Гадны ажиглагчийн хувьд хайрцагны доторх муур нэгэн зэрэг хоёр төлөвт оршдог: хэрэв бүх зүйл хэвийн болвол тэр амьд, эсвэл үхсэн, ялзарч, ампул нь эвдэрсэн бол үхсэн байна. Эдгээр хоёр төлөвийг муурны долгионы функцээр тодорхойлдог бөгөөд энэ нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг: хол байх тусам цацраг идэвхт задрал аль хэдийн үүссэн байх магадлал өндөр байдаг. Гэхдээ хайрцгийг онгойлгосны дараа долгионы функц унадаг бөгөөд бид зуучийн туршилтын үр дүнг шууд хардаг.

Ажиглагч хайрцгийг онгойлгох хүртэл муур амьдрал ба үхлийн зааг дээр үүрд тэнцвэртэй байх бөгөөд зөвхөн ажиглагчийн үйлдэл түүний хувь заяаг тодорхойлох болно. Энэ бол Шредингерийн онцолсон утгагүй явдал юм.

Электрон дифракц

The New York Times сонины тэргүүлэх физикчдийн дунд явуулсан санал асуулгаар 1961 онд Клаус Женсоны хийсэн электрон дифракцийн туршилт шинжлэх ухааны түүхэн дэх хамгийн үзэсгэлэнтэй туршилтуудын нэг болжээ. Түүний мөн чанар юу вэ?

Гэрэл зургийн хавтангийн дэлгэц рүү электрон урсгалыг ялгаруулж буй эх үүсвэр байдаг. Мөн эдгээр электронуудын замд саад тотгор байдаг - хоёр ангархайтай зэс хавтан. Хэрэв та электроныг зүгээр л жижиг цэнэгтэй бөмбөлөг гэж үзвэл дэлгэцэн дээр ямар зураг гарч ирэх вэ? Хагарлын эсрэг талд хоёр гэрэлтсэн судлууд.

Бодит байдал дээр хар ба цагаан судал солих илүү төвөгтэй загвар дэлгэц дээр гарч ирдэг. Баримт нь ан цаваар дамжин өнгөрөх үед электронууд бөөмс шиг биш, харин долгион шиг (гэрлийн бөөмс болох фотонууд нэгэн зэрэг долгион байж чаддаг шиг) ажиллаж эхэлдэг. Дараа нь эдгээр долгионууд орон зайд харилцан үйлчилж, зарим газарт бие биенээ сулруулж, хүчирхэгжүүлж, улмаар гэрэл ба бараан судалтай ээлжлэн солигдох нарийн төвөгтэй зураг дэлгэц дээр гарч ирдэг.

Энэ тохиолдолд туршилтын үр дүн өөрчлөгдөхгүй бөгөөд хэрэв электронуудыг тасралтгүй урсгалаар биш, харин тус тусад нь дамжуулж байвал нэг бөөмс нэгэн зэрэг долгион байж болно. Нэг электрон ч гэсэн хоёр цоорхойг нэгэн зэрэг дамжуулж чаддаг (мөн энэ нь квант механикийн Копенгагены тайлбарын өөр нэг чухал байр суурь юм - объектууд "ердийн" материаллаг шинж чанар, чамин долгионы шинж чанаруудыг нэгэн зэрэг харуулж чаддаг).

Харин ажиглагч үүнд ямар хамаатай юм бэ? Хэдийгээр түүний аль хэдийн ээдрээтэй түүх бүр ч төвөгтэй болсон. Үүнтэй төстэй туршилтын үеэр физикчид электроныг огтолж буй багажийн тусламжтайгаар бодитоор дамжин өнгөрснийг илрүүлэхийг оролдох үед дэлгэц дээрх зураг эрс өөрчлөгдөж, "сонгодог" болсон: ангарлын эсрэг талд гэрэлтсэн хоёр хэсэг, ээлжлэн судалгүй байв.

Ажиглагчийн харц дор электронууд долгионы шинж чанараа харуулахыг хүсээгүй мэт. Бид түүний энгийн бөгөөд ойлгомжтой дүр зургийг харах гэсэн зөн совингийн хүсэлд нь тохируулсан. Мистик? Илүү энгийн тайлбар бий: системд бие махбодийн нөлөө үзүүлэхгүйгээр ямар ч ажиглалт хийх боломжгүй. Гэхдээ бид энэ талаар хэсэг хугацааны дараа эргэн ирэх болно.

Халаасан фуллерен

Бөөмийн дифракцийн туршилтыг зөвхөн электронууд дээр төдийгүй илүү том биетүүд дээр хийсэн. Жишээлбэл, фуллерен нь хэдэн арван нүүрстөрөгчийн атомаас тогтсон том, битүү молекулууд юм (жишээлбэл, жаран нүүрстөрөгчийн атом бүхий фуллерен нь хөл бөмбөгийн бөмбөгтэй маш төстэй: таван өнцөгт ба зургаан өнцөгтийг хооронд нь холбосон хөндий бөмбөрцөг).

Саяхан Венийн их сургуулийн профессор Зейлингерээр ахлуулсан хэсэг ийм туршилтанд ажиглалтын элемент оруулахыг оролдсон байна. Үүнийг хийхийн тулд тэд лазер туяагаар хөдөлгөөнт фуллерений молекулуудыг цацрагаар цацруулсан. Дараа нь гадны нөлөөнд халсан молекулууд гэрэлтэж эхэлсэн бөгөөд ингэснээр ажиглагчдад сансар огторгуй дахь байр сууриа илчлэх нь гарцаагүй.

Энэхүү шинэчлэлийн зэрэгцээ молекулуудын зан байдал ч өөрчлөгдсөн. Нийт тандалт эхлэхээс өмнө фуллерен нь тунгалаг дэлгэцээр дамжин өнгөрөх өмнөх жишээний электронууд шиг саад тотгорыг (долгионы шинж чанарыг харуулсан) амжилттай даван туулсан. Гэвч хожим нь ажиглагч гарч ирснээр фуллеренүүд тайвширч, бүрэн хуулийг дагаж мөрддөг материйн бөөмс шиг аашилж эхлэв.

Хөргөх хэмжээ

Квантын ертөнцийн хамгийн алдартай хуулиудын нэг бол Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчим юм: квант объектын байрлал, хурдыг нэгэн зэрэг тодорхойлох боломжгүй юм. Бид бөөмийн импульсийг илүү нарийвчлалтай хэмжих тусам түүний байрлалыг бага нарийвчлалтай хэмжих боломжтой. Гэвч жижиг хэсгүүдийн түвшинд үйлчилдэг квант хуулийн үр нөлөө нь манай том макро объектуудын ертөнцөд ихэвчлэн анзаарагддаггүй.

Тиймээс АНУ-ын профессор Швабын бүлгийн сүүлийн үеийн туршилтууд нь квант нөлөөллийг ижил электронууд эсвэл фуллерен молекулуудын түвшинд биш (тэдгээрийн голч нь 1 нм орчим) бага зэрэг илүү бодитойгоор харуулсан нь илүү үнэ цэнэтэй юм. объект - жижигхэн хөнгөн цагаан тууз.

Энэ туузыг хоёр талдаа бэхэлсэн бөгөөд дунд хэсэг нь дүүжлэгдэж, гадны нөлөөгөөр чичирч болно. Нэмж дурдахад туузны хажууд түүний байрлалыг өндөр нарийвчлалтайгаар бүртгэх чадвартай төхөөрөмж байсан.

Үүний үр дүнд туршилтчид хоёр сонирхолтой эффектийг олж илрүүлсэн. Нэгдүгээрт, объектын байрлалыг хэмжих аливаа хэмжилт, туузыг ажиглах нь түүнд ул мөр үлдээлгүй өнгөрөөгүй - хэмжилт бүрийн дараа туузны байрлал өөрчлөгдсөн. Товчоор хэлбэл, туршилтчид туузны координатыг маш нарийвчлалтай тодорхойлж, улмаар Гейзенбергийн зарчмын дагуу хурдыг нь өөрчилж, улмаар дараагийн байрлалыг нь өөрчилсөн.

Хоёрдугаарт, гэнэтийн байдлаар зарим хэмжилтүүд нь туузыг хөргөхөд хүргэсэн. Ажиглагч зөвхөн өөрийн оршихуйд л объектын физик шинж чанарыг өөрчилж чаддаг болох нь харагдаж байна. Энэ нь үнэхээр гайхалтай сонсогдож байна, гэхдээ физикчдийн итгэлээр тэд алдагдалд ороогүй гэж бодъё - одоо профессор Швабын бүлэг илэрсэн эффектийг электрон чипийг хөргөхөд хэрхэн ашиглах талаар бодож байна.

Хөлдөөх хэсгүүд

Та бүхний мэдэж байгаагаар тогтворгүй цацраг идэвхт тоосонцор дэлхий дээр муур дээр туршилт хийхээс гадна өөрөө бүрэн ялзардаг. Түүгээр ч зогсохгүй бөөмс бүр нь дундаж наслалтаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь ажиглагчийн ажиглалтын дор нэмэгдэх боломжтой юм.

Энэхүү квант эффектийг анх 1960-аад онд урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд түүний гайхалтай туршилтын баталгаа нь 2006 онд Массачусетсийн Технологийн дээд сургуулийн Нобелийн шагналт физикч Вольфганг Кеттерлегийн хэвлэгдсэн нийтлэлд гарчээ.

Энэ ажилд бид тогтворгүй өдөөгдсөн рубиди атомын задралыг судалсан (үндсэн төлөвт рубиди атом болон фотонуудын задрал). Системийг бэлтгэж, атомуудыг өдөөсөн даруйд тэдгээрийг ажиглаж эхлэв - тэдгээрийг лазер туяагаар гэрэлтүүлэв. Энэ тохиолдолд ажиглалтыг хоёр горимд явуулсан: тасралтгүй (жижиг гэрлийн импульс системд байнга нийлүүлдэг) ба импульс (системийг илүү хүчтэй импульсээр үе үе цацруулдаг).

Хүлээн авсан үр дүн нь онолын таамаглалтай маш сайн тохирч байв. Гадны гэрлийн нөлөөлөл нь бөөмсийн задралыг удаашруулж, ялзрахаас хол анхны байдалд нь буцааж өгдөг. Түүнчлэн судалсан хоёр дэглэмийн нөлөөллийн хэмжээ нь таамаглалтай давхцаж байна. Мөн тогтворгүй өдөөгдсөн рубиди атомын хамгийн их ашиглалтын хугацаа 30 дахин нэмэгджээ.

Квантын механик ба ухамсар

Электрон ба фуллеренүүд долгионы шинж чанараа харуулахаа больж, хөнгөн цагаан ялтсууд хөргөж, тогтворгүй тоосонцор задралдаа хөлддөг: ажиглагчийн бүхнийг чадагч харцаар дэлхий өөрчлөгдөж байна. Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийн ажилд бидний оюун санааны оролцоог нотлох баримт биш юу вэ? Тэгэхээр магадгүй Карл Юнг, Вольфганг Паули (Австрийн физикч, Нобелийн шагналт, квант механикийн анхдагчдын нэг) физик, ухамсрын хуулиудыг бие биенээ нөхдөг гэж үзэх нь зөв байсан болов уу?

Гэхдээ энэ нь ердийн хүлээн зөвшөөрөхөөс ердөө ганцхан алхам л үлдлээ: бидний эргэн тойрон дахь бүх ертөнц бол бидний оюун санааны мөн чанар юм. Аймшигтай юу? ("Чи үнэхээр Сарыг хараад л байдаг гэж бодож байна уу?" Эйнштейн квант механикийн зарчмуудыг тайлбарлав). Дараа нь дахин физикчдэд хандахыг оролдъё. Түүгээр ч барахгүй, сүүлийн жилүүдэд тэд функциональ долгионы нууцлаг нуралт бүхий квант механикийн Копенгагены тайлбарт улам бүр багасч, түүнийг өөр, нэлээн энгийн бөгөөд найдвартай нэр томьёо - декогерентизмээр сольж байна.

Гол нь: тайлбарласан бүх ажиглалтын туршилтанд туршилт хийгчид системд зайлшгүй нөлөөлсөн. Тэд үүнийг лазераар гэрэлтүүлж, хэмжих хэрэгсэл суурилуулсан. Энэ бол ерөнхий, маш чухал зарчим юм: та системтэй харьцахгүйгээр түүнийг ажиглаж, шинж чанарыг нь хэмжиж чадахгүй. Мөн харилцан үйлчлэл байгаа газарт шинж чанар нь өөрчлөгддөг. Түүгээр ч зогсохгүй квант объектуудын аварга том биетүүд нь өчүүхэн квант системтэй харилцан үйлчилдэг. Тиймээс ажиглагчийн мөнхийн, буддист төвийг сахих нь боломжгүй юм.

Энэ нь "декогерент" гэсэн нэр томъёог яг тодорхой тайлбарлаж байгаа зүйл юм - өөр том системтэй харилцах явцад системийн квант шинж чанарыг зөрчих эргэлт буцалтгүй үйл явц. Ийм харилцан үйлчлэлийн явцад квант систем нь анхны шинж чанараа алдаж, сонгодог болж, том системд "дагарах" болно. Энэ нь Шредингерийн мууртай холбоотой парадоксыг тайлбарлаж байна: муур бол маш том систем бөгөөд үүнийг ертөнцөөс тусгаарлах боломжгүй юм. Бодлын туршилт нь өөрөө бүрэн зөв биш юм.

Ямар ч тохиолдолд ухамсрын бүтээн байгуулалтын үйлдэл болох бодит байдалтай харьцуулахад уялдаа холбоогүй байдал нь илүү тайван сонсогддог. Магадгүй хэтэрхий тайван ч байж магадгүй. Эцсийн эцэст, энэ хандлагын тусламжтайгаар сонгодог ертөнц бүхэлдээ нэг том задралын нөлөө болж хувирдаг. Мөн энэ салбарын хамгийн ноцтой номын зохиогчдын үзэж байгаагаар "дэлхий дээр бөөмс байхгүй" эсвэл "үндсэн түвшинд цаг хугацаа байхгүй" гэх мэт үгс нь ийм хандлагаас логикийн дагуу урган гардаг.

Бүтээлч ажиглагч уу, эсвэл бүх хүч чадлыг тайлах уу? Та хоёр муу муухайг сонгох хэрэгтэй. Гэхдээ санаж байгаарай - одоо эрдэмтэд бидний сэтгэн бодох үйл явцын үндэс нь мөн л ижил нэртэй квант эффектүүд гэдэгт улам бүр итгэлтэй болж байна. Тиймээс ажиглалт хаана дуусч, бодит байдал эхэлдэг вэ - бидний хүн нэг бүрийг сонгох ёстой.

тайлбар

Физикийн хамгийн агуу, бүр хамгийн чухал нууц бол Янгийн интерференцийн туршилт (давхар ангарлын туршилт) юм. Үүнийг фотоны корпускуляр чанарыг харгалзан тайлбарлах боломжгүй юм. Гэхдээ фотоны долгионы шинж чанарыг таних нь интерференцийн загварыг тууштай тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодоггүй. Нэг талаас, фотон нь гэрэл зургийн хавтан дээр үргэлж цэг үлдээдэг бөгөөд энэ нь фотоны долгионы шинж чанарт үл нийцдэг. Нөгөөтэйгүүр, фотон нь хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрдөг бөгөөд энэ нь түүний корпускуляр шинж чанартай нийцэхгүй юм.
Физик болон шинжлэх ухааны олон нууцууд нь тайлбар болон туршилтын хувьд маш нарийн төвөгтэй боловч логик, нийтлэг ойлголттой зөрчилдөхгүй тайлбар өгөх боломжийг олгодог. Хөндлөнгийн туршилт нь эсрэгээрээ хийхэд маш энгийн бөгөөд тайлбарлах боломжгүй юм. Суурилуулалтын бүх техникийн шинж чанаруудыг тайлбарлахад хялбар байдаг (эх сурвалж, хөндлөнгийн сүлжээ, үзэгдлийн зарчим, тэр байтугай үр дүнгийн математик тооцоолол), гэхдээ тэдгээрийг бүхэлд нь нэг цогц болгон холбосон логик тайлбар нь нийтлэг ойлголтын үүднээс авч үзэх болно. боломжгүй.

Энэ нь ойлгомжгүй хөндлөнгийн оролцоо

Фейнманы хэлснээр интерференц буюу давхар ангархай туршилт нь "квант механикийн зүрхийг агуулдаг" бөгөөд квантын суперпозицийн үндсэн зарчим юм. Шугаман долгионы оптикийн үндсэн зарчим болох интерференцийн зарчмыг 1801 онд Томас Янг анх тодорхой томъёолсон. Тэрээр мөн 1803 онд анх удаа "Интерференц" гэсэн нэр томъёог бий болгосон. Эрдэмтэн өөрийн нээсэн зарчмыг тодорхой тайлбарлав (бидний үед "Янгийн давхар ангархай туршилт" гэгддэг туршилт, http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm):

“Гэрлийн хоёр хэсгийн суперпозицийн нөлөөг олж авахын тулд тэдгээр нь нэг эх үүсвэрээс ирж, өөр өөр замаар нэг цэгт, гэхдээ бие биентэйгээ ойрхон чиглэлд хүрэх шаардлагатай. Дифракц, тусгал, хугарал эсвэл эдгээр нөлөөллийн хослолыг цацрагийн нэг эсвэл хоёр хэсгийг хазайлгахад ашиглаж болох боловч хамгийн энгийн арга нь жигд гэрлийн туяа [эхний ангарлаас] (нэг өнгө эсвэл долгионы урт) унах явдал юм. Дифракцийн улмаас гэрэл бүх чиглэлд тархдаг хоёр маш жижиг нүх эсвэл ангархай бүхий дэлгэц."

Орчин үеийн туршилтын төхөөрөмж нь фотоны эх үүсвэр, хоёр ангархайтай диафрагм, интерференцийн хэв маяг ажиглагдах дэлгэцээс бүрдэнэ. Дэлгэц дээрх хагарлыг хаалтны ард өнгөрөөсний дараа тод ба бараан өнгийн ээлжлэн солигдох хөндлөнгийн загвар гарч ирнэ.

Зураг.1 Интерференцийн хүрээ

Фотонууд дэлгэцэн дээр тус тусад нь тусдаг боловч дэлгэцэн дээрх интерференцийн ирмэгүүд байгаа нь фотонууд тусдаггүй цэгүүд байгааг харуулж байна. Эдгээр цэгүүдийн нэгийг p гэж үзье. Гэхдээ аль нэг ангархай нь хаагдсан тохиолдолд фотон p руу орж болно. Альтернатив боломжуудыг заримдаа үгүйсгэдэг ийм сүйрлийн хөндлөнгийн оролцоо нь квант механикийн хамгийн ойлгомжгүй шинж чанаруудын нэг юм.

Давхар ангарлын туршилтын сонирхолтой шинж чанар нь интерференцийн загварыг нэг удаад нэг бөөмийг "угсрах" боломжтой буюу өөрөөр хэлбэл эх үүсвэрийн эрчмийг маш бага тохируулснаар бөөмс бүр дангаараа "нисдэг" бөгөөд зөвхөн өөртөө саад учруулах. Энэ тохиолдолд бөөмс "үнэхээр" хоёр ангархайн алинаар дамжин өнгөрдөг вэ гэдгийг өөрөөсөө асуухыг эрмэлздэг. Хоёр өөр бөөмс нь хөндлөнгийн загвар үүсгэдэггүй гэдгийг анхаарна уу.

Интерференцийн үзэгдлийн тайлбарын нууцлаг, үл нийцэх байдал, утгагүй байдал нь юу вэ? Эдгээр нь харьцангуйн тусгай онол, квантын телепортаци, орооцолдсон квант бөөмсийн парадокс болон бусад олон онол, үзэгдлийн парадокс шинж чанараас эрс ялгаатай. Эхлээд харахад хөндлөнгийн тайлбарт байгаа бүх зүйл энгийн бөгөөд ойлгомжтой байдаг. Долгионы тайлбар ба корпускуляр (квант) талаас нь тайлбарлах гэсэн хоёр ангилалд хуваагдаж болох эдгээр тайлбарыг авч үзье.

Шинжилгээгээ эхлэхийн өмнө бид хөндлөнгийн үзэгдлийн парадоксик байдал, үл нийцэх байдал, утгагүй байдал гэж бид энэхүү квант механик үзэгдлийн тайлбар нь албан ёсны логик, нийтлэг ойлголттой нийцэхгүй байгааг тэмдэглэж байна. Эдгээр ойлголтуудын утгыг бид энд хэрэглэж байгаа тул энэ зүйлийн хавсралтад тусгасан болно.

Долгионы өнцгөөс хөндлөнгийн оролцоо

Давхар ангархай туршилтын үр дүнгийн хамгийн түгээмэл бөгөөд төгс тайлбар бол долгионы үүднээс авч үзэх явдал юм.
"Хэрэв долгионы туулсан зайн зөрүү нь сондгой тооны долгионы уртын хагастай тэнцүү бол нэг долгионы улмаас үүссэн хэлбэлзэл нь нөгөө долгионы хэлбэлзэл тэвшинд хүрэх мөчид оргилд хүрч, улмаар нэг долгион нь нөгөөгийнх нь үүсгэсэн эвдрэлийг бууруулж, бүрмөсөн нөхөх болно. Үүнийг хоёр ангархайтай туршилтын диаграммыг 2-р зурагт үзүүлэв. Энэ нь эх үүсвэрийн хооронд байрлах саадын H1 эсвэл H2 хоёр ангарлын аль нэгийг дамжин өнгөрөхөд л А эх үүсвэрийн долгион нь дэлгэцийн ВС шугамд хүрч болно. болон дэлгэц. BC шугамын X цэг дээр замын уртын зөрүү нь AH1X - AH2X-тэй тэнцүү байна; хэрэв энэ нь бүхэл тооны долгионы урттай тэнцүү бол X цэг дээрх эвдрэл их байх болно; хэрэв энэ нь сондгой тооны долгионы уртын хагастай тэнцүү бол X цэг дээрх эвдрэл бага байх болно. Зурагт долгионы эрчмээс МЭӨ шугам дээрх цэгийн байрлалаас хамаарах хамаарлыг харуулсан бөгөөд энэ нь эдгээр цэгүүдийн хэлбэлзлийн далайцтай холбоотой юм."

Зураг 2. Долгионы өнцгөөс интерференцийн загвар

Долгионы өнцгөөс хөндлөнгийн үзэгдлийг тайлбарлах нь логик эсвэл нийтлэг ойлголттой ямар ч зөрчилддөггүй юм шиг санагдаж байна. Гэсэн хэдий ч фотоныг ерөнхийдөө квант гэж үздэг бөөмс . Хэрэв энэ нь долгионы шинж чанарыг харуулдаг бол энэ нь өөрөө хэвээр байх ёстой - фотон. Үгүй бол үзэгдлийг зөвхөн нэг долгионоор авч үзэхэд бид фотоныг физик бодит байдлын элемент болгон устгадаг. Үүнийг харгалзан үзэхэд фотон ийм ... байхгүй байна! Фотон нь зөвхөн долгионы шинж чанарыг харуулдаггүй - энд ямар ч бөөмс байхгүй долгион юм. Үгүй бол долгион хуваагдах мөчид бид хагас бөөмс нь ангархай тус бүрээр дамждаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой - фотон, хагас фотон. Гэхдээ дараа нь эдгээр хагас фотонуудыг "барих" туршилт хийх боломжтой байх ёстой. Гэсэн хэдий ч хэн ч эдгээр хагас фотонуудыг бүртгэж чадаагүй байна.

Тиймээс интерференцийн үзэгдлийн долгионы тайлбар нь фотон бол бөөмс гэсэн санааг үгүйсгэдэг. Иймээс энэ тохиолдолд фотоныг бөөмс гэж үзэх нь утгагүй, логикгүй бөгөөд эрүүл ухаанд нийцэхгүй байна. Логикийн хувьд бид фотон А цэгээс бөөмс хэлбэрээр нисдэг гэж үзэх ёстой. Сааданд ойртоход тэр гэнэт эргэж байнадолгион руу! Энэ нь долгион шиг хагарлаар дамжин хоёр урсгалд хуваагдана. Үгүй бол бид үүнд итгэх хэрэгтэй бүхэлд ньБидний таамаглаж байгаагаар бөөмс хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрдөг тусгаарлахБидэнд хоёр бөөм (хагас) байх эрх байхгүй. Дараа нь дахин хоёр хагас долгион холбохбүхэл бүтэн бөөм болгон хувиргана. Хаана байдаггүйхагас долгионы аль нэгийг нь дарах арга байхгүй. Байгаа юм шиг байна хоёрхагас долгион, гэхдээ хэн ч тэдний нэгийг устгаж чадаагүй. Эдгээр хагас долгион бүрийг бүртгэх бүртээ болж хувирдаг бүхэлд ньфотон. Хэсэг нь үргэлж, үл хамаарах зүйлгүйгээр бүхэл бүтэн болж хувирдаг. Өөрөөр хэлбэл, фотоныг долгион гэж үзэх нь хагас долгион бүрийг яг фотоны талтай адил "барьж авах" боломжийг олгох ёстой. Гэхдээ ийм зүйл болохгүй. Хагархай тус бүрээр хагас фотон дамждаг боловч зөвхөн бүтэн фотон л бүртгэгддэг. Хагас нь бүхэлтэй тэнцүү юу? Нэгэн зэрэг хоёр газарт фотон бөөмс байх тухай тайлбар нь илүү логик, ухаалаг харагдахгүй байна.

Долгионы үйл явцын математик тодорхойлолт нь бүх давхар ангархай хөндлөнгийн туршилтуудын үр дүнтэй бүрэн нийцэж байгааг эргэн санацгаая.

Корпускулярын үүднээс хөндлөнгийн оролцоо

Корпускулярын үүднээс авч үзвэл фотоны "хагас" хөдөлгөөнийг тайлбарлахын тулд нарийн төвөгтэй функцуудыг ашиглах нь тохиромжтой. Эдгээр функцүүд нь квант бөөмийн төлөвийн вектор (энд - фотон), түүний долгионы функц, өөр нэртэй - магадлалын далайц гэсэн квант механикийн үндсэн ойлголтоос үүдэлтэй. Давхар ангархай туршилтын үед фотон дэлгэцийн тодорхой цэгийг (гэрэл зургийн хавтан) цохих магадлал нь фотоны хоёр боломжит траекторийн нийт долгионы функцын квадраттай тэнцүү бөгөөд төлөв байдлын суперпозиция үүсгэдэг.

“Бид w ба z хоёр нийлмэл тооны w+z нийлбэрийн модулийн квадратыг бүрдүүлэхдээ бид ихэвчлэн эдгээр тоонуудын модулийн квадратуудын нийлбэрийг авдаггүй; Нэмэлт "засварлах нэр томъёо" байдаг:

|w + z| 2 = |w| 2 + |z| 2 + 2|w||z|cosQ,

Энд Q нь Аргандын хавтгай дээрх эхлэлээс z ба w цэгүүдийн чиглэлээс үүсэх өнцөг юм...

Энэ бол квант механик хувилбаруудын хоорондын квант интерференцийг тодорхойлсон 2|w||z|cosQ залруулах нэр томъёо юм."

Математикийн хувьд бүх зүйл логик бөгөөд ойлгомжтой байдаг: нарийн төвөгтэй илэрхийллийг тооцоолох дүрмийн дагуу бид яг ийм долгионы хөндлөнгийн муруйг авдаг. Энд ямар ч тайлбар, тайлбар шаардлагагүй - зүгээр л ердийн математик тооцоолол. Гэхдээ хэрэв та дэлгэцтэй уулзахаас өмнө фотон (эсвэл электрон) ямар замаар, ямар зам дагуу хөдөлсөнийг төсөөлөхийг оролдвол өгөгдсөн тайлбар нь дараахь зүйлийг харах боломжийг танд олгодоггүй.

“Тиймээс электронууд 1-р эсвэл 2-р цоорхойгоор дамждаг гэсэн мэдэгдэл буруу байна. Тэд хоёр цоорхойгоор нэгэн зэрэг дамждаг. Ийм үйл явцыг дүрсэлсэн маш энгийн математикийн төхөөрөмж нь туршилттай яг тохирч байна."

Үнэн хэрэгтээ нарийн төвөгтэй функц бүхий математик илэрхийллүүд нь энгийн бөгөөд ойлгомжтой байдаг. Гэсэн хэдий ч тэд зөвхөн үйл явцын гадаад илрэлийг, зөвхөн түүний үр дүнг, бие махбодийн утгаараа юу болж байгааг юу ч хэлэлгүйгээр дүрсэлдэг. Нэг бөөм нь бодит цэгийн хэмжээсгүй ч гэсэн нэг тасралтгүй эзэлхүүнээр хязгаарлагдаж, хоорондоо холбогдоогүй хоёр цооногоор нэгэн зэрэг дамждагийг эрүүл саруул ухааны үүднээс төсөөлөхийн аргагүй юм. Жишээлбэл, Садбери уг үзэгдлийг задлан шинжилж бичжээ.

"Интерференцийн загвар нь өөрөө судлагдаж буй бөөмсийн корпускуляр байдлыг шууд бусаар илэрхийлдэг, учир нь энэ нь тасралтгүй биш, харин бие даасан электронуудын анивчдаг олон цэгээс зурагтын дэлгэцэн дээрх зураг шиг бүрддэг. Гэхдээ электрон тус бүр нэг эсвэл нөгөө ангархайгаар дамжсан гэсэн таамаглал дээр үндэслэн энэхүү интерференцийн загварыг тайлбарлах нь туйлын боломжгүй юм."

Тэрээр нэг бөөмсийг хоёр ангархайгаар нэгэн зэрэг нэвтрүүлэх боломжгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ: "Бөөмс нь аль нэгийг нь эсвэл нөгөөгөөр дамжин өнгөрөх ёстой" гэж үзээд корпускуляр бүтцийг тэмдэглэв. Бөөм нь хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрч чадахгүй, гэхдээ аль нэгийг нь ч, нөгөөг нь ч дамжуулж чадахгүй. Дэлгэц дээрх анивчсан цэгүүдээр нотлогдож буй электрон бол бөөмс гэдэг нь эргэлзээгүй. Мөн энэ бөөмс нь зөвхөн нэг ангархайг дамжин өнгөрч чадахгүй нь дамжиггүй. Энэ тохиолдолд электроныг хоёр хэсэгт, хоёр хэсэгт хуваагаагүй нь эргэлзээгүй бөгөөд энэ тохиолдолд тус бүр нь электроны хагас масс, хагас цэнэгтэй байх ёстой. Ийм хагас электроныг хэн ч ажиглаж байгаагүй. Энэ нь электрон хоёр хэсэгт хуваагдаж, хоёр ангархайг нэгэн зэрэг гаталж чадахгүй гэсэн үг юм. Тэд бидэнд тайлбарласнаар тэрээр бүрэн бүтэн хэвээрээ, нэгэн зэрэгхоёр өөр цоорхойгоор дамждаг. Энэ нь хоёр хэсэгт хуваагддаггүй, харин хоёр ангархайгаар нэгэн зэрэг дамждаг. Энэ нь хоёр ангархай дахь хөндлөнгийн физик үйл явцын квант механик (корпускуляр) тайлбарын утгагүй байдал юм. Математикийн хувьд энэ үйл явцыг өө сэвгүй дүрсэлж болно гэдгийг санацгаая. Гэвч физик үйл явц нь эрүүл ухаанаас ялгаатай нь огт логикгүй юм. Түүгээр ч барахгүй, ердийнх шигээ эрүүл ухаан буруутай бөгөөд энэ нь яаж байгааг ойлгохгүй байна: энэ нь хоёр хуваагдаагүй, харин хоёр газар дууссан.

Нөгөөтэйгүүр, эсрэгээр нь таамаглах боломжгүй юм: фотон (эсвэл электрон) одоог хүртэл тодорхойгүй байгаа замаар хоёр ан цавын аль нэгээр дамжин өнгөрдөг. Яагаад бөөмс тодорхой цэгүүдэд хүрч, бусдаас зайлсхийдэг вэ? Тэр хориотой бүсүүдийн талаар мэддэг юм шиг. Энэ нь бөөмс нь бага урсгалын эрчимтэй үед өөртөө саад болох үед ялангуяа тодорхой юм. Энэ тохиолдолд бид хоёр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх бөөмийн нэгэн зэрэг байдлыг авч үзэх шаардлагатай хэвээр байна. Эс бөгөөс бид бөөмсийг зөн билгийн авьяастай бараг л ухаант амьтан гэж үзэх хэрэгтэй болно. Дамжин өнгөрөх детектор эсвэл хасах мэдрэгчтэй туршилт (нэг ангархайн ойролцоо бөөмс илрээгүй нь нөгөөгөөр дамжсан гэсэн үг) зургийг тодруулж чадахгүй. Бүрэн бүтэн нэг бөөмс дамжин өнгөрөөгүй хоёр дахь ан цав байгаа үед хэрхэн, яагаад хариу үйлдэл үзүүлдэг талаар үндэслэлтэй тайлбар байдаггүй. Хэрвээ нэг ангархайн ойролцоо бөөмс илрээгүй бол нөгөөг нь дайрсан гэсэн үг. Гэхдээ энэ тохиолдолд энэ нь дэлгэцэн дээрх "хориотой" цэг дээр, өөрөөр хэлбэл хоёр дахь ангархай нээлттэй байсан бол хэзээ ч хүрэхгүй байхаар төгсөж магадгүй юм. Хэдийгээр эдгээр тогтоогдоогүй тоосонцор нь "хагас" интерференцийн хэв маягийг бий болгоход юу ч саад болохгүй бололтой. Гэсэн хэдий ч ийм зүйл болохгүй: хэрэв ангархайнуудын аль нэг нь хаагдсан бол хэсгүүд нь дэлгэцийн "хориотой" хэсэгт нэвтрэх "нэвтрүүлэх" хүлээн авах бололтой. Хэрэв хоёр цоорхой хоёулаа нээлттэй байвал нэг ангарлаар дамжсан бөөмс эдгээр "хориотой" бүс нутагт нэвтрэх боломжоо хасна. Тэр хоёр дахь цоорхой түүнийг хэрхэн "харж" байгааг мэдэрч, тодорхой чиглэлд хөдөлгөөн хийхийг хориглодог бололтой.

Энэ туршилтанд илэрсэн долгион эсвэл бөөмстэй туршилт хийхэд л хөндлөнгийн оролцоо үүсдэг гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн зөвхөндолгионы шинж чанар. Ямар нэгэн ид шидийн аргаар бөөмс нь долгион эсвэл корпускулын талуудыг туршилтын явцад ил гаргаж, нислэгийн явцад тэдгээрийг өөрчилдөг. Хэрэв шингээгчийг аль нэг ангарлын дараа шууд байрлуулсан бол бөөмс нь долгион шиг хоёр ангархайг дамжин шингээгч хүртэл дамждаг бөгөөд дараа нь бөөм хэлбэрээр нислэгээ үргэлжлүүлнэ. Энэ тохиолдолд шингээгч нь бөөмийн энергийн багахан хэсгийг ч гэсэн авдаггүй. Хэдийгээр бөөмийн наад зах нь хэсэг нь бөглөрсөн цоорхойгоор дамжин өнгөрөх ёстой байсан нь тодорхой байна.

Бидний харж байгаагаар физик үйл явцын талаар авч үзсэн тайлбаруудын аль нь ч логик болон эрүүл саруул ухааны байр сууринаас шүүмжлэлд өртөхгүй. Одоогийн давамгайлж буй долгион-бөөмийн дуализм нь хөндлөнгийн оролцоог хэсэгчлэн оруулахыг зөвшөөрдөггүй. Фотон нь зөвхөн корпускуляр эсвэл долгионы шинж чанарыг харуулдаггүй. Тэр тэднийг илчилдэг нэгэн зэрэг, эдгээр илрэлүүд нь харилцан хамааралтай оруулахгүйбие биенээ. Хагас долгионы аль нэгийг "унтраах" нь фотоныг нэн даруй интерференцийн загварыг "хэрхэн" үүсгэхээ мэдэхгүй бөөмс болгон хувиргадаг. Эсрэгээр, хоёр задгай ан цав нь фотоныг хоёр хагас долгион болгон хувиргаж, дараа нь нийлснээр бүхэл фотон болж хувирч, долгионыг нягтруулах нууцлаг процедурыг дахин харуулж байна.

Давхар ангархайтай төстэй туршилтууд

Давхар ангархай туршилтын хувьд хэсгүүдийн "хагас" -ын траекторийг туршилтаар хянах нь зарим талаараа хэцүү байдаг, учир нь ан цавууд бие биентэйгээ харьцангуй ойрхон байдаг. Үүний зэрэгцээ ижил төстэй боловч илүү харааны туршилт байдаг бөгөөд энэ нь фотоныг хоёр тодорхой ялгах траекторийн дагуу "салгах" боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд фотон нь хоёр сувгаар нэгэн зэрэг дамждаг, тэдгээрийн хооронд метр ба түүнээс дээш зайтай байж болно гэсэн утгагүй санаа улам бүр тодорхой болно. Ийм туршилтыг Mach-Zehnder интерферометр ашиглан хийж болно. Энэ тохиолдолд ажиглагдсан нөлөө нь давхар ангархай туршилтанд ажиглагдсан нөлөөлөлтэй төстэй юм. Белинский эдгээрийг хэрхэн дүрсэлсэн байна:

“Mach-Zehnder интерферометрийн туршилтыг авч үзье (Зураг 3). Түүнд нэг фотоны төлөвийг хэрэглэж эхлээд фотодетекторуудын урд байрлах хоёр дахь цацраг задлагчийг салгацгаая. Илрүүлэгч нь нэг эсвэл өөр сувагт нэг фотон тооллогыг бүртгэх бөгөөд оролтод нэг фотон байдаг тул хоёуланг нь нэгэн зэрэг хийхгүй.

Зураг 3. Мах-Зехдер интерферометрийн бүдүүвч.

Цацраг задлагчийг буцааж авцгаая. Илрүүлэгчид фото тоолох магадлалыг 1 + - cos(Ф1 - Ф2) функцээр тодорхойлдог бөгөөд Ф1 ба Ф2 нь интерферометрийн гарны фазын саатал юм. Тэмдэг нь ямар детектор ашиглан бичлэг хийхээс хамаарна. Энэхүү гармоник функцийг Р(Ф1) + Р(Ф2) хоёр магадлалын нийлбэрээр илэрхийлэх боломжгүй. Тиймээс, анхны цацраг задлагчийн дараа фотон нь интерферометрийн хоёр гарт нэгэн зэрэг байрладаг боловч туршилтын эхний үйлдэлд энэ нь зөвхөн нэг гарт байсан юм. Сансар огторгуй дахь энэхүү ер бусын зан үйлийг квантын орон нутгийн бус байдал гэж нэрлэдэг. Үүнийг макро сансарт байдаг нийтлэг мэдрэмжийн ердийн орон зайн зөн совингийн үүднээс тайлбарлах боломжгүй юм."

Хэрэв хоёр зам нь оролтод фотоны хувьд чөлөөтэй байвал гаралтын үед фотон нь давхар ангархай туршилтын адил ажилладаг: хоёр дахь толин тусгал нь зөвхөн нэг замаар дамжин өнгөрч болно - энэ нь түүний дагуу ирсэн тодорхой "хуулбар"-д саад учруулдаг. өөр зам. Хэрэв хоёр дахь зам хаалттай бол фотон ганцаараа ирж, хоёр дахь толин тусгалыг аль ч чиглэлд дамжуулдаг.

Давхар ангархай туршилтын ижил төстэй хувилбарыг Пенроуз тайлбарлав (тайлбар нь маш уран яруу тул бид үүнийг бараг бүрэн танилцуулах болно):

“Фотон нэгэн зэрэг дамжин өнгөрөхийн тулд ангархайнууд хоорондоо ойрхон байх албагүй. Квантын бөөмс хэр хол зайтай байсан ч "нэг дор хоёр газарт" байж болохыг ойлгохын тулд давхар ангархай туршилтаас арай өөр туршилтын тохиргоог авч үзье. Өмнөх нэгэн адил бид нэг өнгийн гэрэл, нэг фотоныг ялгаруулдаг чийдэнтэй; Харин гэрлийг хоёр ангархайгаар дамжуулахын оронд туяа руу 45 градусын өнцгөөр налуу хагас мөнгөлөг толиноос тусгацгаая.

Зураг 4. Долгионы функцийн хоёр оргилыг нэг газар эсвэл өөр газар фотоны локалчлалын магадлалын жин гэж үзэх боломжгүй юм. Фотоны авсан хоёр замыг бие биендээ саад болохуйц болгож болно.

Толин тусгалтай уулзсаны дараа фотоны долгионы функц нь хоёр хэсэгт хуваагдаж, нэг хэсэг нь хажуу тийшээ тусах ба хоёр дахь хэсэг нь фотон анх хөдөлсөн чиглэлдээ үргэлжлүүлэн тархдаг. Хоёр ангарлаас гарч буй фотоны нэгэн адил долгионы функц нь хоёр оргилтой байдаг боловч одоо эдгээр оргилууд нь илүү хол зайд тусгаарлагдсан байдаг - нэг оргил нь туссан фотоныг, нөгөө нь толинд дамждаг фотоныг дүрсэлдэг. Үүнээс гадна, цаг хугацаа өнгөрөх тусам оргилуудын хоорондох зай улам бүр нэмэгдэж, хязгааргүй нэмэгддэг. Долгионы функцийн эдгээр хоёр хэсэг сансарт орж, бид бүтэн жил хүлээж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Дараа нь фотоны долгионы функцийн хоёр оргил нь гэрлийн жилийн зайтай байх болно. Ямар нэгэн байдлаар фотон нэг гэрлийн жилийн зайд тусгаарлагдсан хоёр газарт нэгэн зэрэг дуусдаг!

Ийм зургийг нухацтай авч үзэх шалтгаан байна уу? Фотоныг зүгээр л нэг газар байх магадлал 50%, өөр газар байх 50% магадлалтай объект гэж үзэж болохгүй гэж үү! Үгүй ээ, боломжгүй! Фотон хэчнээн удаан хөдөлгөөнд орсноос үл хамааран фотоны цацрагийн хоёр хэсэг нь эсрэг чиглэлд буцаж тусч, хоорондоо таарч, хоёр хувилбарын магадлалын жингээс үүсэх боломжгүй интерференцийн нөлөөг бий болгох боломж үргэлж байдаг. . Фотоны цацрагийн хэсэг бүр замдаа бүрэн мөнгөлөг толин тусгалтай таарч, хоёр хэсгийг нийлүүлэх өнцгөөр хазайсан бөгөөд хоёр хэсэг нийлэх цэг дээр өөр хагас мөнгөлөг толин тусгалыг байрлуулсан байна гэж бодъё. Эхний тольтой ижил өнцөг. Фотоны цацрагийн хэсгүүд тархдаг шулуун шугам дээр хоёр фотоэлел байрлана (Зураг 4). Бид юу олох вэ? Хэрэв фотон нэг замыг дагах 50%, нөгөө замыг дагах магадлал 50% байсан нь үнэн байсан бол детектор хоёулаа тус бүр 50% магадлалтай фотоныг илрүүлэх болно. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр өөр зүйл болж байна. Хэрэв хоёр өөр замын урт нь яг тэнцүү бол фотон 100%-ийн магадлалтайгаар фотон анх хөдөлсөн шулуун дээр байрлах А детекторыг, 0 магадлалтайгаар өөр B илрүүлэгч рүү тусна. , фотон детекторыг тодорхой А-тай цохино!

Мэдээжийн хэрэг, ийм туршилтыг гэрлийн жилийн дарааллаар хол зайд хийж байгаагүй, гэхдээ дээр дурдсан үр дүн нь эргэлзээтэй биш юм (уламжлалт квант механикийг баримталдаг физикчид!) Энэ төрлийн туршилтыг үнэхээр хийсэн. олон метрийн зайд гарсан бөгөөд үр дүн нь квант механикийн таамаглалтай бүрэн нийцэж байсан. Хагас тусгалтай тольтой анхны болон сүүлчийн уулзалтын хооронд фотон оршин тогтнох бодит байдлын талаар одоо юу хэлж болох вэ? Зайлшгүй дүгнэлт бол фотон ямар нэг утгаараа хоёр замыг нэгэн зэрэг авах ёстой! Хэрэв шингээгч дэлгэцийг хоёр замын аль нэгнийх нь зам дээр байрлуулсан бол фотон А эсвэл В мэдрэгчийг цохих магадлал ижил байх болно! Гэхдээ хэрэв хоёр зам хоёулаа нээлттэй байвал (хоёулаа ижил урттай) бол фотон зөвхөн А-д хүрч чадна. Замуудын аль нэгийг нь хаах нь фотоныг B детекторт хүрэх боломжийг олгоно! Хэрэв хоёр зам хоёулаа нээлттэй байвал фотон ямар нэгэн байдлаар В илрүүлэгч рүү орох боломжгүй гэдгийг "мэддэг" тул нэг дор хоёр замыг дагахаас өөр аргагүй болдог.

"Нэг дор хоёр тодорхой газар байна" гэсэн мэдэгдэл нь фотоны төлөвийг бүрэн тодорхойлдоггүй гэдгийг анхаарна уу: бид Ф t + Ф b төлөвийг, жишээлбэл, Ф t - Ф b төлөвөөс ялгах хэрэгтэй. жишээлбэл, Ф t + iФ b төлөвөөс Ф t ба Ф b хоёр зам тус бүр дээрх фотоны байрлалыг ("дамжуулах" ба "тусгалсан" тус тусад нь!) илэрхийлж байна. Энэ нь ийм төрлийн ялгаа юм. Энэ нь фотон нь хоёр дахь хагас мөнгөлөг толин тусгал руу шилжсэн А детекторт найдвартай хүрэх үү, эсвэл В детекторт найдвартай хүрэх үү (эсвэл А ба В детекторыг завсрын магадлалаар цохих) эсэхийг тодорхойлно.

Бөөмс янз бүрийн аргаар "хоёр газарт нэгэн зэрэг байж болно" гэдгийг нухацтай авч үзэх ёстой гэсэн квант бодит байдлын энэ оньсого нь бид бусад квант төлөвийг олж авахын тулд нийлмэл үнэ цэнэтэй жинг ашиглан квант төлөвүүдийг нийлбэрлэх ёстой байдгаас үүдэлтэй "

Бидний харж байгаагаар математикийн формализм нь бөөмсийг нэг дор хоёр газар байгаа гэдэгт ямар нэгэн байдлаар итгүүлэх ёстой. Энэ бол долгион биш харин бөөмс юм. Энэ үзэгдлийг дүрсэлсэн математикийн тэгшитгэлийн талаар ямар ч гомдол гарах нь гарцаагүй. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг эрүүл саруул ухааны үүднээс тайлбарлах нь ноцтой хүндрэл учруулж, "ид шид", "гайхамшиг" гэсэн ойлголтуудыг ашиглахыг шаарддаг.

Хөндлөнгийн зөрчлийн шалтгаанууд - бөөмийн замын талаархи мэдлэг

Квант бөөмийн интерференцийн үзэгдлийг авч үзэх гол асуултуудын нэг бол хөндлөнгийн зөрчлийн шалтгааны тухай асуудал юм. Хөндлөнгийн хэв маяг хэрхэн, хэзээ гарч ирэх нь ерөнхийдөө ойлгомжтой. Гэхдээ эдгээр мэдэгдэж буй нөхцөлд заримдаа хөндлөнгийн загвар гарч ирдэггүй. Үүнд ямар нэг зүйл саад болж байна. Заречный энэ асуултыг ингэж томъёолж байна.

“Төлөвүүдийн суперпозиция, хөндлөнгийн хэв маягийг ажиглахад юу шаардлагатай вэ? Энэ асуултын хариулт маш тодорхой байна: суперпозицийг ажиглахын тулд объектын төлөвийг засах шаардлагагүй. Электроныг харахад бид нэг нүхээр эсвэл нөгөө нүхээр дамждаг болохыг олж хардаг. Энэ хоёр муж улсын суперпозиция байхгүй! Бид үүнийг харахгүй байх үед энэ нь нэгэн зэрэг хоёр цоорхойгоор дамждаг бөгөөд дэлгэцэн дээрх тархалт нь бидний харж байх үеийнхээс огт өөр юм!"

Өөрөөр хэлбэл, бөөмийн траекторийн талаархи мэдлэг байгаатай холбоотойгоор хөндлөнгийн оролцоо үүсдэг. Хэрэв бид бөөмийн траекторийг мэддэг бол интерференцийн загвар үүсэхгүй. Bacciagaluppi ижил төстэй дүгнэлт хийдэг: хөндлөнгийн нэр томъёо ажиглагддаггүй нөхцөл байдал байдаг, i.e. магадлалыг тооцоолох сонгодог томъёог ашигладаг. Энэ нь долгионы функцийн "үнэн" уналтаас шалтгаалж хэмжилт хийсэн гэсэн итгэл үнэмшлээс үл хамааран бид ан цавыг илрүүлэх үед тохиолддог (өөрөөр хэлбэл зөвхөн нэгбүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэмжиж, дэлгэцэн дээр тэмдэг үлдээдэг). Түүнээс гадна, зөвхөн системийн төлөв байдлын талаар олж авсан мэдлэг нь хөндлөнгийн оролцоог зөрчдөг төдийгүй бүр боломжЭнэхүү мэдлэгийг олж авах боломж нь хөндлөнгийн оролцооны дийлэнх шалтгаан болдог. Мэдлэг өөрөө биш, харин суурь боломжирээдүйд бөөмийн төлөв нь интерференцийг устгадаг болохыг олж мэдээрэй. Үүнийг Цыпенюкийн туршлага маш тодорхой харуулж байна.

“Рубиди атомын цацрагийг соронзон оптик урхинд барьж, лазераар хөргөж, дараа нь атомын үүл суларч, таталцлын талбайн нөлөөн дор унадаг. Унах үед атомууд хоёр байнгын гэрлийн долгионоор дараалан өнгөрч, бөөмс тархсан үечилсэн потенциал үүсгэдэг. Үнэн хэрэгтээ, атомын дифракц нь шингэн дэх хэт авианы долгион дээр гэрлийн дифракц үүсдэгтэй адил синусоид дифракцийн тор дээр үүсдэг. Осолдсон цацраг A (харилцааны муж дахь хурд нь ердөө 2 м/с) эхлээд B ба C гэсэн хоёр цацрагт хуваагдаж, дараа нь хоёр дахь гэрлийн торыг цохиж, дараа нь хоёр хос цацраг (D, E) ба (F, G) үүсдэг. Алсын бүс дэх эдгээр хоёр хос давхардсан цацраг нь атомуудын хоёр ангархайгаар дифракцад харгалзах стандарт интерференцийн хэв маягийг бүрдүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь эхний сараалжны дараа цацрагуудын хөндлөн зөрүүтэй тэнцүү d зайд байрладаг."

Туршилтын явцад атомуудыг "тэмдэглэсэн" бөгөөд энэ тэмдгээр хөндлөнгийн загвар үүсэхээс өмнө тэд ямар траектороор хөдөлж байгааг тодорхойлох ёстой байв.

"Гэрлийн торны дараа богино долгионы оронтой хоёрдогч харилцан үйлчлэлийн үр дүнд энэ фазын шилжилт нь электрон төлөвт |2> ба |3> атомын B ба C цацрагт өөр популяци болж хувирдаг: В цацрагт голчлон байдаг. |2> төлөвт атомууд, С цацрагт - |3> төлөвт атомууд. Энэхүү нэлээд боловсронгуй аргаар атомын цацрагууд тэмдэглэгдсэн бөгөөд дараа нь хөндлөнгийн оролцоонд орсон.

Та атомын электрон төлөвийг тодорхойлох замаар дараа нь ямар зам дагуу явсныг олж мэдэх боломжтой. Энэхүү тэмдэглэгээ хийх явцад атомын импульс бараг өөрчлөгддөггүй гэдгийг дахин нэг удаа онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хөндлөнгийн цацраг дахь атомуудыг тэмдэглэдэг богино долгионы цацрагийг асаахад интерференцийн загвар бүрмөсөн алга болно. Мэдээллийг уншаагүй, дотоод цахим төлөвийг тогтоогоогүй гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Атомуудын траекторийн талаарх мэдээллийг зөвхөн тэмдэглэсэн бөгөөд атомууд ямар замаар хөдөлж байгаагаа санаж байв.

Тиймээс бид хөндлөнгөөс оролцож буй бөөмсийн траекторийг тодорхойлох боломжит боломжийг бий болгох нь хүртэл хөндлөнгийн загварыг устгадаг болохыг бид харж байна. Бөөм нь долгион ба бөөмийн шинж чанарыг нэгэн зэрэг харуулахгүй, гэхдээ эдгээр шинж чанарууд нь хэсэгчлэн тохирохгүй: нэг бол бөөмс нь долгион шиг эсвэл бүхэлдээ орон нутгийн бөөмс шиг ажилладаг. Хэрэв бид бөөмсийг корпускул болгон "тохируулж", түүнийг корпускулын ямар нэгэн төлөв байдалд оруулбал түүний долгионы шинж чанарыг тодорхойлох туршилт хийх үед бидний бүх тохиргоо устах болно.

Хөндлөнгийн энэхүү гайхалтай шинж чанар нь логик эсвэл нийтлэг ойлголттой зөрчилддөггүй гэдгийг анхаарна уу.

Квантоцентрик физик ба Уилер

Манай цаг үеийн квант механик системийн төвд квант ба түүний эргэн тойронд Птолемейгийн геоцентрик системд квант одод, квант нар эргэлддэг шиг байдаг. Магадгүй хамгийн энгийн квант механик туршилтын тайлбар нь квант онолын математик нь төгс биш гэдгийг харуулж байгаа боловч үйл явцын бодит физикийн тайлбар бүрэн байхгүй байна.

Онолын гол шинж чанар нь зөвхөн цаасан дээрх квант бөгөөд томъёонд энэ нь квант, бөөмийн шинж чанартай байдаг. Туршилтын хувьд энэ нь бөөмс шиг огт ажилладаггүй. Тэрээр хоёр хэсэгт хуваагдах чадварыг харуулдаг. Тэрээр янз бүрийн ид шидийн шинж чанартай байдаг бөгөөд тэр байтугай үлгэрийн баатруудтай харьцуулагддаг: "Энэ хугацаанд фотон нь зөвхөн сүүлээрээ (цацраг задлагч 1) болон түүний оргил дээр хурц байдаг "агуу утаат луу" юм. Энэ нь илрүүлэгчийг хаздаг" (Wheeler). Уилерийн "галаар амьсгалдаг том луу"-ын хагасыг эдгээр хэсгүүдийг хэн ч олж илрүүлээгүй бөгөөд квантуудын эдгээр хагаст байх ёстой шинж чанарууд нь квантуудын онолтой зөрчилддөг.

Нөгөө талаар квантууд яг долгион шиг ажилладаггүй. Тийм ээ, тэд "хэрхэн бутрахаа мэддэг" бололтой. Гэхдээ тэдгээрийг бүртгэх гэж оролдоход тэр даруй нэг долгион болж нийлдэг бөгөөд энэ нь гэнэт бөөмс болж нурж цэг болж хувирдаг. Түүнээс гадна бөөмсийг зөвхөн долгион эсвэл зөвхөн корпускуляр шинж чанарыг харуулахыг оролдох оролдлого бүтэлгүйтдэг. Гайхалтай интерференцийн туршилтуудын сонирхолтой хувилбар бол Wheeler-ийн хойшлуулсан сонголтын туршилтууд юм.

Зураг 5. Үндсэн хойшлуулсан сонголт

1. Фотон (эсвэл бусад квант бөөмс) хоёр ангархай руу илгээгддэг.

2. Фотон нь ангархайг ажиглахгүйгээр (илрүүлэхгүй), нэг ангарлаар эсвэл нөгөө ангарлаар эсвэл хоёр ангарлаар дамждаг (логийн хувьд эдгээр нь бүх боломжит хувилбарууд юм). Хөндлөнгөөс гарахын тулд бид "ямар нэгэн зүйл" нь хоёр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх ёстой гэж үздэг; Бөөмийн тархалтыг олж авахын тулд фотон нэг ангархай эсвэл нөгөөгөөр дамжин өнгөрөх ёстой гэж бид үздэг. Фотон ямар ч сонголт хийсэн, тэр ангархай дундуур гарах тэр мөчид "заавал" хийх ёстой.

3. Хагархайг дайран өнгөрсний дараа фотон арын хана руу шилжинэ. Бидэнд "арын хана" дээрх фотоныг илрүүлэх хоёр өөр арга бий.

4. Нэгдүгээрт, бид дэлгэцтэй (эсвэл ослын фотоны хэвтээ координатыг ялгах чадвартай боловч фотон хаанаас ирснийг тодорхойлох боломжгүй өөр ямар ч илрүүлэх систем). Дэлгэцийг зурсан сумаар харуулсан шиг арилгаж болно. Үүнийг хурдан, маш хурдан арилгах боломжтой, Үүний дараа, фотон нь хоёр ангархайг дайран өнгөрөхөд, гэхдээ фотон дэлгэцийн хавтгайд хүрэхээс өмнө. Өөрөөр хэлбэл, фотон 3-р бүсэд хөдөлж байх хугацаанд дэлгэцийг арилгаж болно. Эсвэл бид дэлгэцийг байрандаа үлдээж болно. Энэ бол туршилт хийж буй хүний ​​сонголт юм хойшлуулсанфотон ангархай дундуур өнгөрөх мөч хүртэл (2) яаж ч хийсэн.

5. Хэрэв дэлгэцийг арилгавал бид хоёр телескоп олно. Телескопууд нь зөвхөн нэг ангархайн эргэн тойронд сансар огторгуйн нарийн хэсгүүдийг ажиглахад маш сайн төвлөрдөг. Зүүн дуран нь зүүн ангархайг ажигладаг; баруун дуран нь баруун ангархайг ажигладаг. (Турангийн механизм/метафор нь биднийг дурангаар харвал фотон нь дурангаар төвлөрч буй ангархайг бүрэн эсвэл хэсэгчлэн дамжсан тохиолдолд л гэрлийн гялбааг харах болно гэсэн итгэлийг өгдөг; Үгүй бол бид фотоныг харахгүй.Иймээс дурангаар фотоныг ажигласнаар ирж буй фотоны тухай “ямар зүгт” мэдээлэл авдаг.)

Одоо фотон 3-р муж руу явж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Фотон аль хэдийн ангархай дундуур өнгөрчээ. Бидэнд сонгох сонголт байсаар байна, жишээлбэл, дэлгэцийг байрандаа үлдээх; Энэ тохиолдолд фотон аль ан цаваар дамжсаныг бид мэдэхгүй. Эсвэл бид дэлгэцийг арилгахаар шийдэж магадгүй. Хэрэв бид дэлгэцийг арилгавал илгээсэн фотон бүрийн хувьд нэг дурангаар (эсвэл хоёуланд нь ийм зүйл хэзээ ч тохиолддоггүй) гэрэлтэх болно гэж найдаж байна. Яагаад? Учир нь фотон аль нэгийг нь, нөгөөг нь эсвэл хоёуланг нь дамжих ёстой. Энэ нь бүх боломжийг шавхаж байна. Телескопыг ажиглахдаа бид дараахь зүйлсийн аль нэгийг харах ёстой.

зүүн дуран дээр гэрэлтэх, баруун талд нь гэрэлтэхгүй байх нь фотон зүүн ангархайгаар дамжин өнгөрснийг харуулж байна; эсвэл

баруун дуран дээр гэрэлтэх, зүүн дуран дээр гэрэлтэхгүй байх нь фотон баруун ангархайгаар дамжин өнгөрснийг илтгэнэ; эсвэл

Хоёр телескопоос хагас эрчимтэй сул гялалзах нь фотон хоёр ангархайг дамжин өнгөрснийг харуулж байна.

Эдгээр нь бүх боломжууд юм.

Квантын механик нь дэлгэцэн дээр юу авахыг бидэнд хэлдэг: 4r муруй нь бидний ангархайгаас гарч буй хоёр тэгш хэмтэй долгионы хөндлөнгийн оролцоотой яг адилхан юм. Квантын механик нь фотонуудыг дурангаар ажиглахдаа юу олж авахыг хэлдэг: 5r муруй нь тодорхой ангархайг дамжин өнгөрч, харгалзах дуран руу орсон цэгийн бөөмстэй яг таарч байна.

Бидний сонголтоор тодорхойлсон туршилтын тохиргооны ялгааг анхаарч үзээрэй. Хэрэв бид дэлгэцийг байрандаа үлдээхээр шийдсэн бол ангархайгаас хоёр таамаглалын долгионы хөндлөнгийн оролцоотой тохирох бөөмийн тархалтыг олж авна. Фотон эх үүсвэрээсээ дэлгэц рүү хоёр ангархайгаар шилжсэн гэж бид (их дургүй байсан ч) хэлж чадна.

Нөгөөтэйгүүр, хэрэв бид дэлгэцийг арилгахаар шийдсэн бол цэгийн бөөмийн хөдөлгөөнийг эх үүсвэрээс харгалзах дуран хүртэлх ангархайн аль нэгээр нь ажиглавал олж авах хоёр максимумтай нийцэх бөөмийн тархалтыг олж авна. Бөөм нь аль нэг телескопоор "харагдана" (бид флэшийг хардаг), гэхдээ дэлгэцийн чиглэлийн хоорондох өөр цэг дээр харагдахгүй.

Дүгнэж хэлэхэд, бид дурангаар илрүүлэхийн тулд сонгох эсвэл ашиглахгүй байх замаар бөөмс аль ан цаваар дамжин өнгөрснийг олж мэдэх сонголт хийдэг. Бид энэ сонголтыг түр хойшлуулж байна Үүний дараабөөмс "нэг ангархай эсвэл хоёр ангархайг дайран өнгөрдөг" гэж хэлж болно. Ийм мэдээллийг хүлээн авах эсэхээ шийдэхдээ бидний хожуу сонголт хийсэн нь хачирхалтай санагдаж байна өөрийгөө тодорхойлдог, тэгж ярих юм бол бөөмс нэг ангархайгаар өнгөрөв үү, эсвэл хоёуланг нь дамжсан уу. Хэрэв та ингэж бодохыг илүүд үзэж байгаа бол (мөн би үүнийг зөвлөхгүй), хэрэв та дэлгэц ашиглахаар шийдсэн бол бөөмс нь бодит байдлын дараах долгионы зан төлөвийг харуулдаг; Мөн хэрэв та дуран ашиглахаар шийдсэн бол бөөмс нь цэгийн объектын шинж чанарыг харуулдаг. Иймээс бөөмийг хэрхэн бүртгэх тухай бидний хожимдсон сонголт нь бүртгэлээс өмнө бөөмс хэрхэн ажиллаж байсныг тодорхойлох юм шиг санагдаж байна.
(Ross Rhodes, Wheeler's Classic Experiment on Delayed Choice, орчуулсан П.В. Куракин,
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm).

Квантын загварын үл нийцэл нь биднээс "Магадгүй эргэлдэж байгаа байх?" Гэсэн асуултыг асуухыг шаарддаг. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын загвар бодит байдалтай нийцэж байна уу? Квант бол бөөмс ч биш, долгион ч биш юм шиг санагддаг.

Бөмбөг яагаад үсэрч байна вэ?

Гэхдээ бид яагаад интерференцийн нууцыг физикийн гол нууц гэж үзэх ёстой гэж? Физик, бусад шинжлэх ухаан, амьдралд олон нууц байдаг. Хөндлөнгийн оролцоо юугаараа онцлог вэ? Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд зөвхөн өнгөцхөн харахад ойлгомжтой, тайлбарласан мэт олон үзэгдлүүд байдаг. Гэвч эдгээр тайлбарыг алхам алхмаар эргэцүүлэн бодоход бүх зүйл будлиантай болж, мухардалд орно. Тэд яаж хөндлөнгөөс илүү муу, нууцлаг биш юм бэ? Жишээлбэл, хүн бүрийн амьдралд тохиолддог нийтлэг үзэгдлийг авч үзье: асфальт дээр шидсэн резинэн бөмбөг үсрэх. Тэр асфальт мөргөхдөө яагаад үсэрдэг вэ?

Мэдээжийн хэрэг, асфальтыг цохих үед бөмбөг гажигтай, шахагдсан байдаг. Үүний зэрэгцээ түүний доторх хийн даралт нэмэгддэг. Бөмбөгийг тэгшлэх, хэлбэрээ сэргээхийн тулд асфальт дээр дарж, түүнээс холдуулдаг. Энэ бол бүх зүйл юм шиг санагдаж байна; үсрэх шалтгааныг тодруулсан. Гэсэн хэдий ч илүү нарийвчлан авч үзье. Хялбар болгохын тулд бид хийн шахах, бөмбөгний хэлбэрийг сэргээх үйл явцыг харгалзахгүйгээр орхих болно. Бөмбөлөг болон асфальт хоёрын хоорондох холбоо барих цэг дээрх үйл явцыг авч үзэхэд нэн даруй шилжье.

Бөмбөлөг асфальтаас үсэрч, учир нь хоёр цэг (асфальт болон бөмбөгөн дээр) харилцан үйлчилдэг: тус бүр нь нөгөө рүү нь дарж, түүнээс холддог. Энд бас бүх зүйл энгийн байх шиг байна. Гэхдээ бид өөрөөсөө асууя: энэ дарамт гэж юу вэ? Энэ юу шиг харагдаж байна?

Бодисын молекулын бүтцийг нарийвчлан авч үзье. Бөмбөлөг хийсэн резинэн молекул болон асфальт дахь чулуун молекул нь бие биенээ дардаг, өөрөөр хэлбэл тэд бие биенээ түлхэх хандлагатай байдаг. Дахин хэлэхэд бүх зүйл энгийн мэт санагдаж байгаа ч шинэ асуулт гарч ирж байна: молекул бүрийг холдуулах, "өрсөлдөгчөөсөө" шилжих албадлыг мэдрэх "хүч" үзэгдлийн шалтгаан, эх сурвалж юу вэ? Каучукийн молекулуудын атомууд чулууг бүрдүүлдэг атомуудаар түлхэгддэг бололтой. Бүр товч бөгөөд энгийнээр тайлбарлавал нэг атом нөгөө атомыг няцадаг. Тэгээд дахин: яагаад?

Бодисын атомын бүтэц рүү шилжье. Атом нь цөм ба электрон бүрхүүлээс тогтдог. Асуудлыг дахин хялбаршуулж, атомууд бүрхүүл эсвэл цөмөөрөө түлхэгддэг гэж (үндэслэлээр) бодъё, үүний хариуд бид шинэ асуултыг хүлээн авна: энэ түлхэлт яг яаж үүсдэг вэ? Жишээлбэл, электрон бүрхүүлүүд нь ижил цахилгаан цэнэгүүдтэй тул няцаах чадвартай, учир нь ижил цэнэгүүд нь түлхэц өгдөг. Тэгээд дахин: яагаад? Энэ яаж болдог вэ?

Жишээлбэл, хоёр электрон бие биенээ түлхэхэд юу нөлөөлдөг вэ? Бид материйн бүтэц рүү улам бүр гүнзгийрэх хэрэгтэй. Гэхдээ аль хэдийн эндээс бидний шинэ бүтээл, шинэ тайлбар байгаа нь мэдэгдэхүйц юм физикАлбан ёсны математик тайлбар нь үргэлж үнэн зөв, тодорхой байх боловч түлхэлтийн механизм нь тэнгэрийн хаяа шиг улам бүр гулсах болно. Үүний зэрэгцээ бид байхгүй гэдгийг үргэлж харах болно физиктүлхэлтийн механизмын тайлбар нь энэ механизм эсвэл түүний завсрын загварыг утгагүй, логикгүй, нийтлэг ойлголттой харшлахгүй. Тэд тодорхой хэмжээгээр хялбаршуулсан, бүрэн бус, гэхдээ логик, үндэслэлтэй, утга учиртай. Энэ нь интерференцийн тайлбар ба бусад олон үзэгдлийн тайлбарын хоорондох ялгаа юм: хөндлөнгийн тайлбар нь түүний мөн чанар нь логикгүй, байгалийн бус, нийтлэг ойлголттой зөрчилддөг.

Квантын орооцолдол, орон нутгийн бус байдал, Эйнштейний орон нутгийн реализм

Эрүүл ухаанд харш гэж үздэг өөр нэг үзэгдлийг авч үзье. Энэ бол байгалийн хамгийн гайхалтай нууцуудын нэг юм - квантын орооцолдол ( орооцолдох нөлөө, орооцолдох, салгах чадваргүй, нутагшмал бус). Энэ үзэгдлийн мөн чанар нь хоёр квант бөөмс харилцан үйлчлэлцэж, дараа нь салсны дараа (тэдгээрийг сансар огторгуйн өөр өөр бүс нутагт тарааж) бие биетэйгээ мэдээллийн холболтын зарим дүр төрхийг хадгалж байдагт оршино. Үүний хамгийн алдартай жишээ бол EPR парадокс гэж нэрлэгддэг. 1935 онд Эйнштейн, Подольский, Розен нар жишээлбэл, салгах явцад (нисэх) хоёр холбогдсон фотон мэдээллийн холболтын ийм төстэй байдлыг хадгалдаг гэсэн санааг илэрхийлжээ. Энэ тохиолдолд нэг фотоны квант төлөв байдал, жишээлбэл, туйлшрал эсвэл эргэлтийг өөр фотонд шууд шилжүүлж болох бөгөөд энэ тохиолдолд эхний ба эсрэгээр нь аналог болно. Нэг бөөм дээр хэмжилт хийснээр бид эдгээр бөөмсүүд бие биенээсээ хэр хол байгаагаас үл хамааран өөр нэг бөөмийн төлөвийг тэр даруйд нь тодорхойлдог. Тиймээс бөөмс хоорондын холбоо нь үндсэндээ орон нутгийн бус юм. Оросын физикч Доронин квант механикийн орон нутгийн бус байдлын мөн чанарыг дараах байдлаар томъёолжээ.

“ЧМ-д орон нутгийн бус байдал гэж юу гэсэн үг вэ гэвэл шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн хувьд энэ талаар зарим нэг зөвшилцөлд хүрсэн гэдэгт би итгэдэг. QM-ийн орон нутгийн бус байдал нь QM нь орон нутгийн реализмын зарчимтай зөрчилддөг (үүнийг ихэвчлэн Эйнштейний орон нутгийн зарчим гэж нэрлэдэг) гэж ойлгодог.

Орон нутгийн реализмын зарчимд хэрэв А ба В хоёр систем орон зайн хувьд тусгаарлагдсан бол физик бодит байдлын бүрэн тайлбарыг өгвөл А систем дээр гүйцэтгэсэн үйлдэл нь Б системийн шинж чанарыг өөрчлөх ёсгүй гэж заасан байдаг.

Дээрх тайлбар дахь орон нутгийн реализмын гол байр суурь нь орон зайн тусгаарлагдсан системүүдийн харилцан нөлөөллийг үгүйсгэх явдал гэдгийг анхаарна уу. Эйнштейний орон нутгийн реализмын гол байр суурь нь орон зайн хувьд тусгаарлагдсан хоёр систем бие биедээ нөлөөлөх боломжгүй юм. Тайлбарласан EPR парадоксоор Эйнштейн бөөмсийн төлөв байдлаас шууд бус хамааралтай гэж үзсэн. Энэ хамаарал нь бөөмийн орооцолдох мөчид үүсдэг бөгөөд туршилтын төгсгөл хүртэл хэвээр байна. Өөрөөр хэлбэл, бөөмсийн санамсаргүй төлөвүүд салах үед үүсдэг. Дараа нь тэдгээр нь орооцолдох үед олж авсан төлөвүүдийг хэмнэдэг бөгөөд эдгээр төлөвүүд нь "нэмэлт параметрүүд" -ээр тодорхойлсон физик бодит байдлын тодорхой элементүүдэд "хадгалагдсан" байдаг, учир нь тусгаарлагдсан систем дээрх хэмжилтүүд бие биедээ нөлөөлж чадахгүй.

"Гэхдээ нэг таамаглал надад маргаангүй мэт санагдаж байна. S 2 системийн бодит байдал (байдал) нь түүнээс орон зайн хувьд тусгаарлагдсан S 1 системийг юу хийхээс хамаардаггүй."

"... Хэмжилтийн явцад эдгээр хоёр систем харилцан үйлчлэхээ больсон тул эхний систем дээр хийсэн аливаа үйлдлийн үр дүнд хоёр дахь системд бодит өөрчлөлт гарахгүй."

Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр бие биенээсээ алслагдсан систем дэх хэмжилтүүд бие биендээ ямар нэгэн байдлаар нөлөөлдөг. Ален Аспект энэ нөлөөг дараах байдлаар тодорхойлсон.

"и. Хэмжихээс өмнө тодорхой туйлшралгүй байсан v 1 фотон нь хэмжилтийн явцад олж авсан үр дүнтэй холбоотой туйлшралыг олж авдаг: энэ нь гайхмаар зүйл биш юм.

ii. v 1 дээр хэмжилт хийх үед энэ хэмжилтээс өмнө тодорхой туйлшралгүй байсан фотон v 2 нь v 1 дээрх хэмжилтийн үр дүнтэй параллель туйлшралын төлөвт проекц болно. Эхний хэмжилт хийх үед v 1 ба v 2-ын хоорондох зайнаас үл хамааран v 2-ын тайлбар дахь энэхүү өөрчлөлт шууд гарч ирдэг тул энэ нь маш гайхалтай юм.

Энэ зураг харьцангуйн онолтой зөрчилдөж байна. Эйнштейний хэлснээр, орон зай-цаг хугацааны өгөгдсөн муж дахь үйл явдалд орон зай шиг интервалаар тусгаарлагдсан орон зай-цагт тохиолдох үйл явдал нөлөөлж чадахгүй. EPR-ийн хамаарлыг "ойлгох" илүү сайн зураг хайх нь ухаалаг хэрэг биш юм. Энэ бол бидний одоо харж байгаа дүр зураг юм."

Энэ зургийг "орон нутгийн бус байдал" гэж нэрлэдэг. Нэг талаас, орон нутгийн бус байдал нь салангид хэсгүүдийн хоорондын зарим холбоог илэрхийлдэг боловч нөгөө талаас энэ холболт харьцангуй биш гэдгийг хүлээн зөвшөөрдөг, өөрөөр хэлбэл хэмжилтийн нөлөөлөл бие биендээ хэт гэрэлтэх хурдаар тархдаг ч мэдээлэл дамжуулахгүй. бөөмс хоорондын адил. Хэмжилтүүд нь бие биедээ нөлөөлдөг боловч энэ нөлөөллийн дамжуулалт байхгүй байна. Үүний үндсэн дээр орон нутгийн бус байдал нь харьцангуйн тусгай онолтой үндсэндээ зөрчилддөггүй гэж дүгнэсэн. EPR хэсгүүдийн хооронд дамжуулагдсан (нөхцөлт) мэдээллийг заримдаа "квант мэдээлэл" гэж нэрлэдэг.

Тэгэхээр орон нутгийн бус байдал нь Эйнштейний орон нутгийн реализм (нутгийн үзэл)-ийн эсрэг үзэгдэл юм. Үүний зэрэгцээ, орон нутгийн реализмын хувьд зөвхөн нэг зүйлийг л хүлээн зөвшөөрдөг: нэг бөөмсөөс нөгөөд дамждаг уламжлалт (харьцангуй) мэдээлэл байхгүй байна. Үгүй бол бид Эйнштейний хэлснээр "алс холын хий үзэгдэл" гэж ярих ёстой. Харьцангуйн тусгай онол, орон нутгийн реализмтай хэр зэрэг зөрчилдөж буй энэ "алсын үйлдлийг" нарийвчлан авч үзье. Нэгдүгээрт, "алсын сүнс шиг үйлдэл" нь квант механик "орон нутгийн бус байдал"-аас муу зүйл биш юм. Үнэн хэрэгтээ харьцангуй (дэд гэрлийн хурд) мэдээллийг дамжуулах нь байдаггүй, байдаггүй. Тиймээс "алсын үйл ажиллагаа" нь харьцангуйн тусгай онолтой зөрчилддөггүй, яг л "орон нутгийн бус". Хоёрдугаарт, "алсын зайн үйлдэл" гэсэн хуурмаг байдал нь квант "орон нутгийн бус байдал"-аас илүү хуурмаг биш юм. Үнэхээр орон нутгийн бус байдлын мөн чанар юу вэ? Бодит байдлын өөр түвшинд "гарах" үед? Гэхдээ энэ нь юу ч хэлдэггүй, гэхдээ зөвхөн янз бүрийн ид шидийн болон бурханлаг өргөтгөсөн тайлбаруудыг зөвшөөрдөг. Ямар ч үндэслэлтэй, дэлгэрэнгүй мэдээлэл алга физикОрон нутгийн бус байдал нь ямар ч тайлбаргүй (тайлбарыг бүү хэл). Хоёр хэмжигдэхүүн гэсэн энгийн баримт бий хамааралтай. Эйнштейний "алсын зайнаас хий үзэгдэл мэт үйлдэл"-ийн талаар бид юу хэлж чадах вэ? Тийм ээ, яг ижил зүйл: бодитой, нарийвчилсан физик тайлбар байхгүй, ижил энгийн баримт: хоёр хэмжээс холбогдсонхамтдаа. Асуулт нь үнэндээ нэр томъёоноос үүдэлтэй: орон нутгийн бус байдал эсвэл алсад байгаа сүнслэг үйлдэл. Нэг нь ч, нөгөө нь ч харьцангуйн тусгай онолтой албан ёсоор зөрчилддөггүй гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх. Гэхдээ энэ нь орон нутгийн реализм (локализм) өөрөө тууштай байхаас өөр юу ч биш юм. Эйнштейний томъёолсон түүний гол мэдэгдэл хүчин төгөлдөр хэвээр байна: харьцангуйн утгаараа S 2 ба S 1 системүүдийн хооронд харилцан үйлчлэл байхгүй, "хий үзэгдэл шиг алсын зайн үйлдэл" гэсэн таамаглал нь Эйнштейний орон нутгийн үзэл баримтлалд өчүүхэн ч зөрчилддөггүй. реализм. Эцэст нь, орон нутгийн реализмд "алсын зайд байгаа сүнслэг үйлдлээс" татгалзах оролдлого нь логикийн хувьд түүний квант механик аналог болох орон нутгийн бус байдалд ижил хандлагыг шаарддаг. Эс бөгөөс энэ нь давхар стандарт, хоёр онолд үндэслэлгүй давхар хандлага болж хувирна ("Бархасбадьт зөвшөөрөгдсөн зүйл бухад зөвшөөрөгдөөгүй"). Ийм хандлагыг нухацтай авч үзэх нь юу л бол.

Тиймээс Эйнштейний орон нутгийн реализмын (локализм) таамаглалыг илүү бүрэн гүйцэд хэлбэрээр томъёолох ёстой.

“S 2 системийн бодит байдал харьцангуй утгаараа Энэ нь түүнээс орон зайн хувьд тусгаарлагдсан S1 системтэй юу хийхээс хамаарахгүй."

Энэхүү жижиг боловч чухал нэмэлт өөрчлөлтийг харгалзан үзвэл "Бэллийн тэгш бус байдал" -ын зөрчлийн талаархи бүх ишлэл (доороос харна уу) Эйнштейний орон нутгийн реализмыг үгүйсгэж, квант механиктай ижил амжилтыг зөрчсөн аргументууд утгагүй болно.

Бидний харж байгаагаар квант механикт орон нутгийн бус үзэгдлийн мөн чанарыг гадаад шинж тэмдгээр дүрсэлсэн боловч түүний дотоод механизмыг тайлбарлаагүй байгаа нь Эйнштейний квант механикийн бүрэн бус байдлын талаархи мэдэгдлийн үндэс болсон юм.

Үүний зэрэгцээ орооцолдох үзэгдэл нь логик, эрүүл ухаантай зөрчилддөггүй энгийн тайлбартай байж болно. Хоёр квант бөөмс нь бие биенийхээ төлөв байдлын талаар "мэддэг" мэт аашилж, бие биедээ үл ойлгогдох мэдээллийг дамжуулдаг тул дамжуулалтыг "цэвэр материаллаг" тээвэрлэгч (материал биш) гүйцэтгэдэг гэж бид таамаглаж болно. Энэ асуулт нь бодит байдлын үндэс суурь, өөрөөр хэлбэл бидний бүх ертөнцийг бий болгосон анхдагч бодистой холбоотой гүн ухааны гүн ухааны үндэслэлтэй юм. Үнэн хэрэгтээ энэ бодисыг шууд ажиглалтыг үгүйсгэх шинж чанарыг агуулсан бодис гэж нэрлэх ёстой. Эргэн тойрон дахь ертөнц бүхэлдээ матераас нэхмэл бөгөөд бид үүнийг зөвхөн материас гаралтай энэ даавуутай харьцах замаар ажиглаж болно: бодис, талбар. Энэхүү таамаглалын талаар дэлгэрэнгүй ярихгүйгээр бид зөвхөн нэг бодисын хоёр нэрийг авч үзэн, зохиогч матер ба эфирийг ялгаж салгасныг онцлон тэмдэглэх болно. Материйн салангид байдал нь өөрөө логик болон нийтлэг ойлголттой зөрчилддөг тул үндсэн зарчим болох материас татгалзаж дэлхийн бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Хэрэв материйн бүх зүйлийн үндсэн зарчим бол материйн салангид хэсгүүдийн хооронд юу байх вэ гэсэн асуултад үндэслэлтэй бөгөөд логик хариулт алга. Тиймээс матери нь өмчтэй гэсэн таамаглал нь илрэхалс холын материаллаг объектуудын агшин зуурын харилцан үйлчлэлийн хувьд нэлээд логик бөгөөд тууштай байдаг. Хоёр квант бөөмс нь бие биетэйгээ илүү гүнзгий түвшинд харилцан үйлчилдэг - материал, материал, талбар, долгион эсвэл бусад тээвэрлэгчтэй холбоогүй, шууд бүртгэлтэй материаллаг түвшинд илүү нарийн, ойлгомжгүй мэдээллийг бие биедээ дамжуулдаг. үндсэндээ боломжгүй юм. Орон нутгийн бус (салгах чадваргүй) үзэгдэл хэдийгээр квант физикт тодорхой бөгөөд тодорхой физик тайлбар (тайлбар) байхгүй ч бодит үйл явцын хувьд ойлгомжтой бөгөөд ойлгомжтой байдаг.

Тиймээс, орооцолдсон бөөмсийн харилцан үйлчлэл нь ерөнхийдөө логик эсвэл нийтлэг ойлголттой зөрчилддөггүй бөгөөд гайхалтай хэдий ч эв нэгдэлтэй тайлбар хийх боломжийг олгодог.

Квантын телепортац

Материйн квант шинж чанарын өөр нэг сонирхолтой бөгөөд гаж үзэгдэл бол квант телепортац юм. Шинжлэх ухааны уран зохиолоос авсан "цацралт" гэсэн нэр томъёо нь одоо шинжлэх ухааны уран зохиолд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд эхлээд харахад бодит бус зүйл мэт сэтгэгдэл төрүүлдэг. Квантын телепортац гэдэг нь квантын төлөвийг нэг бөөмсөөс нөгөөд, хол зайд агшин зуур шилжүүлэхийг хэлнэ. Гэсэн хэдий ч бөөмийн өөрөө телепорт болон массын шилжилт явагдахгүй.

Квантын телепортацын тухай асуудлыг анх 1993 онд Беннетийн бүлэг дэвшүүлсэн бөгөөд энэ нь EPR парадоксыг ашиглан зарчмын хувьд хоорондоо холбогдсон (ороолдсон) бөөмс нь нэг төрлийн мэдээллийн "тээвэр" болж чадна гэдгийг харуулсан. Гурав дахь "мэдээлэл" - бөөмсийг холбосон бөөмсийн аль нэгэнд хавсаргаснаар түүний шинж чанарыг нөгөөд шилжүүлэх, тэр ч байтугай эдгээр шинж чанарыг хэмжихгүйгээр шилжүүлэх боломжтой.

EPR сувгийн хэрэгжилтийг туршилтаар хийж, хоёр фотоны хоорондох туйлшралын төлөвийг 10 км хүртэлх зайд гурав дахь фотоноор дамжуулан оптик утасаар дамжуулахад EPR зарчмууд хэрэгжих боломжтой нь практикт нотлогдсон.

Квант механикийн хуулиудын дагуу фотоныг детектороор хэмжих хүртэл яг туйлшралын утга байхгүй. Тиймээс хэмжилт нь бүх боломжит фотоны туйлшралын багцыг санамсаргүй боловч маш тодорхой утга болгон хувиргадаг. Орооцолдсон хосын нэг фотоны туйлшралыг хэмжих нь хоёр дахь фотон нь хэр хол байсан ч түүнд перпендикуляр харгалзах туйлшрал гарч ирэхэд хүргэдэг.

Хэрэв гадны фотоныг анхны хоёр фотоны аль нэгтэй нь "холимогдвол" шинэ хос, шинэ хосолсон квант систем үүснэ. Түүний параметрүүдийг хэмжсэнээр та хүссэн хэмжээгээрээ шууд дамжуулж болно - телепорт - анхны биш харин гаднах фотоны туйлшралын чиглэл. Зарчмын хувьд хосын нэг фотонд тохиолдох бараг бүх зүйл нөгөөдөө шууд нөлөөлж, түүний шинж чанарыг маш тодорхой байдлаар өөрчлөх ёстой.

Хэмжилтийн үр дүнд анхны хосолсон хосын хоёр дахь фотон нь тодорхой туйлшралыг олж авсан: "элч фотон" -ын анхны төлөвийн хуулбарыг алсын фотонд дамжуулав. Хамгийн хэцүү сорилт бол квант төлөвийг үнэхээр телепортолсон гэдгийг нотлох явдал байв: энэ нь ерөнхий туйлшралыг хэмжихийн тулд детекторууд яг ямар байрлалд байгааг мэдэж, тэдгээрийг сайтар синхрончлох шаардлагатай байв.

Квантын телепортацын хялбаршуулсан диаграммыг дараах байдлаар төсөөлж болно. Алис, Боб (нөхцөлт тэмдэгт) хоёр орооцолдсон хос фотонуудаас нэг фотоныг илгээдэг. Алис нь (түүний мэдэхгүй) А төлөвт бөөмс (фотон) байдаг; хосын фотон болон Алисын фотон харилцан үйлчлэлцэх ("ороолдох"), Алис хэмжилт хийж, түүнд байгаа хоёр фотоны системийн төлөвийг тодорхойлдог. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд Алисын фотоны анхны А төлөв устах болно. Гэсэн хэдий ч орооцолдсон хос фотонуудаас авсан Бобын фотон А төлөвт шилждэг. Боб зарчмын хувьд телепортацын үйлдэл болсныг мэдээгүй байгаа тул Алис түүнд энэ талаарх мэдээллийг ердийн аргаар дамжуулах шаардлагатай байна.

Математикийн хувьд квант механикийн хэлээр энэ үзэгдлийг дараах байдлаар тодорхойлж болно. Телепортын төхөөрөмжийн диаграммыг зурагт үзүүлэв.

Зураг 6. Фотоны төлөвийн квант телепортацын суурилуулалтын схем

“Анхны төлөвийг дараах илэрхийллээр тодорхойлно.

Энд эхний хоёр (зүүнээс баруун тийш) кубит нь Алис, гурав дахь кубит нь Бобынх гэж таамаглаж байна. Дараа нь Алис хоёр кубитээ дамжуулдаг ҮГҮЙ-хаалга. Энэ нь |Ф 1 > төлөвийг үүсгэдэг:

Дараа нь Алис Хадамард хаалгаар эхний кубитийг дамжуулдаг. Үүний үр дүнд авч үзсэн кубитуудын төлөв |Ф 2 > дараах хэлбэртэй болно.

(10.4) дэх нэр томъёог дахин бүлэглэж, Кубитуудын Алис, Боб хоёрт хамаарах сонгосон дарааллыг ажигласнаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

Энэ нь жишээ нь Алис өөрийн хос кубитийн төлөвийг хэмжиж 00 (өөрөөр хэлбэл M 1 = 0, M 2 = 0) хүлээн авбал Бобын кубит нь |Ф> төлөвт байх болно гэдгийг харуулж байна. Алис Бобд өгөхийг хүссэн яг тэр байдалд. Ерөнхийдөө Алисын хэмжилтийн үр дүнгээс хамааран хэмжилтийн дараах Бобын кубийн төлөвийг дөрвөн боломжит төлөвийн аль нэгээр нь тодорхойлно.

Гэсэн хэдий ч түүний кубит дөрвөн төлөвийн аль нь байгааг мэдэхийн тулд Боб Алисын хэмжилтийн үр дүнгийн талаархи сонгодог мэдээллийг авах ёстой. Боб Алисын хэмжилтийн үр дүнг мэдсэний дараа (10.6) схемд тохирох квант үйлдлүүдийг хийснээр Алисын анхны кубит |Ф> төлөвийг олж авч чадна. Хэрэв Алис түүнд хэмжилтийн үр дүн нь 00 гэж хэлсэн бол Боб өөрийн кубирт юу ч хийх шаардлагагүй - энэ нь |F> төлөвт байна, өөрөөр хэлбэл шилжүүлгийн үр дүнд аль хэдийн хүрсэн байна. Хэрэв Алисын хэмжилт 01 гэсэн үр дүнг өгвөл Боб өөрийн кубит дээр хаалгатай ажиллах ёстой X. Хэрэв Алисын хэмжүүр 10 бол Боб хаалга тавих ёстой З. Эцэст нь, хэрэв үр дүн нь 11 бол Боб хаалгыг ажиллуулах ёстой X*Zдамжуулсан төлөвийг авах |Ф>.

Телепортацын үзэгдлийг дүрсэлсэн нийт квант хэлхээг зурагт үзүүлэв. Телепортацийн үзэгдлийн хэд хэдэн нөхцөл байдал байдаг бөгөөд үүнийг физикийн ерөнхий зарчмуудыг харгалзан тайлбарлах ёстой. Жишээлбэл, телепортац нь квант төлөвийг шууд дамжуулах боломжийг олгодог тул гэрлийн хурдаас хурдан юм шиг санагдаж магадгүй юм. Энэ мэдэгдэл нь харьцангуйн онолтой шууд зөрчилдөж байна. Гэсэн хэдий ч телепортацийн үзэгдэл харьцангуйн онолтой зөрчилддөггүй, учир нь Алис телепортацийг хийхийн тулд хэмжилтийн үр дүнг сонгодог холбооны сувгаар дамжуулах ёстой бөгөөд телепортац нь ямар ч мэдээлэл дамжуулдаггүй."

Телепортацийн үзэгдэл нь квант механикийн формализмаас тодорхой бөгөөд логиктой байдаг. Энэ үзэгдлийн үндэс, түүний "цөм" нь орооцолдох нь ойлгомжтой. Тиймээс телепортац нь орооцолдох мэт логиктой бөгөөд үүнийг логик эсвэл эрүүл ухаантай зөрчилдөхгүйгээр математикийн хувьд хялбар бөгөөд энгийнээр тайлбарладаг.

Беллийн тэгш бус байдал

Логик бол "хэлний тусламжтайгаар хэрэгжүүлдэг оюуны танин мэдэхүйн үйл ажиллагааны хэлбэр, техникийн талаархи норматив шинжлэх ухаан юм. Тодорхойлолт логик хуулиудЭдгээр нь зөвхөн логик хэлбэрийн хувьд үнэн байдаг мэдэгдэл юм. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр мэдэгдлийн логик хэлбэр нь логик бус нэр томъёоны агуулгын онцлогоос үл хамааран тэдний үнэнийг тодорхойлдог."

(Васюков В., "Кругосвет нэвтэрхий толь", http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/b/bf/1010920.htm)

Логик онолуудын дунд бид ялангуяа сонирхолтой байх болно сонгодог бус логик - квантбичил ертөнц дэх сонгодог логикийн хуулиудыг зөрчихийг тооцдог логик.

Бид тодорхой хэмжээгээр диалектик логик, "зөрчилдөөний" логикт найдах болно: "Диалектик логик нь философи, үнэний онол(Гегелийн хэлснээр үнэний үйл явц), бусад "логик" нь мэдлэгийн үр дүнг засах, хэрэгжүүлэх тусгай хэрэгсэл юм. Энэ хэрэгсэл нь маш чухал (жишээлбэл, саналыг тооцоолохдоо математик, логик дүрэмд найдахгүйгээр ганц компьютерийн програм ажиллахгүй), гэхдээ онцгой хэвээр байна.

Энэхүү логик нь янз бүрийн, заримдаа зөвхөн гаднах ижил төстэй байдал төдийгүй зөрчилдөөнтэй үзэгдлүүдийн нэг эх сурвалжаас үүсэх, хөгжлийн хууль тогтоомжийг судалдаг. Түүнээс гадна диалектик логикийн хувьд зөрчилдөөнюмс үзэгдлийн гарал үүслийн эх сурвалжид аль хэдийн оршдог. Албан ёсны логикоос ялгаатай нь үүнийг "хасах дундын хууль" хэлбэрээр (А эсвэл А биш) хориглодог. tertium non datur: Гурав дахь нь байхгүй). Гэхдээ гэрэл нь хамгийн нарийн лабораторийн туршилтын нөхцөлд ч "хуваагдах" боломжгүй долгион ба бөөмс (корпускул) бол "үнэн" гэрэл бол та юу хийж чадах вэ?"

(Кудрявцев В., Диалектик логик гэж юу вэ? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

Эрүүл ухаан

Аристотелийн утгаар бол энэ нь бусад мэдрэхүйн тусламжтайгаар объектын шинж чанарыг ойлгох чадвар юм.

Итгэл үнэмшил, үзэл бодол, "дундаж хүн"-ийн онцлог шинж чанаруудын талаархи практик ойлголт.

Ярьсан: сайн, үндэслэлтэй дүгнэлт.

Логик сэтгэлгээний ойролцоо утгатай үг. Эхэндээ эрүүл саруул ухаан нь оюун ухааны чадамжийн салшгүй хэсэг бөгөөд цэвэр оновчтой байдлаар ажилладаг гэж үздэг.

(Оксфордын сэтгэл судлалын тайлбар толь бичиг / А.Ребер найруулсан, 2002,
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB)

Энд бид нийтлэг мэдрэмжийг зөвхөн үзэгдлийн албан ёсны логиктой нийцүүлэх гэж үздэг. Барилгын логикийн зөрчилдөөн нь зөвхөн алдаа, дүгнэлтийн бүрэн бус байдал, утгагүй байдлыг хүлээн зөвшөөрөх үндэс суурь болж чадна. Ю.Скляровын хэлсэнчлэн эдгээр тайлбар нь хэчнээн хачирхалтай, ер бусын, “шинжлэх ухааны бус” мэт санагдаж байсан ч логик, эрүүл саруул ухаан ашиглан бодит баримтуудын тайлбарыг хайх ёстой.

Шинжилгээ хийхдээ бид шинжлэх ухааны аргад тулгуурладаг бөгөөд үүнийг туршилт, алдаа гэж үздэг.

(Serebryany A.I., Scientific method and errors, Nature, No. 3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM)

Үүний зэрэгцээ шинжлэх ухаан өөрөө итгэл дээр суурилдаг гэдгийг бид мэднэ: "Үндсэндээ аливаа мэдлэг нь анхдагч таамаглалд (үүнийг зөн совингоор дамжуулан априори хүлээн авдаг бөгөөд оновчтой шууд бөгөөд хатуу нотлох боломжгүй) итгэл дээр суурилдаг. ялангуяа дараах:

(i) бидний оюун ухаан бодит байдлыг ойлгож чадна,
(ii) бидний мэдрэмж бодит байдлыг тусгадаг;
(iii) логикийн хуулиуд."

(В.С. Ольховский В.С., Эволюционизм ба креационизмын итгэл үнэмшлийн постулатууд орчин үеийн шинжлэх ухааны өгөгдөлтэй хэрхэн холбогддог вэ, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm)

"Шинжлэх ухаан нь шашны итгэл үнэмшлээс чанарын хувьд ялгаатай биш итгэл дээр суурилдаг гэдгийг эрдэмтэд өөрсдөө хүлээн зөвшөөрдөг."

Альберт Эйнштейн "Эрүүл ухаан бол арван найман настайдаа олж авдаг өрөөсгөл ойлголтуудын багц юм." (http://www.marketer.ru/node/1098). Үүнтэй холбогдуулан бид өөрсдийн нэрийн өмнөөс нэмж хэлье: Эрүүл ухаанаас татгалзаж болохгүй - эс тэгвээс энэ нь таныг татгалзаж магадгүй юм.

Зөрчилдөөн

“Албан ёсны логикоор бол хоорондоо зөрчилдсөн хос шүүлтүүд, өөрөөр хэлбэл, тус бүр нь нөгөөгөө үгүйсгэдэг шүүлтүүд юм. Аливаа үндэслэлийн явцад эсвэл аливаа шинжлэх ухааны онолын хүрээнд ийм хос дүгнэлт гарч ирснийг мөн зөрчилдөөн гэж нэрлэдэг."

(Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь, Рубрикон, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm)

"Нөгөөтэй нийцэхгүй, нөгөөг нь няцаасан бодол, байр суурь, бодол санаа, мэдэгдэл, үйлдлээрээ нийцэхгүй байх, логик эсвэл үнэнийг зөрчих явдал юм."

(Ушаковын бичсэн Орос хэлний тайлбар толь бичиг, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm)

"Нэг зүйлийн талаархи бие биенээ үгүйсгэсэн хоёр тодорхойлолт эсвэл мэдэгдлийн (шүүлт) нэгэн зэрэг үнэн болох логик нөхцөл байдал. Албан ёсны логикийн хувьд зөрчилдөөний хуулийн дагуу зөрчилдөөнийг хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй гэж үздэг."

Парадокс

"1) "эрүүл ухаан" -аас үл хамааран нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөнтэй эрс зөрчилдсөн үзэл бодол, дүгнэлт, дүгнэлт (заримдаа зөвхөн анхны харцаар);

2) гэнэтийн үзэгдэл, ердийн санаатай нийцэхгүй үйл явдал;

3) логикт - үнэнээс ямар нэгэн хазайлтаас үүсэх зөрчилдөөн. Зөрчилдөөн нь "антиноми" гэсэн нэр томъёотой ижил утгатай - хуулийн зөрчилдөөн - энэ нь диссертацийн үнэн ба түүнийг үгүйсгэх үнэнийг нотлох аливаа үндэслэлийг нэрлэсэн нэр юм.

Бие биенээ үгүйсгэсэн (зөрчилтэй) хоёр санал ижил нотлогдохуйц болж хувирвал парадокс ихэвчлэн үүсдэг."

Парадокс нь нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодолтой зөрчилддөг үзэгдэл гэж тооцогддог тул энэ утгаараа парадокс ба зөрчилдөөн нь ижил төстэй байдаг. Гэсэн хэдий ч бид тэдгээрийг тусад нь авч үзэх болно. Хэдийгээр парадокс нь зөрчилдөөн боловч үүнийг логикоор тайлбарлах боломжтой бөгөөд эрүүл ухаанд хүртээмжтэй байдаг. Бид зөрчилдөөнийг нийтлэг ойлголтын байр сууринаас тайлбарлах боломжгүй, шийдэгдэхгүй, боломжгүй, утгагүй логик бүтэц гэж үзэх болно.

Энэхүү нийтлэл нь шийдвэрлэхэд хэцүү төдийгүй утгагүй байдлын түвшинд хүрсэн зөрчилдөөнийг эрэлхийлдэг. Тэдгээрийг тайлбарлахад хэцүү биш ч гэсэн асуудлыг тавьж, зөрчилдөөний мөн чанарыг тайлбарлахад бэрхшээлтэй тулгардаг. Томьёолж чадахгүй байгаа зүйлийг яаж тайлбарлах вэ? Бидний бодлоор Янгийн давхар ангархай туршилт нь үнэхээр утгагүй зүйл юм. Квант бөөмс нь хоёр ангархайд саад учруулах үед түүний зан төлөвийг тайлбарлах нь туйлын хэцүү болохыг олж мэдсэн.

Абсурд

Ямар нэг логикгүй, утгагүй, эрүүл ухаанаас харш.

Хэрэв илэрхийлэл нь гаднаасаа зөрчилдөөгүй, гэхдээ үүнээс зөрчил гаргасаар байвал утгагүй гэж үзнэ.

Утгагүй мэдэгдэл нь утга учиртай бөгөөд зөрчилдөөний улмаас худал юм. Зөрчилдөөний логик хууль нь батлах, үгүйсгэх аль алиныг нь хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй тухай өгүүлдэг.

Утгагүй мэдэгдэл нь энэ хуулийг шууд зөрчсөн үйлдэл юм. Логикийн хувьд нотлох баримтыг reductio ad absurdum (“абсурд руу бууруулах”) гэж үздэг: хэрэв тодорхой саналаас зөрчил гарвал энэ санал худал болно.

Грекчүүдийн хувьд утгагүй байдлын тухай ойлголт нь логик мухардал, өөрөөр хэлбэл үндэслэл нь үндэслэлийг тодорхой зөрчилдөөн рүү хөтөлдөг газар, эсвэл тодорхой утгагүй зүйл рүү хөтөлдөг тул өөр сэтгэлгээг шаарддаг газар гэсэн үг юм. Тиймээс утгагүй байдал нь оновчтой байдлын гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох логикийг үгүйсгэх гэж ойлгогддог. (http://www.ec-dejavu.net/a/Absurd.html)

Уран зохиол

1. Аспект А. “Бэллийн теорем: туршилт судлаачийн гэнэн үзэл бодол”, 2001,
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. Аспект: Ален Аспект, Беллийн теорем: туршилт хийгчийн гэнэн үзэл бодол, (Англи хэлнээс Путенихин П.В. орчуулсан), Quantum Magic, 4, 2135 (2007).
   http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL422007/p2135.html
3. Баксиагалуппи Г., Квантын онол дахь декогерентийн үүрэг: М.Х.Шулманы орчуулга. - Шинжлэх ухаан, технологийн түүх, гүн ухааны хүрээлэн (Парис) -
4. Белинский А.В., Фотонуудтай хийсэн туршилтуудад квантын орон нутгийн бус байдал ба хэмжсэн хэмжигдэхүүний априори утга байхгүй байна, UFN, боть 173, №8, 2003 оны 8-р сар.
5. Буумайстер Д., Эккерт А., Зейлингер А., Квантын мэдээллийн физик. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. Нэг төрлийн бус ба шугаман бус орчин дахь долгионы процессууд. Семинар 10. Квантын телепортаци, Воронежийн Улсын Их Сургууль, REC-010 Шинжлэх ухаан, боловсролын төв,
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Доронин С.И., “Квант механикийн орон нутгийн бус байдал”, Физик ид шидийн форум, “Ид шидийн физик” вэб сайт, Физик, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Доронин С.И., "Ид шидийн физик" вэбсайт, http://physmag.h1.ru/
9. Заречный М.И., Дэлхийн квант ба ид шидийн зургууд, 2004, http://www.simoron.dax.ru/
10. Квантын телепортац (Гордоны нэвтрүүлэг 2002 оны 5-р сарын 21, 00:30),
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Менский М.Б., Квантын механик: шинэ туршилт, шинэ хэрэглээ
12. Пенроуз Рожер, Хааны шинэ оюун ухаан: Компьютер, сэтгэлгээ ба физикийн хуулиудын тухай: Орч. англи хэлнээс / Ерөнхий ed. В.О.Малышенко. - М.: Редакцийн URSS, 2003. - 384 х. Номын орчуулга:
    Рожер Пенроуз, Эзэн хааны шинэ оюун ухаан. Компьютер, оюун ухаан, физикийн хуулиудын тухай. Оксфордын их сургуулийн хэвлэл, 1989.
13. Putenikhin P.V., SRT эсрэг квант механик. - Самиздат, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. Путенихин П.В.: Белл Ж.С., Эйнштейний Подольский Розены парадокс (англи хэлнээс орчуулга - П.В. Путенихин; дүгнэлт болон өгүүллийн эх текстийн талаархи тайлбар). - Самиздат, 2008,
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/bell.shtml
15. Садбери А., Квантын механик ба бөөмийн физик. - М.: Мир, 1989
16. Скляров А., Толин тусгалгүй эртний Мексик, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. Хокинг С., Их тэсрэлтээс хар нүх хүртэлх цаг хугацааны товч түүх. - Санкт-Петербург, 2001 он
18. Хокинг С., Пенроуз Р., Орон зай ба цаг хугацааны мөн чанар. - Ижевск: "Тогтмол ба эмх замбараагүй динамик" судалгааны төв, 2000, 160 х.
19. Цыпенюк Ю.М., Тодорхойгүй байдлын хамаарал эсвэл нэмэлт байх зарчим? - М.: Природа, №5, 1999, х.90
20. Эйнштейн А. Дөрвөн боть шинжлэх ухааны бүтээлийн түүвэр. Боть 4. Нийтлэл, тойм, захидал. Физикийн хувьсал. М.: Наука, 1967,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. Эйнштейн А., Подольский Б., Розен Н. Физик бодит байдлын квант механик тодорхойлолтыг бүрэн гүйцэд гэж үзэж болох уу? / Эйнштейн А. Цуглуулга. шинжлэх ухааны бүтээл, боть 3. М., Наука, 1966, х. 604-611,
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Путенихин П.В.

Бичих нь таашаал өгдөг сэдвүүд байдаг. Чамаас өмнөх зуун мянган зохиолч ЭНЭ тухай бичсэн байсан бол чиний дараа зуун мянган хүн ЭНЭ тухай бичих болно, одоо ч ЭНЭ зохиолыг анх унших уншигч байх болно. Энэ тохиолдолд бид квант механикийн талаар ярих болно. Хүлээгээрэй, өөр портал руу битгий ороорой! Хэцүү байдал үүснэ гэж бүү санаа зов, бид зөвхөн хөндлөнгийн ажиглагчийн даруухан дүрээр өөрсдийгөө хязгаарлах болно. Надад итгээрэй, энэ нь тийм ч хэцүү биш юм.

Туршилтын гол зүйл юу вэ? Төхөөрөмжүүд? Онолын бэлтгэл? Ухаалаг туслах уу? Үгүй ээ, найзуудаа. Туршилтгүйгээр ямар ч туршилт хийж чадахгүй цорын ганц зүйл бол туршилтчин юм. Үүнгүйгээр туршилт байхгүй. Туршилтын үр дүнг сониуч нүдээр харж, чадварлаг гараар үр дүнг нь тэмдэглэж буй ажиглагч гарч ирэх хүртэл юу болж байгаа нь туршилт биш юм.

Гэхдээ туршилтын явцад ажиглагч байх нь туршилтын явцыг тасалдуулж, судалж буй системийн төлөв байдлыг өөрчилж, үйл явдлыг өөр чиглэлд хөгжүүлэхэд хүргэдэг. Туршилтын физик бодит байдалд ажиглагчийн хөндлөнгийн оролцооны үр дагаврыг квант механик хэрхэн үнэлж байгааг бид таван сонгодог жишээ ашиглан ойлгохыг хичээх болно.

Жишээ нь: "Шредингерийн муур"

Шүдэнд шингэсэн сурах бичгийн жишээ: "Шредингерийн муур". Хар битүүмжилсэн (гэхдээ энэ нь ямар ялгаатай вэ, ямар өнгөтэй вэ!) хайрцагт Шрөдингер (Эрвин Шрөдингер) зохиомол (зөөлөн) муур, хорын ампул болон цөмийн гох механизмыг нуудаг. Энэ төхөөрөмж нь ампулыг хүссэн үедээ эвдэж, амьтныг устгаж чадна. Хөгжилтэй туршилт гэж та хэлж магадгүй бөгөөд таны зөв байх болно. Австрийн эрдэмтний нэр төрийг аварч чадах цорын ганц үндэслэл бол туршилт нь зөвхөн онолын шинж чанартай бөгөөд физикчийн сэтгэлгээний логикийг харуулах зорилготой юм.

Санамсаргүй мөчид гох механизм нь цацраг идэвхт атомыг ялгаруулж, задрал нь ампулыг хордуулна. Ялзрах цагийг яг тодорхой заагаагүй байна. Ажиглагч зөвхөн хагас задралын хугацааг мэддэг, өөрөөр хэлбэл 50-50 магадлал бүхий "тавин тавин" ялзрал үүсэх хугацааг мэддэг. Тиймээс битүү хайрцгийг ажиглахад муур дотор нь хаалттай байгааг бид ойлгодог. систем нь хоёр төлөвт нэгэн зэрэг оршдог: тэр амьд эсвэл үхсэн. Эдгээр хоёр төлөвийг цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг "муурны функц" (амьд эсвэл үхсэн) долгионоор дүрсэлж болно. Бид эхний шатнаас холдох тусам (муур амьд байгаа нь тодорхой) ампулыг аль хэдийн эвдэж, туршилт дуусч (муур үхсэн) магадлал өндөр болно.

Гэхдээ та хайрцгийг онгойлгосноор туршилт дууссан гэдэгт итгэлтэй байж болно. Тиймээс, ажиглагч хаалттай системд нэвтрээгүй л бол муур амьд байх магадлал байнга тэг рүү чиглэдэг ч хэвээр байна. Тиймээс муур нь хаалттай хайрцган дээр зогсохоос залхсан эрдэмтэн түүний хувь заяаг тодорхойлох хүртэл амьдрал, үхлийн ирмэг дээр үүрд тэнцвэртэй байж чадна. Зөвхөн дараа нь долгионы функц нурж, олон сонголтоос зөвхөн нэг нь хэрэгждэг.

Энэ бол "квант механик" хэмээх шинжлэх ухааны Копенгагены тайлбар юм. Аливаа системийн төлөв байдлыг зөвхөн ажиглалтаар найдвартай тодорхойлж болно. Ажиглагч зөвхөн байлцснаар судалгааны үр дүнг өөрчилдөг. Энэ бол Шредингерийн онцолсон нууцлаг цэг юм.

Хоёр дахь жишээ: "хөлдөөх бөөмс"

Өнгөрсөн зууны 60-аад оны үед квант эффектийг урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд үүнийг Нобелийн шагналт Вольфганг Кеттерле тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд практик дээр нотолсон. Тогтвортой төлөвт байгаа рубиди атомын ижил атом болон фотонуудын задралыг судалснаар судлаачид туршилтын үр дүнд ажиглагчийн нөлөөллийг тодорхой тэмдэглэжээ.

Тогтворгүй цацраг идэвхт тоосонцор нь дундаж наслалттай байдаг бөгөөд үүнийг анхааралтай ажиглавал энэ нь нэмэгддэг. Тиймээс туршилт эхэлсний дараа эрдэмтэд атомын задралыг тасралтгүй (систем нь өөрчлөлтийг бүртгэсэн сул гэрлийн урсгалаар байнга цацруулж байсан) ба импульс (илүү хүчтэй, гэхдээ богино гэрлийн туяа үе үе) гэсэн хоёр өөр горимоор ажиглаж эхлэв. системд орсон).

Хүлээн авсан үр дүн нь маш сонирхолтой болсон. Систем дэх гадны гэрлийн нөлөөлөл нь бөөмсийн задралыг удаашруулж, тэдгээрийг анхны төлөвт нь буцаадаг. Хурдан ялзарч байсан өдөөгдсөн рубиди атомын амьдралыг хэдэн арван дахин уртасгах боломжтой. Энэхүү нөлөө нь шинжлэх ухааны түүхэнд "хөлдөөх бөөмс" гэсэн нэрээр бичигдсэн байдаг.

Гурав дахь жишээ: "цахим дуализм"

1961 онд хийгдсэн электрон дифракцийн туршилт нь квант физикийн түүхэн дэх хамгийн гоёмсог туршилтуудын нэг гэж тооцогддог. Туршилтын мөн чанар нь дараах байдалтай байв: гэрэл зургийн төгсгөлд нисч буй электронуудын урсгалын замд хоёр ангархай бүхий зэс хавтанг суурилуулсан.

Хэрэв та электрон цацрагийг жижиг цэнэгтэй бөмбөлгүүдийн бүлэг гэж төсөөлвөл дэлгэцэн дээр нэг ангархай, нөгөөгийн эсрэг талд хоёр судал байх болно. Гэвч үнэн хэрэгтээ дэлгэцэн дээр өөр дүр төрх гарч ирэв - ээлжлэн, давхцаж буй цайвар, бараан судлуудаас бүрдсэн нарийн төвөгтэй хэлбэрийн тахө. Туршилтын үр дүн нь бөөмсийг тасралтгүй урсгалаар биш, нэг нэгээр нь ангархайгаар гаргасан ч өөрчлөгдөөгүй. Энэ мөчид электрон бүр өөрийн долгионы функцийг харуулсан бөгөөд нэгэн зэрэг хоёр ангархайгаар дамжин өнгөрч чаддаг байв.

Гэхдээ энэ нь туршилтын эхний хагас л байсан. Физикчид үр дүнг бичихийг оролдоход дэлгэцэн дээрх зураг тэр даруй сонгодог болсон - зэс хавтангийн ангархайн эсрэг талд хоёр судал, "хачин" тахө байхгүй байв. Ажиглагчийн нүдний өмнө электронууд долгионы бүрэлдэхүүнээ "алдсан" бөгөөд дунд сургуулийн сурагчийн танил зургийг үзүүлэв. Ажиглагч байгаа нь системд нөлөөлж, ажиглалтын үр дүнг автоматаар өөрчилсөн.

Жишээ 4: "Зарим хүмүүс халуунд дуртай ..."

Электронуудаас гадна хэдэн арван нүүрстөрөгчийн атомаас (фуллерен) бүрдсэн том молекулууд нь ихэвчлэн далайн гахайн үүрэг гүйцэтгэдэг. Зургаан арван атомаас бүрдэх фуллерен нь зургаан өнцөгтөөр хийсэн жинхэнэ хөл бөмбөгийн бөмбөгтэй төстэй юм. Эдгээр том элементүүдийн тусламжтайгаар электронууд дээр хийсэнтэй адил дифракцийн туршилтуудыг хийдэг.

Саяхан профессор Антон Зейлингерийн бүлгийн Венийн эрдэмтэд туршлагадаа "ажиглагч элемент" нэмэх эрсдэлтэй байв. Судалгааны явцад туршилтынхан хөдөлж буй фуллерен рүү лазерын цацраг туяа цацсан. Молекулууд нь гадны нөлөөллөөр халж, судалж буй орон зайд гэрэлтэж, улмаар тэдний байршлыг харуулсан.

Гэрэлтэж эхлэхтэй зэрэгцэн бөөмсийн зан байдал өөрөө өөрчлөгдсөн. Хэрэв "харанхуйд" ажиглагчийн оролцоогүйгээр фуллерен нь долгионы шинж чанарыг харуулсан саад тотгороос болгоомжтой зайлсхийдэг бол "үзэгч" гарч ирснээр бөөмс нь бүх зан үйлийн шинж чанартай хатуу биет шиг аашилж эхлэв. сонгодог физикээс.

Жишээ тав: "...зарим нь илүү хүйтэн байна"

Гэхдээ квант физикийн бүх нууцаас хамгийн сонирхолтой нь Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчмын нууц (Вернер Карл Хайзенберг) юм. Алдартай танилцуулгад энэ нь иймэрхүү сонсогддог: квант объектын байрлал, хурдыг нэгэн зэрэг тогтоох боломжгүй юм. Өөрөөр хэлбэл, бид энгийн бөөмийн импульсийг илүү нарийвчлалтай хэмжих тусам түүний хаана байрлаж байгааг тогтоох боломжгүй болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь том биетийн ертөнцөд муу хэрэглэгдэх бөгөөд үүнээс юу гарах нь ерөнхийдөө тодорхойгүй байна.

Профессор Кейт Швабаар ахлуулсан бүлгийн туршилт нь Гейзенбергийн сонгодог тодорхойгүй байдалд зарим нэг амтлагч нэмсэн. Эрдэмтэд бичил хэсгүүдийн замд жижигхэн хөнгөн цагаан тууз байрлуулсны дараа түүний байрлалыг хамгийн өндөр нарийвчлалтайгаар бүртгэх чадвартай төхөөрөмжийг холбосон. Тэгээд бид хоёр сонирхолтой үр дүнд хүрсэн. Нэгдүгээрт, объектын шинэ хэмжилт бүр хавтангийн байрлалыг өөрчилсөн. Төхөөрөмж нь туузны координатыг маш нарийн тодорхойлж, улмаар түүний хурдыг өөрчилсөн бөгөөд улмаар орон зай дахь дараагийн байрлалыг өөрчилсөн.

Гэхдээ хэрэв эхний нээлтийг тодорхойгүй байдлын зарчмаар урьдчилан таамаглаж байсан бол хоёр дахь нь хүн бүрт гэнэтийн зүйл болсон юм. Эрдэмтдийн хийсэн хэмжилтүүд нь туузыг хөргөхөд хүргэсэн. Өөрөөр хэлбэл, ажиглагч зөвхөн оршихуйгаараа тухайн объектын физик шинж чанарыг өөрчилсөн. Энэ тохиолдолд температур. Энэ эффектийн практик хэрэглээ нэн даруй олдсон: одоо профессор Шваб энэ үзэгдлийг хамгийн төвөгтэй микро схемийг хөргөхийн тулд хэрхэн ашиглах талаар бодож байна.

P.S.:Ертөнц яг одоохондоо л оршдог юм байна гэсэн мэдрэмж агуу Эйнштейнд хүртэл очсон. Гэхдээ энэ нь тийм биш гэдгийг тэр бидэнд итгүүлсэн. Үнэхээр сарыг ажиглаж байгаа хүн саранд хэрхэн нөлөөлж чадах вэ? За, үнэндээ бидний эргэн тойронд болж буй бүх зүйл бидний төсөөллийн зохиомол бол яах вэ? Тэгээд биднийг унтмагц дэлхий алга болдог. Эсвэл орчлон ертөнцийн физикийн хууль, энэ ертөнцийг ойлгох хуулиудыг (сэтгэцийг) бие биенээ нөхдөг гэж үзэх ёстой гэж хэлдэг хүмүүс үү? Нэг том сургаалын хоёр хэсэг шиг.

Эсвэл энэ шинжлэх ухаан мөн үү? Тэгээд үүнийг "физик" гэж нэрлэдэг. Учир нь физиктэй харьцуулахад бусад бүх зүйл нь марк цуглуулахаас өөр зүйл биш юм.

Редактороос. Та шинжлэх ухааныг сонирхож байна уу? Киевийн алдартай шинжлэх ухаан, технологийн музейд ирээрэй "

Амьдрал бол ажиглагдаж болох ертөнцийн хамгийн ер бусын үзэгдэл юм; гэхдээ амьдрал яаж үүссэн бэ? Клончлол, синтетик биологийн эрин үед ч гэсэн гайхалтай үнэн үнэн хэвээр байна: хэн ч бүрэн амьгүй материалаас амьд зүйлийг бүтээж чадаагүй байна. Амьдрал зөвхөн амьдралаас л үүсдэг. Тэгэхээр бид түүний зарим үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дутуу орхисон хэвээр байна уу? Ричард Доукинсын “Хувиа хичээсэн ген” ном нь хувьслын үйл явцын талаар шинэ ойлголт авчирсантай адил “Зам дээр амьдрах” нь дэлхийг хөдөлгөж буй үндсэн хүчний талаарх бидний ойлголтыг өөрчилдөг. Үүнд зохиогчид хамгийн сүүлийн үеийн туршилтын өгөгдөл, шинжлэх ухааны дэвшилтэт нээлтүүдийн аль алиныг нь хянаж, үүнийг өвөрмөц ойлгомжтой хэв маягаар хийдэг. Жим Аль-Халили, Жонжо МакФадден нар алга болсон квант механикийн талаар ярьдаг; Энэхүү хамгийн нууцлаг шинжлэх ухааны үндэс суурь болсон үзэгдэл.

Ном:

<<< Назад

Урагшаа >>>

Бид удахгүй фотон ба мод руу буцаж, тэдгээр нь квант ертөнцтэй хэрхэн холбогдож байгааг харах болно, гэхдээ эхлээд бид квант ертөнцийн нууцыг онцолсон гайхалтай энгийн туршилтыг авч үзэхийг урьж байна. Бид "квантын суперпозиция" гэх мэт хэллэгүүд ямар утгатай болохыг аль болох тодорхой тайлбарлахын тулд чадах бүхнээ хийж байгаа ч доор тайлбарласан алдарт хос ангархай туршилтаас илүү ойлгомжтой зүйл байхгүй.

Давхар ангарлын туршилт нь квант ертөнцөд бүх зүйл өөрөөр ажилладаг болохыг хамгийн энгийн бөгөөд бүрэн харуулж байна. Бөөмс нь орон зайд тархахдаа долгион шиг ажилладаг ба долгион нь заримдаа бөөмсийн шинж чанарыг авч чаддаг. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын талаар бид аль хэдийн ярьсан: танилцуулгад энэ нь Нар хэрхэн энерги үүсгэдэгийг тодорхой харуулсан шинж чанар гэж тодорхойлсон; 3-р бүлэгт бид электрон ба протоны долгионы шинж чанар нь ферментийн бүтцэд энергийн саад бэрхшээлийг даван туулах боломжийг хэрхэн олгодог талаар авч үзсэн. Энэ бүлгээс та долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал нь биосфер дахь хамгийн чухал биохимийн урвалууд болох агаар, ус, гэрлийн ургамал, бичил биетэн болон шууд бус байдлаар бидний бүгдэд нөлөөлдөг гэдгийг мэдэх болно. Гэхдээ эхлээд бид тоосонцор хэд хэдэн газарт нэгэн зэрэг байж болно гэсэн зоримог санааг түүхэн дэх хамгийн энгийн, хамгийн гоёмсог, нэгэн зэрэг амбицтай туршилтууд хэрхэн дэмжиж байгааг ойлгох хэрэгтэй: Ричард Фейнманы хэлснээр эдгээр туршилтуудын нэг нь " квант шинжлэх ухааны цөм нь оршдог." механик."

Гэсэн хэдий ч, энд тайлбарласан зүйл танд боломжгүй мэт санагдаж магадгүй тул юу болж байгааг тайлбарлах илүү оновчтой арга байх ёстой гэж би та нарт анхааруулах ёстой. Энэ ид шидийн нууц нь юунд байгаа бол гэж та гайхаж байгаа байх. Эсвэл энэ туршлага бол байгалийн механизмыг ойлгох төсөөлөлгүй эрдэмтдийн мөрөөдөж байсан цэвэр онолын таамаглал гэж та дүгнэж болно. Гэхдээ эдгээр тайлбаруудын аль нь ч зөв биш юм. Давхар ангархай туршилт нь ямар ч (дууны) тайлбаргүй боловч бодит бөгөөд олон мянган удаа давтагдсан.

Бид туршилтыг гурван үе шаттайгаар дүрсэлсэн; Эхний хоёр нь нөхцөл байдлыг тайлбарлах болно, ингэснээр та гурав дахь үндсэн үе шатны үл ойлгогдох үр дүнг үнэлж чадна.

Нэгдүгээрт, монохром гэрлийн туяа (ижил өнгийн долгионоос бүрддэг, өөрөөр хэлбэл ижил урттай долгион) нь хоёр нарийн ангархай бүхий дэлгэц рүү чиглэсэн бөгөөд энэ нь хоёр ангархайгаар зарим гэрлийг хоёр дахь дэлгэц рүү нэвтрүүлэх боломжийг олгодог (Зураг 1). 4.1).

Цагаан будаа. 4.1.Давхар ангархай туршилтын 1-р шат: Монохром гэрэл (тодорхой долгионы урттай) хоёр ангархай руу чиглэхэд ангархай бүр нөгөө талдаа шинэ гэрлийн эх үүсвэр болдог. Долгионы шинж чанараас шалтгаалан гэрэл нь ангархай бүрээр дамжсаны дараа тархдаг (тархдаг) бөгөөд ингэснээр дугуй долгионууд хоорондоо давхцаж, хоорондоо харилцан үйлчилж, арын дэлгэц дээр бараан, цайвар судал үүсгэдэг.

Хагарлын өргөн, тэдгээрийн хоорондын зай, хоёр дэлгэцийн хоорондох зай зэргийг нарийн хянаснаар бид хоёр дахь дэлгэц дээр хөндлөнгийн загвар гэж нэрлэгддэг гэрэл ба бараан өнгийн ирмэгийн дарааллыг үүсгэж чадна.

Интерференцийн загвар нь долгионы график бөгөөд ямар ч долгионы орчинд харахад хялбар байдаг. Цөөрмийн гадаргуу дээр чулуу шидэхэд та цацрах цэгээс хэд хэдэн төвлөрсөн дугуй долгионууд салахыг харах болно. Нэг цөөрөмд хоёр чулуу шидээд тус бүр өөрийн гэсэн төвлөрсөн долгион үүсгэх болно. Хоёр чулууны долгион давхцаж байгаа тохиолдолд интерференцийн хэв маягийг харах болно (Зураг 4.2).

Цагаан будаа. 4.2.Бүтээлч ба сүйтгэгч долгионы хөндлөнгийн оролцоо

Нэг долгионы оргил нь нөгөө давалгаатай таарч байвал тэдгээр нь бие биенээ таслан зогсоож, тэр үед долгион үүсэхгүй. Энэ үзэгдлийг сүйтгэгч интерференц гэж нэрлэдэг. Үүний эсрэгээр, хоёр оргил эсвэл хоёр тэвш нийлж байгаа газарт тэд бие биенээ бэхжүүлж, давхар долгион үүсгэдэг: энэ үзэгдлийг конструктив интерференц гэж нэрлэдэг. Долгионы задрал, эрчимжилтийн ижил төстэй хэлбэрийг ямар ч долгионы орчинд ажиглаж болно. Английн физикч Томас Янг 200 гаруй жилийн өмнө хийсэн давхар ангархай туршилтын анхны хувилбарт гэрлийн цацрагийн хөндлөнгийн оролцоог харуулсан. Үүний үр дүнд түүнийг болон бусад олон эрдэмтдийг гэрэл нь долгион гэдгийг батлав.

Давхар ангархай туршилтын явцад бидний ажиглаж буй хөндлөнгийн оролцоо нь гэрлийн долгионууд ангархайгаар дамжин өнгөрч, дараа нь тархах замаас хамаардаг бөгөөд энэ нь долгионы шинж чанарыг дифракц гэж нэрлэдэг. Ийнхүү ангархайгаас гарч буй цацрагууд давхцаж, арын дэлгэцэнд хүрэхээс өмнө усан дээрх долгион шиг бие биенээ шингээдэг. Дэлгэцийн тодорхой цэгүүдэд хоёр ангархайгаас гарч буй гэрлийн долгионууд нь дэлгэц рүү ижил зайг туулсан, эсвэл туулсан зайны зөрүү нь нэг бол оргил ба тэвш солигдох үе шатанд ордог. тэдгээрийн оргилуудын хоорондох зайнаас хэд дахин их. Энэ тохиолдолд долгионы хамгийн дээд ба хамгийн доод цэгүүд нийлж, бүр өндөр, доод цэгүүдийг үүсгэдэг. Энэ үзэгдлийг конструктив интерференц гэж нэрлэдэг. Долгионыг давхраалах үед өндөр эрчимтэй гэрэл үүсдэг тул дэлгэцэн дээр тод зураас гарч ирдэг. Гэхдээ бусад цэгүүдэд хоёр ангархайгаас гэрэл нь фазаас гарч, нэг долгионы хамгийн өндөр цэг нь нөгөө долгионы хамгийн доод цэгтэй нийлдэг. Эдгээр цэгүүдэд долгионууд бие биенээ саармагжуулдаг бөгөөд энэ нь дэлгэцэн дээр харанхуй судал үүсэхэд хүргэдэг - хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоо. Эдгээр хоёр туйлын хооронд хослол нь бүрэн үе шаттай ч биш, фазын гадна ч биш бөгөөд тодорхой хэмжээний гэрэл үлддэг. Тиймээс дэлгэцэн дээр бидний харж буй зүйл бол гэрэл ба бараан захын тодорхой дараалал биш, харин интерференцийн хэв маягийн хамгийн их ба хамгийн бага цэгүүдийн хоорондох эрчимжилтийн жигд өөрчлөлт юм. Энэхүү тогтмол долгион шиг эрчимжилтийн жигд өөрчлөлт нь долгионы үзэгдлийн гол үзүүлэлт юм. Дууны долгионтой холбоотой жишээ бий: хөгжимчин хөгжмийн зэмсгийг тааруулж байхдаа нэг нот нь нөгөөтэйгөө маш ойрхон давтамжтай үед гардаг цохилтыг сонсдог тул хөгжимчний чихэнд хүрэх замд заримдаа фаз руу ордог эсвэл унадаг. фазын. Тэдний хослолын өөрчлөлт нь нийтлэг дуу чимээг үүсгэдэг бөгөөд дууны хэмжээ нь үе үе нэмэгдэж, буурдаг. Дууны эрчмийн жигд өөрчлөлт нь хоёр тусдаа долгионы хоорондох хөндлөнгийн оролцооны улмаас үүсдэг. Эдгээр цохилтууд нь сонгодог физикийн хуулиудад захирагддаг, квант тайлбар шаарддаггүй үзэгдэл гэдгийг анхаарна уу.

Давхар ангархай туршилтын гол хүчин зүйл бол эхний дэлгэц дээр тусах гэрлийн цацраг нь монохром (ижил долгионы уртаас бүрдэх) байх ёстой. Харин ердийн гэрлийн чийдэнгээс гардаг цагаан гэрэл нь өөр өөр долгионы уртаас (солонгоны бүх өнгө) бүрддэг тул долгионууд дэлгэцэн дээр санамсаргүй байдлаар тусах болно. Энэ тохиолдолд долгионы оргил ба тэвшүүд хоорондоо харилцан үйлчлэлцэх боловч үүссэн загвар нь маш нарийн төвөгтэй, бүдэг бадаг байх тул тус тусын зурвасууд нь ялгагдахгүй байх болно. Үүний нэгэн адил, цөөрөмд хоёр чулуу шидэх замаар интерференцийн хэв маягийг олж авахад хялбар боловч цөөрөмд цутгаж буй асар том хүрхрээ маш олон долгион үүсгэдэг тул ямар ч уялдаатай интерференцийн хэв маягийг харах боломжгүй юм.

Одоо хоёр ангархай туршилтын хоёр дахь шатанд бид гэрэл биш, харин дэлгэцэн дээр нисч буй сумыг ашиглах болно. Гол нь бид долгион тархахаас илүү хатуу тоосонцорыг ашигладаг. Сум бүр нь мэдээжийн хэрэг аль нэг нүхээр дамжин өнгөрөх ёстой, гэхдээ хоёуланг нь нэгэн зэрэг биш. Шаардлагатай тооны сум нүхээр дамжин өнгөрсний дараа бид арын дэлгэц дээр хоёр цоорхойд тохирох сумны хоёр шугамыг харах болно (Зураг 4.3).

Цагаан будаа. 4.3.Давхар ангархай туршилт, үе шат 2. Гэрлийн долгионы үйлдлээс ялгаатай нь ангархай дундуур нисч буй сумны урсгал нь бөөмсийн шинж чанарыг харуулдаг. Арын дэлгэцэнд туссан сум бүр аль нэг нүхээр дамжин өнгөрөх ёстой, гэхдээ хоёуланг нь биш (мэдээжийн хэрэг, дэлгэцийн дунд хэсэг нь нүхэнд тусахгүй сумыг зогсоох хангалттай зузаан гэж үзвэл). Олон зурвасын хөндлөнгийн оролцооноос ялгаатай нь арын дэлгэц дээрх хэв маяг нь ангархай тус бүрт тохирох хоёр нарийн зурвасын эргэн тойронд сумны бөөгнөрөлийг харуулж байна.

Мэдээжийн хэрэг, бид долгионтой харьцдаггүй. Сум бүр нь тусдаа бөөм бөгөөд нөгөөтэй нь харьцдаггүй тул хөндлөнгийн оролцоо байхгүй.

Одоо гурав дахь шат: квант "трик". Сумны оронд атом ашиглан туршилтыг давтан хийнэ. Эх үүсвэрээс гарч буй атомын цацраг нь хоёр нарийн ан цав бүхий дэлгэц рүү нисдэг. Атомуудын нөлөөллийг бүртгэхийн тулд хоёр дахь дэлгэц нь фотолюминесцент бүрээстэй бөгөөд атомын цохилтын хэсэгт жижигхэн тод цэг гарч ирдэг.

Хэрэв эрүүл саруул ухаан нь микроскопийн түвшинд хэрэгжвэл атомууд яг л өчүүхэн сум шиг аашилна. Эхлээд бид туршилтыг зөвхөн зүүн ангархайг нээх замаар хийх бөгөөд бид нээлттэй ангарлын ард дэлгэцэн дээр гэрэлт цэгүүдийн туузыг харах болно. Дэлгэц дээр тодорхой тооны цэгүүдийг жигд бус байрлуулсан: энэ нь зарим атомууд ирмэгээс түлхэгдэж, замаа өөрчилдөг, ангархайгаар хатуу дамждаггүйг илтгэж магадгүй юм. Дараа нь бид зөв үүрийг нээж, арын дэлгэц дээр тод цэгүүд гарч ирэхийг хүлээнэ.

Хэрэв танаас тод толбоны тархалтыг урьдчилан таамаглахыг хүссэн бөгөөд квант механикийн талаар юу ч мэдэхгүй байсан бол энэ нь сумны туршилтаар олж авсан загвартай төстэй байх болно гэж та таамаглах болно. Тухайлбал: ангархай бүрийн ард цэгэн зурвас үүсдэг, өөрөөр хэлбэл дэлгэцэн дээр хоёр өөр гэрэлтдэг хэсэг гарч ирдэг бөгөөд төв хэсэгт илүү тод, ирмэг рүү аажмаар бүдгэрч, атомын цохилт нь улам бүр ховор болдог. Хоёр тод зураасны дундах хэсэг нь ямар ч ангархай руу унасан атомууд нэвтэрдэггүй дэлгэцийн хэсэгтэй тохирч байгаа тул харанхуй болно гэж найдаж болно.

Гэсэн хэдий ч энэ нь бидний ажигласан зүйлтэй тохирохгүй байна. Эсрэгээр, бид гэрэлтэй хийсэн туршилттай яг адилхан гэрэл ба бараан судал хоорондын хөндлөнгийн дүр зургийг маш тодорхой харж байна. Та итгэх үү, үгүй ​​юу, дэлгэцийн хамгийн тод хэсэг нь төвд байрладаг: олон атомууд унах ёсгүй газар (Зураг 4.4).

Цагаан будаа. 4.4.Хоёр ангархайтай туршилт, 3-р шат. Сумыг нүхний урд байрлах эх үүсвэрээс ялгардаг атомуудаар солих үед (мэдээжийн хэрэг, үе шат бүрт ангархайн хоорондох тохирох өргөн, зайг сонгоно) бид дахин долгион шиг хөндлөнгийн оролцоог ажиглана. загвар. Хэдийгээр дэлгэцийн арын хэсэгт тодорхой цэгт хүрч буй атом бүр бөөмс шиг ажилладаг ч яг л бидний гэрлээр харсан шиг тэдгээр нь хамтлаг болон нэгддэг. Яагаад атомууд хоёр ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрдөг ба үүнгүйгээр бид олон интерференцийн ирмэгийг олж харахгүй байсан бэ?

Үнэн хэрэгтээ, нүхний хоорондох зай, хоёр дэлгэцийн хоорондох зөв зай нь бид арын дэлгэц дээрх тод хэсэг (нэг ангархай онгойлгоход атомууд явах боломжтой) одоо хоёр ангархай нээлттэй, харанхуй байгааг харж болно. тэнд ямар ч атом байхгүй). Илүү олон атом дамжих боломжийг олгодог хоёр дахь ангархайг нээх нь атомууд дэлгэцийн тодорхой хэсгийг цохихоос хэрхэн сэргийлэх вэ?

Одоохондоо квант механикт хандахгүйгээр энгийн логикоор юу болж байгааг тайлбарлаж чадах эсэхийг харцгаая. Дараахь зүйлийг бодъё: хэдийгээр атом бүр микроскопийн бөөмс боловч (эцсийн эцэст атом бүр дэлгэцэн дээр нэг газар хүрдэг) асар олон тооны атомууд хоорондоо тусгай, уялдаатай байдлаар мөргөлдөж, харилцан үйлчлэлцдэг нь дараах зургийг үүсгэдэг. харагдацхөндлөнгийн оролцоо. Гэсэн хэдий ч усны долгион нь үнэндээ долгион биш олон усны молекулуудаас бүрддэг гэдгийг бид мэднэ. Энэ нь молекул тус бүрээр биш, олон триллион усны молекулуудын зохицуулалттай хөдөлгөөн нь долгионтой төстэй шинж чанарыг харуулдаг. Магадгүй атомын буу нь усан сан дахь долгионы машин шиг атомын зохицуулалттай урсгалыг ялгаруулдаг.

Тогтвортой атомуудын онолыг шалгахын тулд бид туршилтыг давтах болно, гэхдээ одоо бид атомуудыг илгээх болно нэг нэгээр нь. Бид атомын их бууг асаагаад, хоёр дахь удаагаа асаахаас өмнө арын дэлгэцэн дээр гэрэл толбо гарч ирэхийг хүлээнэ.Эхэндээ эрүүл саруул ухаан давамгайлсан хэвээр байгаа юм шиг санагдаж магадгүй: ангархай дундуур дамждаг атом бүр орхидог. Дэлгэцийн тодорхой хэсэг дэх зөвхөн нэг орон нутгийн гэрлийн цэг. Атомууд нь сум шиг бөөмс хэлбэрээр буунаас буудаж, дэлгэцэн дээр бөөмс болон тусч байх шиг байна. Мэдээжийн хэрэг, буу болон дэлгэцийн хоорондох зайд тэд бөөмс шиг ажиллах ёстой. Гэхдээ - анхаарлаа хандуулаарай: малгайнаас квант туулай гарч ирдэг. Нэг сумны атомын цохилтыг бүртгэж буй толбо тус бүр нь дэлгэцийг аажим аажмаар бүрхэж байгаа тул түүн дээр гэрэл, харанхуй интерференцийн ирмэгүүд дахин гарч ирдэг. Нэгэнт атомууд зорилтот газраа нэг нэгээр нь дайран өнгөрч байгаа тул олон атомууд хоорондоо мөргөлдөж, харилцан үйлчилдэг хамтын зан үйл байдаг гэж бид хэлж чадахгүй. Энэ нь усны давалгаа шиг биш юм. Дахин хэлэхэд бид эсрэг тэсрэг үр дагавартай тулгарлаа: арын дэлгэц дээр зөвхөн нэг ангархай онгорхой байхад л атомууд хүрч болох газрууд байдаг ба хоёр дахь ангархай нь нээлттэй байхад бүрэн харанхуй хэвээр үлддэг, гэхдээ нээлт нь нээлттэй байх боломжийг олгодог. атомуудын дэлгэцэнд хүрэх нэмэлт зам. Нэг ангархайгаар ямар нэгэн байдлаар атом дамждаг бололтой мэддэг, хоёр дахь үүр нээлттэй эсэхээс үл хамааран, үүний дагуу ажилладаг!

Тиймээс атом бүр буунаас өчүүхэн жижиг бөөмс хэлбэрээр ялгарч, хоёр дахь дэлгэцэн дээр бөөмс болон унадаг нь түүнийг цохих үед өчүүхэн гэрлийн гялбаагаар харагдана. Гэвч тэдгээрийн хоорондох зайд хоёр ангархай нийлэх үед хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг болж хуваагдах долгион тархах мэт ид шидтэй зүйл тохиолдож, тэдгээр нь тус бүр нь ангархайг дамжин өнгөрч, дэлгэцийн нөгөө талд нөгөөтэй нь харилцан үйлчилдэг. Нэг атом өөр яаж чадах билээ мэдэххоёр ангархайн нэгэн зэрэг төлөв байдлын талаар (нээлттэй эсвэл хаалттай)?

Анхаарал татсан зүйлийг санаж, атомуудыг хагарлын ард хүлээж, урхинд оруулж чадах эсэхийг харцгаая. Үүнийг жишээ нь зүүн ангархайны ард мэдрэгч байрлуулснаар атом дэлгэц рүү явах замдаа тэр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх "дохио" (магадгүй аудио дохио) илрүүлдэг. Бид мөн хоёр дахь мэдрэгчийг баруун ангархайн ард байрлуулж, тэр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх атомуудыг бүртгэж болно. Одоо атом нэг юмуу нөгөө ангархайг дайран өнгөрвөл бид баруун эсвэл зүүн мэдрэгчээс дуут дохиог сонсох болно. Гэвч хэрэв атом нь сум хэлбэртэй байдлаа ямар нэгэн байдлаар даван туулж, хоёр ангархайгаар дамжин өнгөрч чадвал хоёр детектор нэгэн зэрэг дуугарах болно.

Одоо бид атомын их бууг асаах бүрт дэлгэцэн дээр тод цэг гарч ирэхэд зүүн эсвэл баруун мэдрэгчээс дохио ялгардаг боловч хоёуланг нь нэг дор биш гэдгийг бид харж байна. Бидэнд атомын харилцан үйлчлэл нь атомууд нэг юмуу нөгөө ан цаваар дамжин өнгөрөхөд тохиолддог боловч хоёуланг нь нэгэн зэрэг биш гэдгийг нотлох баримт бидэнд байгаа нь эргэлзээгүй. Гэсэн хэдий ч тэвчээртэй байж, дэлгэцийг үргэлжлүүлэн харцгаая. Тус тусад нь гэрлийн анивчсан хэсгүүд нийлснээр тэдний үүсгэсэн загвар нь интерференцийн загвартай адилгүй болсныг бид харж байна. Харин үүний оронд хоёр тод судлууд гарч ирэх нь сумтай туршилтын нэгэн адил ангархай бүрийн ард олон атом хуримтлагдаж байгааг илтгэнэ. Одоо туршилтын явцад атомууд энгийн бөөмс шиг ажилладаг. Атом бүр ангархайтай тулгарахдаа долгион шиг аашилдаг юм шиг, хэрэв түүнийг хараагүй бол,эс бөгөөс энэ нь өчүүхэн жижиг тоосонцор хэвээр үлдэнэ.

Мэдрэгч байгаа нь цоорхойгоор дамжин өнгөрөх атомуудын хачирхалтай үйлдэлд нөлөөлж асуудал үүсгэж болзошгүй юм. Үүнийг баруун талд байгаа нэг мэдрэгчийг салгаж шалгацгаая. Буу асаагаад дэлгэцэн дээр дохио болон тод толбо гарч ирэхэд атом зүүн ангархайгаар дамжсан байх ёстой гэдгийг бид мэдэх болно, учир нь бид энэ хэлхээнээс зарим мэдээлэл авч болно. Бид буугаа асаагаад ямар ч дохио сонсоогүй ч дэлгэцэн дээр тод цэг гарч ирэхэд атомууд баруун цоорхойгоор дэлгэц рүү нэвтэрсэн байх ёстой гэдгийг бид мэднэ. Одоо бид атомууд зүүн эсвэл баруун цоорхойгоор дамжсан эсэхийг мэдэх боломжтой, гэхдээ тэдний замнал зөвхөн нэг талдаа "эвдэрсэн" байна. Хэрэв мэдрэгч өөрөө асуудал үүсгэж байгаа бол дохионы дохиог үүсгэсэн атомууд сум шиг, дохио өгөөгүй атомууд (баруун цоорхойгоор дамжин) долгион шиг ажиллана гэж бид хүлээх болно. Дэлгэц дээр бид сумны хэв маяг (зүүн ангархайгаар дамжин өнгөрөх атомуудаас) болон интерференцийн хэв маяг (баруун цоорхойг дамжин өнгөрөх атомуудаас) холилдсон байхыг харах болно.

Гэхдээ энэ нь үнэн биш юм. Энэ нөхцөлд бид хөндлөнгийн хэв маягийг дахин ажигладаггүй. Хагархай бүрийн ард байрлах дэлгэц нь бөөмс шиг ажилладаг сум хэлбэртэй атомуудын хэв маягийг бүрдүүлдэг. Атомын байршлыг бүртгэдэг мэдрэгч байгаа нь түүний долгионы шинж чанарыг устгахад хангалттай юм шиг санагдаж байна, тэр ч байтугай мэдрэгч нь атомын өөр цоорхойгоор дамжин өнгөрөх замаас тодорхой зайд байрладаг байсан ч гэсэн!

Магадгүй зүүн ангархайн ойролцоо мэдрэгч байгаа нь том чулуулаг урсаж буй урсгал дахь усны чиглэлийг өөрчилдөгтэй адил атомуудыг дамжин өнгөрөхөд хангалттай байх болно. Бид зүүн мэдрэгчийг унтрааж туршилт хийж болно. Тэр байрандаа байгаа тул түүний нөлөө бараг ижил байх болно гэж бид найдаж байна. Харин одоо унтарсан мэдрэгч байгаа үед хөндлөнгийн загвар дэлгэц дээр дахин гарч ирнэ! Туршилтад оролцсон бүх атомууд дахин долгион шиг аашилж эхлэв. Яагаад атомууд зүүн ангархайн ойролцоо мэдрэгч асаалттай байхад бөөмс шиг ажилладаг бол мэдрэгч унтармагц долгион шиг ажилладаг вэ? Баруун ангархайг дайран өнгөрөх бөөмс шиг, мэддэгзүүн талд байрлах мэдрэгч асаалттай эсвэл унтарсан эсэх талаар?

Энэ үе шатанд та логик, эрүүл ухааныг мартах хэрэгтэй болно. Одоо бид атом, электрон эсвэл фотон гэх мэт жижиг биетүүдийн аль ангархайгаар дамжин өнгөрч байгааг нь мэдэхгүй бол долгион шиг, ажиглавал бөөмс шиг ажилладаг долгион-бөөмсийн хоёрдмол байдлын асуудлыг авч үзэж байна. Энэ бол Ален Аспийн туршилтын бие даасан фотонуудын квантын орооцолдлын үзүүлбэрийг авч үзсэний үндсэн дээр 1-р бүлэгт бидний ярьсан квант объектуудыг ажиглах эсвэл хэмжих үйл явц юм. Аспегийн баг фотоныг туйлширсан линзээр дамжуулж хэмжсэн нь тэдний долгионы шинж чанар болох орооцолдсон байдлыг арилгасныг санаж байгаа байх. сонгохнэг сонгодог туйлшралын чиглэл. Үүний нэгэн адил давхар ангархай туршилтанд оролцож буй атомуудыг хэмжих нь тэднийг баруун эсвэл зүүн ангархайгаар дамжин өнгөрөхийг сонгоход хүргэдэг.

Квантын механик нь бидэнд энэ үзэгдлийн гайхалтай үндэслэлийг өгдөг; Гэхдээ бидний харж байгаа зүйлийн цорын ганц тайлбар - туршлагын үр дүн нь бид ажиглаагүй үед юу болдог тухай биш юм. Гэсэн хэдий ч бид зөвхөн харж, хэмжиж чаддаг тул квант объектуудаас илүү ихийг асуух нь утгагүй юм. Онолын хувьд ч бид хэзээ ч баталж чадахгүй байгаа үзэгдлийн талаарх тайлангийн үнэн зөв, үнэн зөвийг бид хэрхэн үнэлэх вэ? Үүнийг оролдсон даруйдаа бид үр дүнг өөрчилдөг.

Давхар ангарлын туршилтын квант тайлбар нь цаг хугацааны аль ч мөчид атом бүрийг сансар огторгуй дахь байршлыг тодорхойлох олон тооны тоогоор дүрслэх ёстой гэсэн үг юм. Энэ бол бидний 2-р бүлэгт тодорхойлсон үзүүлэлт юм долгионы функц.Тухайн үед бид янз бүрийн бүс нутагт хулгайн гэмт хэрэг гарах магадлалыг тодорхойлох замаар хот даяар тархаж буй гэмт хэргийн давалгааг хянах жишээн дээр долгионы функцийн талаар ярилцсан. Үүний нэгэн адил атомыг хоёр цоорхойгоор дамжин өнгөрөхийг дүрсэлсэн долгионы функц нь түүнийг ямар ч үед төхөөрөмжийн аль ч цэгээс олох магадлалыг тодорхойлдог. Гэхдээ дээрэмчин орон зай, цаг хугацааны хувьд нэг байршилтай байх ёстой бөгөөд "гэмт хэргийн магадлалын" долгион нь зөвхөн түүний бодит байршлын талаарх бидний мэдлэг дутмаг байдлыг илэрхийлдэг бол, эсрэгээр, атомын долгионы функцийг бид өмнө нь тодруулсан. давхар ангархай туршилт бодит, өөрөөр хэлбэл энэ нь атомын физик байрлалыг дүрсэлсэн бөгөөд бодит байдал дээр бид үүнийг хэмжихгүй бол тодорхой байрлал байхгүй болно. Тиймээс атом бүх газарт нэгэн зэрэг олддог - мэдээжийн хэрэг хувьсах магадлалтай тул долгионы функц нь бага байдаг газарт атомыг олох магадлал багатай юм.

Тиймээс, бие даасан атомууд давхар ангархай туршилтанд оролцохын оронд эх үүсвэрээс арын дэлгэц рүү дамжих долгионы функцийг авч үзэх хэрэгтэй. Хагархайгаар дамжин өнгөрөх үед долгионы функц нь хоёр хуваагдаж, тал бүр нь нэг ангархайгаар дамждаг. Бидний энд тайлбарлаж байгаа зүйл бол хийсвэрлэх арга зам гэдгийг анхаарна уу математикийнтоо нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. Юу гэж асуугаад ч нэмэргүй үнэндээБид шалгахын тулд хайх ёстой учраас ийм зүйл тохиолддог. Гэхдээ бид үүнийг хийх гэж оролдсон даруйд үр дүнг гажуудуулдаг.

Асуулт гарч ирнэ: долгионы функц хэзээ дахин нутагшсан атом болж "эргэдэг" вэ? Бид түүний байр суурийг тодорхойлох гэж оролдох үед хариулъя. Ийм хэмжилтээр квант долгионы функц задалдагнэг магадлал хүртэл бууруулна. Дахин хэлэхэд, энэ нь дээрэмчнийхтэй адилгүй бөгөөд түүний хаана байгаа нь тодорхойгүй байдал гэнэт нэг цэг хүртэл буурч, дараа нь цагдаад баригддаг. Энэ тохиолдолд дээрх тогтоол нь дээрэмчний байршлын талаарх бидний мэдээлэлд нөлөөлсөн. Тэр үргэлж нэг цагт нэг газар байсан. Гэхдээ атомын хувьд энэ нь тийм биш юм; ямар ч хэмжээс байхгүй тохиолдолд атом үнэхээр хаа сайгүй байдаг.

Тиймээс квант долгионы функц нь тодорхой байршилд атомыг олох магадлалыг тооцоолдог. өгөгдсөн хугацаанд бид түүний байрлалыг хэмжих боломжтой.Хэмжихээс өмнө долгионы функц их байвал атомыг илрүүлэх магадлал өндөр байна. Гэхдээ энэ нь жижиг бол, магадгүй сүйтгэгч долгионы хөндлөнгийн нөлөөгөөр атомыг олох магадлал, хэрэв бид хайхыг хүсвэл харьцангуй бага байна.

Бид эх үүсвэрээс гарсны дараа нэг атомыг дүрсэлсэн долгионы функцийг төсөөлж чадна. Энэ нь ангархай руу чиглэсэн долгион шиг ажилладаг тул эхний дэлгэцийн түвшинд түүний далайц нь ангархай бүрт тэнцүү байх болно. Хэрэв бид ангархайн аль нэгэнд нь датчик байрлуулах юм бол бид тэнцүү магадлалыг хүлээх ёстой: 50% нь зүүн ангархай дээр атом, 50% нь баруун ангархай дээр атомыг илрүүлэх болно. Гэхдээ энэ нь чухал юм - хэрэв бид атомыг эхний дэлгэцийн түвшинд илрүүлэхийг оролдохгүй бол долгионы функц нь устгалгүйгээр хоёр цоорхойгоор дамжин нэвтэрдэг. Ийнхүү квант утгаараа нэг атомыг суперпозицияд нь дүрсэлсэн долгионы функцийн тухай ярьж болно: түүний баруун, зүүн ангархайг нэгэн зэрэг дайран өнгөрөх долгионы функцтэй тохирч, хоёр газар нэгэн зэрэг орших.

Хагарлын нөгөө талд долгионы функцын хэсэг бүр, нэг нь зүүнээс, нөгөө нь баруун ангархайгаас дахин тархаж, давхцаж буй математик долгионуудын багцыг үүсгэдэг бөгөөд зарим үед бие биенийхээ далайцыг нэмэгдүүлж, зарим үед хүчингүй болгодог. . Хосолсон нөлөө нь долгионы функц нь гэрэл гэх мэт бусад долгионы үзэгдлүүдийн хэв маягийн шинж чанартай байдаг. Гэхдээ энэ нийлмэл долгионы функц нь нэг атомын шинж чанар хэвээр байдгийг санаж явцгаая.

Атомын байрлалын эцсийн хэмжилт хийгдсэн хоёр дахь дэлгэц дээр долгионы функц нь дэлгэцийн янз бүрийн цэгүүдээс бөөмсийг олох магадлалыг тооцоолох боломжийг олгодог. Дэлгэц дээрх тод судлууд нь хоёр ангарлаас гарч буй долгионы хоёр хэсэг нь бие биенээ бэхжүүлдэг байрлалтай тохирч, харанхуй судлууд нь бие биенээ таслан зогсоож, атомыг олох магадлалыг тэг үүсгэдэг. эдгээр албан тушаалууд.

Олшруулах, саармагжуулах энэхүү үйл явц - квант интерференц нь нэг ширхэгийн оролцоотой ч тохиолддог гэдгийг санах нь чухал юм. Дэлгэц дээр нэгэн зэрэг ялгарч буй атомууд зөвхөн нэг ангархай онгорхой байхад хүрч болох хэсгүүд байдаг бөгөөд хоёр ангархайг онгойлгоход хүрч болохгүй хэсгүүд байдгийг санаарай. Энэ нь зөвхөн атомын буунаас буудсан атом бүрийг долгионы функцээр дүрсэлсэн тохиолдолд л утга учиртай. Бүтээлч ба сүйтгэгч интерференцийн бүсүүдтэй хосолсон долгионы функц нь зөвхөн нэг задгай цоорхойгоор хандах боломжтой дэлгэцийн зарим байрлал дахь атомыг илрүүлэх боломжийг арилгадаг.

Бүх квант бөөмс, тэдгээр нь энгийн бөөмс, атом эсвэл эдгээр бөөмсөөс тогтсон молекулууд ч бай бие биетэйгээ харилцан үйлчлэлцэхийн тулд долгионтой төстэй зан үйлийг харуулдаг. Ийм квант төлөвт тэд нэгэн зэрэг хоёр газар байх, хоёр чиглэлд нэгэн зэрэг эргэлдэх, нэвтэршгүй саад бэрхшээлийг даван туулах, алс холын түншүүдтэй хачирхалтай орооцолдсон холболт гэх мэт ямар ч хачирхалтай квант зан үйлийг харуулж чадна.

Ийм байхад квант бөөмсөөс бүтсэн чи бид хоёр яагаад хоёр газар зэрэг байж болохгүй гэж? Энэ нь бидний хөл хөдөлгөөн ихтэй үед маш хэрэгтэй байх болно. Үүний хариулт нь маш энгийн: бие нь том, том байх тусам долгионы шинж чанар бага байх ба хүний ​​эсвэл хангалттай том, нүцгэн нүдэнд харагдахуйц хэмжээний масс, хэмжээтэй бие нь ийм жижиг кванттай байх болно. долгионы урт нь хэмжигдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй. Гэхдээ хэрэв та илүү гүнзгий харвал таны бие дэх атом бүрийг түүний эргэн тойронд байгаа бусад атомууд ажиглаж, хэмждэг тул түүний хамгийн бага квант шинж чанарууд маш хурдан устдаг гэж бодож магадгүй юм.

Тэгвэл бид “хэмжилт” гэж юу гэсэн үг вэ? Бид энэ асуултад 1-р бүлэгт аль хэдийн товч хариулсан боловч квант биологийн квантын бүрэлдэхүүн хэсэг хэр том вэ гэсэн асуултын гол цэг учраас одоо бид үүнийг илүү нарийвчлан авч үзэх ёстой.

<<< Назад

Урагшаа >>>