Kvantová fyzika: čo je naozaj skutočné.

Tu som mal niekoľko dní rozhovor na túto tému oneskorená voľba kvantové vymazanie, ani nie tak diskusia, ako trpezlivé vysvetľovanie základov kvantovej fyziky mojím úžasným priateľom dr_tambowskym. Keďže som sa v škole neučil dobre fyziku a v starobe ju nasávam ako špongia. Rozhodol som sa zhromaždiť vysvetlivky na jednom mieste, možno pre niekoho iného.

Na začiatok odporúčam pozrieť si karikatúru pre deti o rušení a venovať pozornosť „oku“. Pretože o to vlastne ide.

Potom sa môžete pustiť do čítania textu od dr_tambowského, ktorý nižšie citujem celý, alebo ak ste šikovný a dôvtipný, môžete si ho prečítať hneď. Alebo ešte lepšie, oboje.

Čo je rušenie?
Je tu naozaj veľa rôznych termínov a pojmov a sú veľmi zmätené. Poďme pekne po poriadku. Po prvé, rušenie ako také. Existuje nespočetné množstvo príkladov interferencie a existuje veľa rôznych interferometrov. Konkrétnym experimentom, ktorý sa neustále navrhuje a často používa v tejto vede o vymazávaní (väčšinou preto, že je jednoduchý a pohodlný), sú dve štrbiny vyrezané vedľa seba, paralelne k sebe, v nepriehľadnej obrazovke. Najprv si posvietime na takýto dvojitý slot. Svetlo je vlna, však? A neustále pozorujeme interferenciu svetla. Berte to tak, že ak na tieto dve štrbiny posvietime svetlom a na druhú stranu položíme zástenu (alebo len stenu), potom na tejto druhej zástene tiež uvidíme interferenčný obrazec – namiesto dvoch jasných svetelných bodov “ prechádzajúci štrbinami“ na druhej obrazovke (stene) bude plot striedajúcich sa svetlých a tmavých pruhov. Znova si všimnime, že je to čisto vlnová vlastnosť: ak budeme hádzať kamienky, tak tie, ktoré spadnú do štrbín, budú naďalej lietať priamo a narážajú do steny, každý za svojou štrbinou, to znamená, že uvidíme dve nezávislé hromady kameňov (ak sa samozrejme prilepia na stenu :) , bez rušenia.

Ďalej, pamätáte si, že v škole učili o „dualite vlny a častíc“? Že keď je všetko veľmi malé a veľmi kvantové, potom sú objekty častice aj vlny? V jednom zo slávnych experimentov (Stern-Gerlachov experiment) v 20. rokoch minulého storočia použili rovnaké nastavenie, ako je opísané vyššie, ale namiesto svetla svietili... elektrónmi. To znamená, že elektróny sú častice, však? To znamená, že ak ich „hodíte“ na dvojitú štrbinu ako kamienky, čo potom uvidíme na stene za štrbinami? Odpoveďou nie sú dva oddelené miesta, ale opäť interferenčný obraz!! To znamená, že elektróny môžu tiež rušiť.

Na druhej strane sa ukazuje, že svetlo nie je presne vlna, ale tak trochu aj častica – fotón. To znamená, že sme teraz takí inteligentní, že chápeme, že dva vyššie opísané experimenty sú to isté. Hádžeme (kvantové) častice na štrbiny a častice na týchto štrbinách interferujú - na stene sú viditeľné striedavé pruhy („viditeľné“ - v zmysle, ako tam registrujeme fotóny alebo elektróny, oči na to vlastne nie sú potrebné: )).

Teraz, vyzbrojení týmto univerzálnym obrázkom, si položme nasledujúcu, jemnejšiu otázku (pozor, veľmi dôležité!!):
Keď posvietime na štrbiny svetlom s našimi fotónmi/elektrónmi/časticami, na druhej strane vidíme interferenčný obrazec. úžasné. Čo sa však stane s jednotlivým fotónom/elektrónom/pi-mezónom? [a odteraz hovorme – len pre pohodlie – iba o fotónoch]. Koniec koncov, táto možnosť je možná: každý fotón letí ako kamienok cez svoju vlastnú štrbinu, to znamená, že má veľmi určitú trajektóriu. Tento fotón preletí cez ľavú štrbinu. A ten tam je napravo. Keď tieto kamienkové fotóny po svojich špecifických trajektóriách dosiahnu stenu za štrbinami, nejako spolu interagujú a v dôsledku tejto interakcie sa na samotnej stene objaví interferenčný vzor. Zatiaľ nič v našich experimentoch neodporuje tejto interpretácii – veď keď svietime jasným svetlom na štrbinu, vysielame veľa fotónov naraz. Ich pes vie, čo tam robia.

Na túto dôležitú otázku máme odpoveď. Vieme, ako hádzať jeden fotón naraz. Odišli. Čakali sme. Hodili ďalšiu. Pozorne sa pozrieme na stenu a všimneme si, kam tieto fotóny prichádzajú. Jediný fotón samozrejme nemôže z princípu vytvoriť pozorovateľný interferenčný obrazec – je sám, a keď ho zaregistrujeme, môžeme ho vidieť len na určitom mieste a nie všade naraz. Vráťme sa však k prirovnaniu s kamienkami. Jeden kamienok preletel okolo. Narazil do steny za jedným zo slotov (samozrejme tým, cez ktorý preletel). Tu je ďalší - opäť trafil za slot. sedíme. Počítame. Po určitom čase a hádzaní dostatočného množstva kamienkov dostaneme distribúciu - uvidíme, že veľa kamienkov narazí na stenu za jedným slotom a veľa za druhým. A nikde inde. To isté robíme s fotónmi – hádžeme ich jeden po druhom a pomaly počítame, koľko fotónov dorazí na jednotlivé miesta na stene. Pomaly sa z toho zbláznime, pretože výsledné frekvenčné rozloženie dopadov fotónov nie sú vôbec dve miesta pod príslušnými štrbinami. Toto rozloženie presne opakuje interferenčný vzor, ​​ktorý sme videli, keď sme svietili jasným svetlom. Ale fotóny teraz prichádzali jeden po druhom! Jeden - dnes. Ďalší je zajtra. Na stene sa nemohli vzájomne ovplyvňovať. To znamená, že v úplnom súlade s kvantovou mechanikou je jeden samostatný fotón súčasne vlnou a nič podobné vlne mu nie je cudzie. Fotón v našom experimente nemá špecifickú trajektóriu – každý jednotlivý fotón prechádza oboma štrbinami naraz a akoby do seba zasahuje. Experiment môžeme zopakovať, pričom necháme otvorenú len jednu štrbinu – potom sa za ňou samozrejme fotóny zhlukujú. Zatvorme prvý, otvorme druhý, stále hádžeme fotóny jeden po druhom. Zhlukujú sa, samozrejme, pod druhým, otvoreným, prasknutým. Otvoriť obidve - výsledné rozloženie miest, kde sa fotóny radi zhlukujú, nie je súčtom rozdelení získaných, keď bola otvorená iba jedna štrbina. Teraz sú stále schúlené medzi trhlinami. Alebo skôr ich obľúbené miesta zhluky sú teraz striedavé pruhy. V tomto sa k sebe tlačia, v ďalšom - nie, zase - áno, tma, svetlo. Ach, rušenie...

Čo je superpozícia a rotácia.
Takže. Predpokladajme, že rozumieme všetkému o interferencii ako takej. Urobme superpozíciu. Neviem ako si na tom s kvantovou mechanikou, prepáč. Ak je to zlé, potom budete musieť veľa vziať na vieru, je to ťažké vysvetliť v skratke.

Ale v princípe sme už boli niekde blízko – keď sme videli, že cez dve štrbiny naraz preletí jediný fotón. Zjednodušene môžeme povedať: fotón nemá trajektóriu, vlnu a vlnu. A môžeme povedať, že fotón letí súčasne po dvoch trajektóriách (prísne povedané, nie po dvoch, samozrejme, ale po všetkých naraz). Toto je ekvivalentné vyhlásenie. V zásade, ak pôjdeme touto cestou až do konca, dospejeme k „integrálu cesty“ – Feynmanovej formulácii kvantovej mechaniky. Táto formulácia je neuveriteľne elegantná a rovnako zložitá, je ťažko použiteľná v praxi, tým menej ju použiť na vysvetlenie základov. Preto nechoďme celú cestu, ale radšej meditujme o fotóne letiacom „po dvoch trajektóriách naraz“. V zmysle klasických pojmov (a trajektória je presne definovaný klasický pojem, buď kameň letí hlava-nehlava, alebo vedľa) je fotón súčasne v rôznych stavoch. Ešte raz, trajektória nie je ani presne taká, akú potrebujeme, naše ciele sú jednoduchšie, len vás vyzývam, aby ste si uvedomili a precítili skutočnosť.

Kvantová mechanika nám hovorí, že táto situácia je pravidlom, nie výnimkou. Akákoľvek kvantová častica môže byť (a zvyčajne je) v „niekoľkých stavoch“ naraz. V skutočnosti toto vyhlásenie nemusíte brať príliš vážne. Tieto „viacnásobné stavy“ sú vlastne naše klasické intuície. Definujeme rôzne „stavy“ na základe niektorých našich vlastných (externých a klasických) úvah. A kvantová častica žije podľa svojich vlastných zákonov. Má bohatstvo. Bodka. Výrok o „superpozícii“ znamená len to, že tento stav sa môže veľmi líšiť od našich klasických predstáv. Predstavujeme klasický koncept trajektórie a aplikujeme ho na fotón v stave, v akom sa mu páči byť. A fotón hovorí - "Prepáčte, môj obľúbený stav je, že vo vzťahu k týmto vašim trajektóriám som na oboch naraz!" To neznamená, že fotón nemôže byť vôbec v stave, v ktorom je dráha (viac-menej) určená. Zatvorme jednu zo štrbín – a môžeme do istej miery povedať, že fotón preletí druhou po určitej trajektórii, ktorej dobre rozumieme. To znamená, že takýto stav v princípe existuje. Otvorme oboje – fotón je radšej v superpozícii.

To isté platí pre ostatné parametre. Napríklad vlastný moment hybnosti alebo rotáciu. Pamätáte si na dva elektróny, ktoré môžu sedieť spolu na rovnakom orbitále - ak majú opačné spiny? Toto je presne ono. A fotón má tiež spin. Na fotónovom spine je dobré, že v klasike vlastne zodpovedá polarizácii svetelnej vlny. To znamená, že pomocou všetkých možných polarizátorov a iných kryštálov, ktoré máme, môžeme manipulovať so spinom (polarizáciou) jednotlivých fotónov, ak ich máme (a objavia sa).

Takže točiť. Elektrón má spin (v nádeji, že orbitály a elektróny sú vám známejšie ako fotóny, takže všetko je rovnaké), ale elektrónu je absolútne ľahostajné, v akom „stave spinu“ sa nachádza. Spin je vektor a môžeme sa pokúsiť povedať „otočenie bodov hore“. Alebo „rotácia sa pozerá nadol“ (vo vzťahu k nejakému smeru, ktorý sme si vybrali). A elektrón nám hovorí: "Nestarám sa o teba, môžem byť na oboch trajektóriách v oboch spinových stavoch naraz." Tu je opäť veľmi dôležité, že nie je veľa elektrónov v rôznych spinových stavoch, v súbore sa jeden pozerá hore, druhý dole a každý jednotlivý elektrón je v oboch stavoch naraz. Rovnako ako nie rôzne elektróny prechádzajú rôznymi štrbinami, ale jeden elektrón (alebo fotón) prechádza oboma štrbinami naraz. Elektrón môže byť v stave s určitým smerom rotácie, ak sa ho veľmi pýtate, ale sám to neurobí. Situáciu možno opísať semi-kvalitatívne takto: 1) existujú dva stavy, |+1> (roztočenie) a |-1> (roztočenie); 2) v princípe ide o kóšer stavy, v ktorých môže existovať elektrón; 3) ak však nevynaložíte špeciálne úsilie, elektrón bude „rozmazaný“ cez oba stavy a jeho stav bude niečo ako |+1> + |-1>, teda stav, v ktorom elektrón nemá špecifickú smer otáčania (rovnako ako 1+ trajektória trajektória 2, však?). Toto je „superpozícia štátov“.

O kolapse vlnovej funkcie.
Zostáva nám len veľmi málo na to, aby sme pochopili, čo je meranie a „kolaps vlnovej funkcie“. Vlnová funkcia je to, čo sme napísali vyššie, |+1> + |-1>. Len popis stavu. Pre jednoduchosť môžeme hovoriť o samotnom štáte ako takom a jeho „kolapse“, na tom nezáleží. Toto sa stane: elektrón letí sám k sebe v takom neistom stave mysle, buď je hore, alebo dole, alebo oboje naraz. Potom pribehneme s nejakým strašidelne vyzerajúcim zariadením a zmeriame smer otáčania. V tomto konkrétnom prípade stačí vložiť elektrón do magnetického poľa: tie elektróny, ktorých spinové body pozdĺž smeru poľa by sa mali odchyľovať v jednom smere, tie, ktorých spiny smerujú proti poľu - v druhom. Sadneme si na druhú stranu a šúchame si ruky – vidíme, ktorým smerom sa elektrón odchýlil a hneď vieme, či jeho spin smeruje hore alebo dole. Fotóny je možné vložiť do polarizačného filtra - ak je polarizácia (spin) +1, fotón prejde, ak -1, tak nie.

Ale prepáčte – elektrón predsa nemal pred meraním určitý smer spinu? To je celá podstata. Neexistovala žiadna jednoznačná, ale bola akoby „zmiešaná“ z dvoch štátov naraz a v každom z týchto štátov existovalo do značnej miery smer. V procese merania nútime elektrón, aby sa rozhodol, kto to má byť a kam sa má pozerať – hore alebo dole. Vo vyššie opísanej situácii samozrejme v zásade nemôžeme vopred predpovedať, aké rozhodnutie urobí tento konkrétny elektrón, keď vletí do magnetického poľa. S pravdepodobnosťou 50% sa môže rozhodnúť „hore“, s rovnakou pravdepodobnosťou sa môže rozhodnúť „dole“. Ale akonáhle sa tak rozhodne, je v stave s určitým smerom otáčania. Výsledkom nášho „merania“! Toto je „kolaps“ - pred meraním bola vlnová funkcia (pardon, stav) |+1> + |-1>. Potom, čo sme „zmerali“ a videli, že sa elektrón odchýlil v určitom smere, bol určený jeho smer spinu a jeho vlnová funkcia sa stala jednoducho |+1> (alebo |-1>, ak sa odchýlil iným smerom). To znamená, že štát sa „zrútil“ do jednej zo svojich zložiek; Už nie je žiadna stopa po „miešaní“ druhej zložky!

Do značnej miery to bolo predmetom prázdneho filozofovania v r originálna nahrávka, a preto sa mi nepáči koniec karikatúry. Jednoducho sa tam pritiahne oko a neskúsený divák môže mať po prvé ilúziu určitej antropocentrickosti procesu (hovoria, že na vykonanie „merania“ je potrebný pozorovateľ), a po druhé jeho neinvazívnosti ( no, práve hľadáme!). Moje názory na túto tému boli načrtnuté vyššie. Po prvé, „pozorovateľ“ ako taký samozrejme nie je potrebný. Stačí uviesť kvantový systém do kontaktu s veľkým, klasickým systémom a všetko sa stane samo (elektróny vletia do magnetického poľa a rozhodnú sa, kto to bude, bez ohľadu na to, či sedíme na druhej strane a pozorujeme, resp. nie). Po druhé, neinvazívne klasické meranie kvantovej častice je v princípe nemožné. Je ľahké nakresliť oko, ale čo to znamená „pozrieť sa na fotón a zistiť, kam šiel“? Aby ste sa pozreli, potrebujete, aby fotóny zasiahli vaše oko, najlepšie veľa. Ako to zariadiť, aby dorazilo veľa fotónov a povedali nám všetko o stave jedného nešťastného fotónu, ktorého stav nás zaujíma? Posvietiť si naň baterkou? A čo z neho po tomto zostane? Je jasné, že jeho stav veľmi ovplyvníme, možno až do takej miery, že sa mu už nebude chcieť liezť do jedného slotu. Nie je to až také zaujímavé. Ale konečne sme sa dostali k zaujímavostiam.

O Einstein-Podolsky-Rosenovom paradoxe a koherentných (prepletených) fotónových pároch
Teraz vieme o superpozícii stavov, ale doteraz sme hovorili len o jednej častici. Čisto pre jednoduchosť. Ale predsa, čo ak máme dve častice? Môžete pripraviť pár častíc v úplne kvantovom stave, takže ich celkový stav je opísaný jednou spoločnou vlnovou funkciou. To, samozrejme, nie je jednoduché - dva ľubovoľné fotóny v susedných miestnostiach alebo elektróny v susedných skúmavkách o sebe navzájom nevedia, takže môžu a mali by byť opísané úplne nezávisle. Preto je len možné vypočítať väzbovú energiu povedzme jedného elektrónu na jeden protón v atóme vodíka bez toho, aby sme sa vôbec zaujímali o iné elektróny na Marse alebo dokonca na susedných atómoch. Ale ak vynaložíte špeciálne úsilie, môžete vytvoriť kvantový stav, ktorý zahŕňa dve častice naraz. Toto sa bude nazývať „koherentný stav“ vo vzťahu k párom častíc a všetkým druhom kvantových vymazaní a počítačov, nazýva sa to aj zapletený stav.

Poďme ďalej. Môžeme vedieť (v dôsledku obmedzení spôsobených procesom prípravy tohto koherentného stavu), že, povedzme, celkový spin nášho dvojčasticového systému rovná nule. To je v poriadku, vieme, že spiny dvoch elektrónov v orbitále s musia byť antiparalelné, to znamená, že celkový spin je nulový, a to nás vôbec nedesí, však? Čo nevieme je, kam smeruje rotácia konkrétnej častice. Vieme len, že bez ohľadu na to, kam sa pozrie, druhé roztočenie sa musí pozrieť opačným smerom. To znamená, že ak označíme naše dve častice (A) a (B), potom stav môže byť v princípe takýto: |+1(A), -1(B)> (A pozrie hore, B pozrie dole ). Toto je povolený stav a neporušuje žiadne uložené obmedzenia. Ďalšou možnosťou je |-1(A), +1(B)> (naopak, A dole, B hore). Tiež možný stav. Nepripomína vám to ešte stavy, ktoré sme si zapísali o niečo skôr pre spin jedného elektrónu? Pretože náš systém dvoch častíc, hoci je kvantový a koherentný, môže (a bude) byť aj v superpozícii stavov |+1(A); -1(B)> + |-1(A); +1(B)>. To znamená, že obe možnosti sú implementované súčasne. Ako obe trajektórie fotónu alebo oba smery spinu jedného elektrónu.

Meranie takéhoto systému je oveľa vzrušujúcejšie ako meranie jedného fotónu. Predpokladajme totiž, že meriame spin len jednej častice, A. Už sme pochopili, že meranie je pre kvantovú časticu silným stresom, jej stav sa počas procesu merania veľmi zmení, dôjde ku kolapsu... To je všetko pravda, ale v tomto prípade je tu aj druhá častica, B, ktorá je tesne spojená s A, majú spoločnú vlnovú funkciu! Predpokladajme, že sme zmerali smer rotácie A a zistili sme, že je to +1. Ale A nemá svoju vlastnú vlnovú funkciu (alebo inými slovami, svoj vlastný nezávislý stav), aby sa zrútila na |+1>. Všetko, čo má A, je stav „zapletený“ s B, napísaný vyššie. Ak meranie A dáva +1 a vieme, že rotácie A a B sú antiparalelné, vieme, že rotácia B smeruje nadol (-1). Vlnová funkcia páru sa zrúti na čokoľvek, čo môže, alebo môže len na |+1(A); -1(B)>. Zapísaná vlnová funkcia nám neposkytuje žiadne iné možnosti.

Zatiaľ nič? Len si pomyslite, je zachované úplné odstreďovanie? Teraz si predstavme, že sme vytvorili taký pár A, B a nechali tieto dve častice rozletieť sa rôzne strany, zostávajúce koherentné. Jedna (A) letela k Merkúru. A druhý (B) povedzme Jupiterovi. Práve v tomto momente sme sa stali na Merkúre a zmerali sme smer rotácie A. Čo sa stalo? V tom momente sme sa naučili smer rotácie B a zmenili sme vlnovú funkciu B! Upozorňujeme, že to vôbec nie je rovnaké ako v klasike. Nechajte dva lietajúce kamene otáčať sa okolo svojej osi a dajte nám s istotou vedieť, že sa otáčajú v opačných smeroch. Ak zmeriame smer rotácie jedného, ​​keď dosiahne Merkúr, budeme poznať aj smer rotácie druhého, kdekoľvek sa do tej doby dostane, dokonca aj na Jupiter. Ale tieto kamene sa vždy pred akýmkoľvek naším meraním otáčali určitým smerom. A ak niekto zmeria kameň letiaci smerom k Jupiteru, dostane rovnakú a celkom jednoznačnú odpoveď, bez ohľadu na to, či sme niečo na Merkúre namerali alebo nie. S našimi fotónmi je situácia úplne iná. Žiadny z nich nemal pred meraním žiadny špecifický smer otáčania. Ak by sa niekto bez našej účasti rozhodol zmerať smer rotácie B niekde v oblasti Marsu, čo by získal? Presne tak, pri 50% pravdepodobnosti by videl +1, pri 50% -1. Toto je stav B, superpozícia. Ak sa toto niekto rozhodne zmerať spin B hneď potom, čo sme už namerali spin A, videli +1 a spôsobili kolaps *celej* vlnovej funkcie,
potom dostane ako výsledok merania len -1 s pravdepodobnosťou 100%! Až v momente nášho merania sa A konečne rozhodol, kto by mal byť a „zvolil“ smer rotácie – a táto voľba okamžite ovplyvnila *celú* vlnovú funkciu a stav B, ktorý je v tejto chvíli už Boh vie. kde.

Tento problém sa nazýva „nelokálnosť kvantovej mechaniky“. Tiež známy ako Einstein-Podolsky-Rosenov paradox (EPR paradox) a vo všeobecnosti s tým súvisí to, čo sa deje pri vymazávaní. Samozrejme, možno niečo zle chápem, ale podľa môjho vkusu je vymazanie zaujímavé, pretože je to presne experimentálna demonštrácia nelokality.

Zjednodušene by experiment s vymazávaním mohol vyzerať takto: vytvoríme koherentné (prepletené) páry fotónov. Jeden po druhom: pár, potom ďalší atď. V každom páre letí jeden fotón (A) jedným smerom, druhý (B) druhým. Všetko je, ako sme už diskutovali, trochu vyššie. Na dráhu fotónu B umiestnime dvojitú štrbinu a uvidíme, čo sa objaví na stene za touto štrbinou. Objaví sa interferenčný obrazec, pretože každý fotón B, ako vieme, letí pozdĺž oboch trajektórií, cez obe štrbiny naraz (ešte si pamätáme na interferenciu, s ktorou sme začali tento príbeh, však?). To, že B je stále koherentne spojené s A a má spoločnú vlnovú funkciu s A, je pre neho dosť fialové. Poďme si experiment skomplikovať: zakryte jeden slot filtrom, ktorý prepúšťa iba fotóny so spinom +1. Druhý prekryjeme filtrom, ktorý prepúšťa len fotóny so spinom (polarizáciou) -1. Naďalej si užívame interferenčný vzor, ​​pretože vo všeobecnom stave dvojice A, B(|+1(A); -1(B)> + |-1(A);+1(B)>, ako si pamätáme), existujú stavy B s oboma spinmi. To znamená, že „časť“ B môže prejsť cez jeden filter/štrbinu a časť cez iný. Rovnako ako predtým, jedna „časť“ letela po jednej trajektórii, druhá po inej (samozrejme, ide o slovné spojenie, ale faktom zostáva).

Nakoniec vrchol: niekde na Merkúre, alebo o niečo bližšie, na druhý koniec optickej tabuľky umiestnime do dráhy fotónov A polarizačný filter a za filter detektor. Ujasnime si, že tento nový filter umožňuje prechod iba fotónov so spinom +1. Pri každom spustení detektora vieme, že fotón A so spinom +1 prešiel (spin -1 neprejde). To však znamená, že vlnová funkcia celého páru sa zrútila a „brat“ nášho fotónu, fotón B, mal v tomto momente iba jeden možný stav -1. Všetky. Fotón B teraz nemá „nič“ cez ktorý by sa dalo dostať, otvor pokrytý filtrom, ktorý umožňuje prejsť iba polarizáciou +1. Ten komponent mu jednoducho nezostáva. „Rozpoznať“ tento fotón B je veľmi jednoduché. Vytvárame dvojice po jednom. Keď zistíme, že fotón A prechádza cez filter, zaznamenáme čas, kedy prišiel. Napríklad pol druhej. To znamená, že aj jeho „brat“ B priletí o pol jednej k stene. No, alebo o 1:36, ak poletí trochu ďalej a teda dlhšie. Tam zaznamenávame aj časy, čiže vieme porovnať, kto je kto a kto s kým súvisí.

Ak sa teda teraz pozrieme na to, aký obraz sa vynára na stene, nezistíme žiadne rušenie. Fotón B z každého páru prechádza jedným alebo druhým slotom. Na stene sú dve škvrny. Teraz odstránime filter z dráhy fotónov A. Interferenčný obrazec je obnovený.

...a nakoniec o oneskorenom výbere
Situácia sa stáva úplne žalostnou, keď fotónu A trvá dlhšie, kým sa dostane k svojmu filtru/detektoru, ako fotónu B, kým sa dostane do štrbín. Meranie vykonáme (a prinútime A vyriešiť a vlnovú funkciu zrútiť) potom, čo by B už dosiahol stenu a vytvoril interferenčný obrazec. Kým však meriame A, dokonca „neskôr, ako by malo“, interferenčný vzor pre fotóny B stále mizne. Odstránime filter pre A - je obnovený. Toto je už oneskorené vymazanie. Nemôžem povedať, že dobre rozumiem tomu, s čím to jedia.

Zmeny a doplnenia a objasnenia.
Všetko bolo správne, s nevyhnutnými zjednodušeniami, kým sme nepostavili zariadenie s dvoma zapletenými fotónmi. Po prvé, fotón B zažíva interferenciu. Zdá sa, že to nefunguje s filtrami. Musíte ho prikryť doskami, ktoré menia polarizáciu z lineárnej na kruhovú. Toto sa už vysvetľuje ťažšie 😦 Ale to nie je to hlavné. Hlavná vec je, že keď prekryjeme sloty rôznymi filtrami, rušenie zmizne. Nie v momente, keď meriame fotón A, ale okamžite. Záludný trik je v tom, že inštaláciou doskových filtrov sme „označili“ fotóny B. Inými slovami, fotóny B nesú dodatočné informácie, ktoré nám umožňujú presne zistiť, po akej trajektórii preleteli. *Ak* zmeriame fotón A, potom budeme schopní presne zistiť, ktorá trajektória B preletela, čo znamená, že B nebude mať interferenciu. Jemnosť je v tom, že nie je potrebné fyzicky „merať“ A! Tu som sa minule hrubo mýlil. Nie je potrebné merať A, aby rušenie zmizlo. Ak *je* možné zmerať a zistiť, ktorú z trajektórií fotón B absolvoval, tak v tomto prípade k interferencii nedôjde.

V skutočnosti sa to ešte dá zažiť. Tam, na nižšie uvedenom odkaze, ľudia akosi bezradne krčia rukami, ale podľa mňa (možno sa zase mýlim? 😉) je vysvetlenie takéto: vložením filtrov do slotov sme už značne zmenili systém. Nezáleží na tom, či sme skutočne zaregistrovali polarizáciu alebo trajektóriu, po ktorej fotón prešiel alebo sme na poslednú chvíľu zamávali rukou. Je dôležité, aby sme všetko „pripravili“ na meranie a už ovplyvnili stavy. Preto nie je potrebné vlastne „merať“ (v zmysle uvedomelého humanoidného pozorovateľa, ktorý si priniesol teplomer a výsledok zapísal do denníka). Všetko v určitom zmysle (v zmysle vplyvu na systém) už bolo „zmerané“. Tvrdenie je zvyčajne formulované takto: „*ak* zmeriame polarizáciu fotónu A, potom budeme poznať polarizáciu fotónu B, a teda aj jeho trajektóriu, a keďže fotón B letí po určitej trajektórii, potom nebude rušenie; nemusíme ani merať fotón A – stačí, že toto meranie je možné, že fotón B vie, že sa dá zmerať, a odmieta zasahovať. Je v tom istá mystifikácia. No áno, odmieta. Jednoducho preto, že systém bol takto pripravený. Ak má systém dodatočné informácie (existuje spôsob), ako určiť, po ktorej z dvoch trajektórií fotón letel, potom nedôjde k žiadnemu rušeniu.

Ak vám poviem, že som všetko zariadil tak, aby fotón preletel len cez jednu štrbinu, hneď pochopíte, že k rušeniu nedôjde? Môžete bežať skontrolovať („zmerať“) a uistiť sa, že hovorím pravdu, alebo tomu tak môžete veriť. Ak som neklamal, potom k rušeniu nedôjde bez ohľadu na to, či sa ma ponáhľate skontrolovať alebo nie :) Podľa toho slovné spojenie „dá sa merať“ v skutočnosti znamená „systém je pripravený tak špeciálne, že... .”. Je to pripravené a pripravené, to znamená, že na tomto mieste ešte nie je kolaps. Existujú „označené“ fotóny a žiadne rušenie.

Ďalej - prečo je to vlastne všetko vymazanie - nám hovoria: konajme so systémom tak, aby sme tieto značky „vymazali“ z fotónov B - potom začnú znova zasahovať. Zaujímavá pointa, ku ktorému sme sa už priblížili, aj keď v chybnom modeli, je, že fotóny B môžu zostať nedotknuté a platne ponechané v štrbinách. Môžete ťahať za fotón A a rovnako ako pri kolapse, zmena jeho stavu spôsobí (nelokálne) zmenu celkovej vlnovej funkcie systému, takže už nemáme dostatočné informácie na to, aby sme určili, ktorou štrbinou fotón B prešiel. To znamená, že do cesty fotónu A vložíme polarizátor - interferencia fotónov B sa obnoví. Pri oneskorení je všetko po starom – robíme to tak, že fotónu A trvá dlhšie letieť k polarizátoru ako B, kým sa dostane k štrbinám. A stále, ak má A polarizátor na ceste, potom B ruší (hoci, ako to bolo, „predtým, než“ A dosiahne polarizátor)!

Feed. Môžete, alebo z vašej vlastnej stránky.

Pravdepodobne ste to už počuli veľakrát o nevysvetliteľných záhadách kvantovej fyziky a kvantovej mechaniky. Jeho zákony fascinujú mysticizmom a aj samotní fyzici priznávajú, že im úplne nerozumejú. Na jednej strane je zaujímavé pochopiť tieto zákonitosti, no na druhej strane nie je čas čítať viaczväzkové a zložité knihy o fyzike. Veľmi ťa chápem, pretože aj ja milujem poznanie a hľadanie pravdy, no na všetky knihy je strašne málo času. Nie ste sami, veľa zvedavých ľudí napíše do vyhľadávacieho panela: “ kvantová fyzika pre figuríny, kvantová mechanika pre figuríny, kvantová fyzika pre začiatočníkov, kvantová mechanika pre začiatočníkov, základy kvantovej fyziky, základy kvantovej mechaniky, kvantová fyzika pre deti, čo je to kvantová mechanika.“ Táto publikácia je presne pre vás.

Pochopíte základné pojmy a paradoxy kvantovej fyziky. Z článku sa dozviete:

• Čo je kvantová fyzika a kvantová mechanika?
• Čo je rušenie?
• Čo je kvantové zapletenie (alebo kvantová teleportácia pre figuríny)? (pozri článok)
• Čo sa stalo myšlienkový experiment"Shroedingerova mačka"? (pozri článok)

Kvantová mechanika je súčasťou kvantovej fyziky.

Prečo je také ťažké pochopiť tieto vedy? Odpoveď je jednoduchá: kvantová fyzika a kvantová mechanika (časť kvantovej fyziky) študujú zákony mikrosveta. A tieto zákony sú absolútne odlišné od zákonov nášho makrokozmu. Preto je pre nás ťažké predstaviť si, čo sa deje s elektrónmi a fotónmi v mikrokozme.

Príklad rozdielu medzi zákonitosťami makro- a mikrosveta: Ak v našom makrosvete vložíte loptu do jednej z 2 krabíc, jedna z nich bude prázdna a druhá bude mať loptu. Ale v mikrokozme (ak je tam namiesto gule atóm) môže byť atóm v dvoch krabiciach súčasne. Experimentálne sa to potvrdilo mnohokrát. Nie je ťažké zabaliť si do toho hlavu? Ale nemôžete argumentovať faktami.

Ešte jeden príklad. Odfotili ste rýchle pretekárske červené športové auto a na fotke ste videli rozmazaný vodorovný pruh, ako keby sa auto v čase fotenia nachádzalo v niekoľkých bodoch priestoru. Napriek tomu, čo vidíte na fotke, stále máte istotu, že auto bolo na jednom konkrétnom mieste v priestore. V mikrosvete je všetko inak. Elektrón, ktorý rotuje okolo jadra atómu, sa v skutočnosti neotáča, ale sa nachádza súčasne vo všetkých bodoch gule okolo jadra atómu. Ako voľne navinuté klbko nadýchanej vlny. Tento pojem vo fyzike sa nazýva "elektronický cloud" .

Krátky exkurz do histórie. Vedci prvýkrát premýšľali o kvantovom svete, keď sa v roku 1900 nemecký fyzik Max Planck pokúsil zistiť, prečo kovy menia farbu pri zahrievaní. Bol to on, kto zaviedol pojem kvantum. Dovtedy si vedci mysleli, že svetlo putuje nepretržite. Prvým, kto bral Planckov objav vážne, bol vtedy neznámy Albert Einstein. Uvedomil si, že svetlo nie je len vlna. Niekedy sa správa ako častica. Einstein dostal Nobelovu cenu za objav, že svetlo je vyžarované po častiach, kvantách. Kvantum svetla sa nazýva fotón ( fotón, Wikipedia) .

Aby sme uľahčili pochopenie kvantových zákonov fyzikov A mechanika (Wikipedia), musíme v istom zmysle abstrahovať od zákonov klasickej fyziky, ktoré sú nám známe. A predstavte si, že ste sa ponorili ako Alica do králičej nory, do Krajiny zázrakov.

A tu je karikatúra pre deti a dospelých. Popisuje základný experiment kvantovej mechaniky s 2 štrbinami a pozorovateľom. Trvá iba 5 minút. Pozrite si to skôr, ako sa ponoríme do základných otázok a konceptov kvantovej fyziky.

Video o kvantovej fyzike pre figuríny. V karikatúre dávajte pozor na „oko“ pozorovateľa. Pre fyzikov sa to stalo vážnou záhadou.

Čo je rušenie?

Na začiatku kresleného filmu bolo na príklade kvapaliny ukázané, ako sa správajú vlny - na obrazovke sa za tanierom so štrbinami objavujú striedavo tmavé a svetlé vertikálne pruhy. A v prípade, že diskrétne častice (napríklad kamienky) sú „vystrelené“ na dosku, preletia cez 2 štrbiny a pristanú na obrazovke priamo oproti štrbinám. A na obrazovke „kreslia“ iba 2 zvislé pruhy.

Rušenie svetla- Toto je „vlnové“ správanie svetla, keď sa na obrazovke zobrazuje veľa striedajúcich sa svetlých a tmavých vertikálnych pruhov. Aj tieto zvislé pruhy nazývaný interferenčný vzor.

V našom makrokozme často pozorujeme, že svetlo sa správa ako vlna. Ak položíte ruku pred sviečku, na stene nebude z vašej ruky jasný tieň, ale s rozmazanými obrysmi.

Takže to nie je až také zložité! Teraz je nám celkom jasné, že svetlo má vlnovú povahu a ak sú 2 štrbiny osvetlené svetlom, potom na obrazovke za nimi uvidíme interferenčný obrazec. Teraz sa pozrime na 2. experiment. Ide o slávny Stern-Gerlachov experiment (ktorý sa uskutočnil v 20. rokoch minulého storočia).

Inštalácia opísaná v karikatúre nebola ožiarená svetlom, ale „vystrelená“ elektrónmi (ako jednotlivé častice). Potom, na začiatku minulého storočia fyzici na celom svete verili, že elektróny sú elementárne častice hmoty a nemali by mať vlnovú povahu, ale rovnakú ako kamienky. Koniec koncov, elektróny sú elementárne častice hmoty, však? To znamená, že ak ich „hodíte“ do 2 štrbín, ako sú kamienky, na obrazovke za štrbinami by sme mali vidieť 2 zvislé pruhy.

Ale... Výsledok bol ohromujúci. Vedci videli interferenčný vzor - veľa zvislých pruhov. To znamená, že elektróny, podobne ako svetlo, môžu mať vlnovú povahu a môžu rušiť. Na druhej strane sa ukázalo, že svetlo nie je len vlna, ale aj malá častica - fotón (od historické informácie na začiatku článku sme sa dozvedeli, že Einstein dostal za tento objav Nobelovu cenu).

Možno si pamätáte, že v škole nám na fyzike hovorili o "dualita vlny a častíc"? To znamená, že kedy hovoríme o o veľmi malých časticiach (atómoch, elektrónoch) mikrosveta, teda Sú to vlny aj častice

Dnes sme vy a ja takí inteligentní a chápeme, že 2 vyššie opísané experimenty - streľba elektrónmi a osvetlenie štrbín svetlom - sú to isté. Pretože strieľame kvantové častice do štrbín. Teraz vieme, že svetlo aj elektróny sú kvantovej povahy, že sú zároveň vlnami aj časticami. A na začiatku 20. storočia boli výsledky tohto experimentu senzáciou.

Pozor! Teraz prejdime k jemnejšej problematike.

Na naše štrbiny svietime prúdom fotónov (elektrónov) a za štrbinami na obrazovke vidíme interferenčný vzor (vertikálne pruhy). Je to jasné. Nás však zaujíma, ako každý z elektrónov preletí štrbinou.

Pravdepodobne jeden elektrón letí do ľavého slotu, druhý do pravého. Potom by sa však na obrazovke mali objaviť 2 zvislé pruhy priamo oproti slotom. Prečo vzniká interferenčný obrazec? Možno, že elektróny medzi sebou nejako interagujú už na obrazovke po prelete cez štrbiny. A výsledkom je takýto vlnový vzor. Ako to môžeme sledovať?

Budeme hádzať elektróny nie v lúči, ale jeden po druhom. Hodíme, počkáme, hodíme ďalšie. Teraz, keď elektrón letí sám, už nebude môcť interagovať s inými elektrónmi na obrazovke. Každý elektrón po hode zaznamenáme na obrazovke. Jeden alebo dva nám, samozrejme, „nenamaľujú“ jasný obraz. Ale keď ich pošleme do štrbín naraz veľa, všimneme si... ach hrôza - opäť „nakreslili“ interferenčný vlnový vzor!

Pomaly začíname šalieť. Veď sme čakali, že oproti slotom budú 2 zvislé pruhy! Ukázalo sa, že keď sme fotóny hádzali jeden po druhom, každý z nich prešiel akoby cez 2 štrbiny súčasne a zasahoval do seba. Fantastické! Vráťme sa k vysvetleniu tohto javu v ďalšej časti.

Čo je rotácia a superpozícia?

Teraz vieme, čo je rušenie. Toto je vlnové správanie mikročastíc – fotónov, elektrónov, iných mikročastíc (pre zjednodušenie ich odteraz nazývame fotóny).

Výsledkom experimentu, keď sme hodili 1 fotón do 2 štrbín, sme si uvedomili, že akoby preletel cez dve štrbiny súčasne. Ako inak môžeme vysvetliť interferenčný obrazec na obrazovke?

Ako si však môžeme predstaviť, že fotón preletí dvoma štrbinami súčasne? Sú 2 možnosti.

• 1. možnosť: fotón, ako vlna (ako voda), „pláva“ cez 2 štrbiny súčasne
• 2. možnosť: fotón, podobne ako častica, letí súčasne po 2 trajektóriách (dokonca nie po dvoch, ale naraz)

V zásade sú tieto vyhlásenia ekvivalentné. Dospeli sme k „cestovému integrálu“. Toto je formulácia kvantovej mechaniky Richarda Feynmana.

Mimochodom, presne tak Richard Feynman je známy výraz, že Môžeme s istotou povedať, že nikto nerozumie kvantovej mechanike

Ale tento jeho prejav fungoval na začiatku storočia. Teraz sme však inteligentní a vieme, že fotón sa môže správať ako častica aj ako vlna. Že dokáže pre nás nejakým nepochopiteľným spôsobom preletieť 2 štrbinami súčasne. Preto bude pre nás ľahké pochopiť nasledujúce dôležité vyhlásenie kvantovej mechaniky:

Presne povedané, kvantová mechanika nám hovorí, že toto správanie fotónov je pravidlom, nie výnimkou. Akákoľvek kvantová častica sa spravidla nachádza v niekoľkých stavoch alebo v niekoľkých bodoch priestoru súčasne.

Objekty makrosveta môžu byť len na jednom konkrétnom mieste a v jednom konkrétnom stave. Ale kvantová častica existuje podľa svojich vlastných zákonov. A vôbec ju nezaujíma, že im nerozumieme. To je podstata.

Musíme len ako axiómu pripustiť, že „superpozícia“ kvantového objektu znamená, že môže byť na 2 alebo viacerých trajektóriách súčasne, v 2 alebo viacerých bodoch v rovnakom čase.

To isté platí pre ďalší parameter fotónu – spin (jeho vlastný moment hybnosti). Spin je vektor. Kvantový objekt možno považovať za mikroskopický magnet. Sme zvyknutí, že vektor magnetu (spin) smeruje buď nahor alebo nadol. Ale elektrón alebo fotón nám opäť hovorí: „Chlapci, je nám jedno, na čo ste zvyknutí, môžeme byť v oboch spinových stavoch naraz (vektor hore, vektor dole), rovnako ako môžeme byť na 2 trajektóriách pri v rovnakom čase alebo v 2 bodoch v rovnakom čase!

Čo je to „meranie“ alebo „kolaps vlnovej funkcie“?

Zostáva nám len málo na to, aby sme pochopili, čo je „meranie“ a čo je „kolaps vlnovej funkcie“.

Vlnová funkcia je popis stavu kvantového objektu (nášho fotónu alebo elektrónu).

Predpokladajme, že máme elektrón, letí k sebe v neurčitom stave jeho rotácia smeruje súčasne nahor aj nadol. Musíme zmerať jeho stav.

Poďme merať pomocou magnetické pole: elektróny, ktorých spin smeroval v smere poľa, sa budú odchyľovať v jednom smere a elektróny, ktorých spin je nasmerovaný proti poľu - v druhom. Viac fotónov môže byť nasmerovaných do polarizačného filtra. Ak je spin (polarizácia) fotónu +1, prejde cez filter, ale ak je -1, tak nie.

Stop! Tu budete mať nevyhnutne otázku: Pred meraním nemal elektrón žiadny špecifický smer rotácie, však? Bol vo všetkých štátoch súčasne, však?

Toto je trik a senzácia kvantovej mechaniky. Pokiaľ nemeriate stav kvantového objektu, môže sa otáčať ľubovoľným smerom (mať ľubovoľný smer vektora vlastného momentu hybnosti - spin). Ale vo chvíli, keď ste zmerali jeho stav, zdá sa, že robí rozhodnutie, ktorý spinový vektor akceptovať.

Tento kvantový objekt je taký cool - rozhoduje o svojom stave. A nevieme vopred predpovedať, aké rozhodnutie urobí, keď vletí do magnetického poľa, v ktorom ho meriame. Pravdepodobnosť, že sa rozhodne mať spinový vektor „hore“ alebo „dole“, je 50 až 50 %. Ale akonáhle sa rozhodne, je v určitom stave s konkrétnym smerom otáčania. Dôvodom jeho rozhodnutia je naša „rozmernosť“!

Toto sa volá " kolaps vlnovej funkcie". Vlnová funkcia pred meraním bola neistá, t.j. vektor spinu elektrónu bol po meraní súčasne vo všetkých smeroch, elektrón zaznamenal určitý smer svojho vektora spinu.

Pozor! Skvelým príkladom na pochopenie je asociácia z nášho makrokozmu:

Roztočte mincu na stole ako kolovrátok. Kým sa minca točí, nemá konkrétny význam – hlavy alebo chvosty. Ale akonáhle sa rozhodnete „zmerať“ túto hodnotu a zabuchnúť mincou rukou, vtedy získate konkrétny stav mince – hlavy alebo chvosty. Teraz si predstavte, že táto minca rozhoduje o tom, akú hodnotu vám „ukáže“ – hlavy alebo chvosty. Elektrón sa správa približne rovnako.

Teraz si spomeňte na experiment zobrazený na konci karikatúry. Keď fotóny prechádzali cez štrbiny, správali sa ako vlna a na obrazovke vykazovali interferenčný vzor. A keď vedci chceli zaznamenať (zmerať) okamih preletu fotónov cez štrbinu a umiestnili „pozorovateľa“ za clonu, fotóny sa začali správať nie ako vlny, ale ako častice. A na obrazovku „nakreslili“ 2 zvislé pruhy. Tie. V momente merania alebo pozorovania si kvantové objekty samy vyberú, v akom stave sa majú nachádzať.

Fantastické! Nieje to?

To však nie je všetko. Nakoniec my Dostali sme sa k najzaujímavejšej časti.

Ale... zdá sa mi, že dôjde k preťaženiu informácií, takže tieto 2 pojmy zvážime v samostatných príspevkoch:

• Čo sa stalo ?
• Čo je myšlienkový experiment?

Teraz, chcete, aby sa informácie vyriešili? Pozrite si dokument z produkcie Kanadského inštitútu teoretickej fyziky. Za 20 minút je to veľmi krátke a časová postupnosť Dozviete sa o všetkých objavoch kvantovej fyziky, počnúc Planckovým objavom v roku 1900. A potom vám povedia, aký praktický vývoj sa v súčasnosti uskutočňuje na základe poznatkov v kvantovej fyzike: od najpresnejších atómové hodiny na superrýchle kvantové počítačové výpočty. Vrelo odporúčam pozrieť si tento film.

Maj sa!

Prajem všetkým inšpiráciu pre všetky ich plány a projekty!

P.S.2 Svoje otázky a myšlienky píšte do komentárov. Napíšte, aké ďalšie otázky z kvantovej fyziky vás zaujímajú?

P.S.3 Prihláste sa na odber blogu - formulár na odber je pod článkom.

• Preklad

Podľa Owena Maroneyho, fyzika z Oxfordskej univerzity, od objavenia sa kvantovej teórie v 20. storočí všetci hovorili o zvláštnosti tejto teórie. Ako umožňuje časticiam a atómom pohybovať sa vo viacerých smeroch naraz alebo otáčať v smere a proti smeru hodinových ručičiek súčasne. Ale slová nemôžu nič dokázať. "Ak povieme verejnosti, že kvantová teória je veľmi zvláštna, musíme toto tvrdenie experimentálne otestovať," hovorí Maroney. "Inak nerobíme vedu, ale hovoríme o najrôznejších čmáraniach na tabuli."

To vnuklo Maroneymu a jeho kolegom nápad vyvinúť novú sériu experimentov na odhalenie podstaty vlnovej funkcie – tajomnej entity, ktorá je základom kvantových zvláštností. Na papieri je vlnová funkcia jednoducho matematický objekt označený písmenom psi (Ψ) (jedna z týchto vlniek) a používa sa na opis kvantového správania častíc. V závislosti od experimentu umožňuje vlnová funkcia vedcom vypočítať pravdepodobnosť, že uvidia elektrón na určitom mieste, alebo pravdepodobnosť, že jeho spin je orientovaný nahor alebo nadol. Ale matematika vám nepovie, čo vlnová funkcia vlastne je. Je to niečo fyzické? Alebo jednoducho výpočtový nástroj na vysporiadanie sa s nevedomosťou pozorovateľa o skutočnom svete?

Testy použité na zodpovedanie otázky sú veľmi jemné a ešte musia priniesť definitívnu odpoveď. Výskumníci sú však optimistickí, že koniec je blízko. A konečne budú môcť odpovedať na otázky, ktoré všetkých trápili desiatky rokov. Môže byť častica skutočne na mnohých miestach súčasne? Je vesmír neustále rozdelený na paralelné svety, v každom z nich existuje ten náš? alternatívna verzia? Existuje vôbec niečo, čo sa nazýva „objektívna realita“?

„Takéto otázky má každý skôr či neskôr,“ hovorí Alessandro Fedricci, fyzik z University of Queensland (Austrália). "Čo je vlastne skutočné?"

Spory o podstatu reality začali, keď fyzici zistili, že vlna a častica sú len dve strany tej istej mince. Klasickým príkladom je experiment s dvojitou štrbinou, kde sú jednotlivé elektróny vystreľované do bariéry, ktorá má dve štrbiny: elektrón sa správa, ako keby prechádzal cez dve štrbiny súčasne, pričom na druhej strane vytvára pruhovaný interferenčný obrazec. V roku 1926 prišiel rakúsky fyzik Erwin Schrödinger s vlnovou funkciou na opis tohto správania a odvodil rovnicu, ktorá sa dala vypočítať pre každú situáciu. Ale ani on, ani nikto iný nevedel povedať nič o povahe tejto funkcie.

Milosť v nevedomosti

Z praktického hľadiska nie je dôležitá jeho povaha. Kodanská interpretácia kvantovej teórie, ktorú vytvorili v 20. rokoch 20. storočia Niels Bohr a Werner Heisenberg, využíva vlnovú funkciu jednoducho ako nástroj na predpovedanie výsledkov pozorovaní bez toho, aby sme museli premýšľať o tom, čo sa deje v skutočnosti. „Fyzikov nemožno viniť za toto správanie „drž hubu a počítajte“, pretože viedlo k významným prelomom v jadrovej a atómovej fyzike, fyzike pevný a fyzika elementárne častice“ hovorí Jean Bricmont, špecialista na štatistickú fyziku na Katolíckej univerzite v Belgicku. "Takže ľuďom sa odporúča, aby sa nestarali o základné otázky."

Niektorí sa však stále obávajú. V tridsiatych rokoch 20. storočia Einstein odmietol kodanskú interpretáciu, v neposlednom rade preto, že umožňovala dvom časticiam prepojiť svoje vlnové funkcie, čo viedlo k situácii, v ktorej merania jednej mohli okamžite určiť stav druhej, aj keď boli oddelené obrovskými vzdialenosťami. vzdialenostiach. Aby sa Einstein nezmieril s touto „desivou interakciou na diaľku“, radšej veril, že vlnové funkcie častíc sú neúplné. Povedal, že je možné, že častice majú nejaké skryté premenné, ktoré určujú výsledok merania, ktoré si kvantová teória nevšimla.

Experimenty odvtedy preukázali funkčnosť strašnej interakcie na diaľku, ktorá odmieta koncept skrytých premenných. ale to nebránilo iným fyzikom interpretovať ich vlastným spôsobom. Tieto interpretácie sa delia na dva tábory. Niektorí súhlasia s Einsteinom, že vlnová funkcia odráža našu nevedomosť. To sú to, čo filozofi nazývajú psi-epistemické modely. A iní vidia vlnovú funkciu ako skutočnú vec – psi-ontické modely.

Aby sme pochopili rozdiel, predstavme si Schrödingerov myšlienkový experiment, ktorý opísal v roku 1935 v liste Einsteinovi. Mačka je v oceľovej krabici. Škatuľa obsahuje vzorku rádioaktívneho materiálu, ktorý má 50% šancu na uvoľnenie produktu rozkladu do jednej hodiny, a stroj, ktorý otrávi mačku, ak sa tento produkt zistí. Keďže rádioaktívny rozpad je udalosť na kvantovej úrovni, píše Schrödinger, pravidlá kvantovej teórie hovoria, že na konci hodiny musí byť vlnová funkcia vo vnútri krabice zmesou mŕtvej a živej mačky.

"Zhruba povedané," hovorí to mierne Fedricci, "v psi-epistemickom modeli je mačka v krabici buď živá alebo mŕtva, a my to jednoducho nevieme, pretože krabica je zatvorená." A vo väčšine psionických modelov existuje súhlas s kodanskou interpretáciou: kým pozorovateľ neotvorí krabicu, mačka bude živá aj mŕtva.

Tu sa však spor dostáva do slepej uličky. Ktorý výklad je pravdivý? Na túto otázku je ťažké experimentálne odpovedať, pretože rozdiely medzi modelmi sú veľmi jemné. V podstate sa predpokladá, že predpovedajú rovnaký kvantový jav ako veľmi úspešná kodanská interpretácia. Andrew White, fyzik z Queenslandskej univerzity, hovorí, že počas jeho 20-ročnej kariéry v kvantovej technológii „bol tento problém ako obrovská hladká hora bez ríms, ku ktorým ste sa nemohli priblížiť“.

Všetko sa zmenilo v roku 2011, keď bol publikovaný teorém kvantového merania, ktorý akoby eliminoval prístup „vlnová funkcia ako ignorancia“. Ale pri bližšom skúmaní sa ukázalo, že táto veta ponecháva dostatočný priestor na ich manévrovanie. Fyzikov to však inšpirovalo, aby sa vážne zamysleli nad spôsobmi, ako vyriešiť spor testovaním reality vlnovej funkcie. Maroney už navrhol experiment, ktorý v princípe fungoval, a on a jeho kolegovia čoskoro našli spôsob, ako to urobiť v praxi. Experiment uskutočnili minulý rok Fedrici, White a ďalší.

Aby ste pochopili myšlienku testu, predstavte si dva balíčky kariet. Jeden má len červené, druhý len esá. „Dostanete kartu a požiadajú vás, aby ste určili, z ktorého balíčka pochádza,“ hovorí Martin Ringbauer, fyzik na tej istej univerzite. Ak je to červené eso, "príde k prekríženiu a nedá sa to s istotou povedať." Ale ak viete, koľko kariet je v každom balíčku, môžete si vypočítať, ako často táto nejednoznačná situácia nastane.

Fyzika v ohrození

Rovnaká nejednoznačnosť sa vyskytuje v kvantových systémoch. Nie vždy sa dá jedným meraním napríklad zistiť, ako je fotón polarizovaný. "V reálnom živote je ľahké rozlíšiť medzi západom a smerom na juh od západu, ale v kvantových systémoch to nie je také jednoduché," hovorí White. Podľa štandardnej kodanskej interpretácie nemá zmysel pýtať sa na polarizáciu, pretože otázka nemá odpoveď – kým ešte jedno meranie presne neurčí odpoveď. Ale podľa modelu wavefunction-as-ignorance má táto otázka zmysel – je to len o tom, že experimentu, ako je ten s balíčkami kariet, chýbajú informácie. Rovnako ako pri mapách je možné predpovedať, koľko nejednoznačných situácií možno vysvetliť takouto neznalosťou a porovnať s veľké množstvo nejednoznačné situácie riešené štandardnou teóriou.

Presne toto testoval Fedrici a jeho tím. Tím meral polarizáciu a ďalšie vlastnosti vo fotónovom lúči a našiel úrovne priesečníkov, ktoré nebolo možné vysvetliť modelmi „nevedomosti“. Výsledok podporuje alternatívnu teóriu – ak existuje objektívna realita, potom existuje vlnová funkcia. „Je pôsobivé, že tím to dokázal vyriešiť náročná úloha taký jednoduchý experiment,“ hovorí Andrea Alberti, fyzik na Univerzite v Bonne (Nemecko).

Záver ešte nie je vytesaný do kameňa: keďže detektory zachytili iba pätinu fotónov použitých v teste, musíme predpokladať, že stratené fotóny sa správali rovnako. Toto je silný predpoklad a tím teraz pracuje na znížení strát a dosiahnutí definitívnejšieho výsledku. Medzitým Maroneyho tím v Oxforde spolupracuje s University of New South Wales v Austrálii na replikácii experimentu s iónmi, ktoré sa dajú ľahšie sledovať. "V nasledujúcich šiestich mesiacoch budeme mať presvedčivú verziu tohto experimentu," hovorí Maroney.

Ale aj keď budú úspešné a vyhrajú modely „vlna funguje ako realita“, aj tieto modely majú rôzne možnosti. Experimentátori si budú musieť vybrať jednu z nich.

Jednu z prvých interpretácií vytvoril v 20. rokoch 20. storočia Francúz Louis de Broglie a v 50. rokoch ju rozšíril Američan David Bohm. Podľa modelov Broglie-Bohm majú častice špecifické umiestnenie a vlastnosti, ale sú poháňané určitou „pilotnou vlnou“, ktorá je definovaná ako vlnová funkcia. To vysvetľuje experiment s dvojitou štrbinou, pretože pilotná vlna môže prechádzať oboma štrbinami a vytvárať interferenčný vzor, ​​hoci samotný elektrón, ktorý je ňou priťahovaný, prechádza iba jednou z dvoch štrbín.

V roku 2005 tento model získal nečakanú podporu. Fyzici Emmanuel Fort, teraz na Langevinovom inštitúte v Paríži, a Yves Caudier z parížskej Diderot University dali študentom to, čo považovali za jednoduchý problém: pripravili experiment, v ktorom by sa kvapky oleja padajúce na tácku spojili v dôsledku vibrácií podnos. Na prekvapenie všetkých sa okolo kvapiek začali vytvárať vlny, keď tácka vibrovala s určitou frekvenciou. "Kvapky sa začali pohybovať nezávisle na svojich vlastných vlnách," hovorí Fort. "Bol to duálny objekt - častica ťahaná vlnou."

Forth a Caudier odvtedy ukázali, že takéto vlny môžu viesť svoje častice v experimente s dvojitou štrbinou presne tak, ako predpovedá teória pilotných vĺn, a môžu reprodukovať ďalšie kvantové efekty. To však nedokazuje existenciu pilotných vĺn v kvantovom svete. "Bolo nám povedané, že takéto efekty sú v klasickej fyzike nemožné," hovorí Fort. "A tu sme ukázali, čo je možné."

Ďalší súbor modelov založených na realite, vyvinutý v 80. rokoch, sa pokúša vysvetliť obrovské rozdiely vo vlastnostiach medzi veľkými a malými objektmi. „Prečo môžu byť elektróny a atómy na dvoch miestach naraz, ale stoly, stoličky, ľudia a mačky nie,“ hovorí Angelo Basi, fyzik na univerzite v Terste (Taliansko). Tieto teórie, známe ako „modely kolapsu“, hovoria, že vlnové funkcie jednotlivých častíc sú skutočné, ale môžu stratiť svoje kvantové vlastnosti a prinútiť časticu do špecifickej polohy v priestore. Modely sú navrhnuté tak, že šance na takýto kolaps sú pre individuálnu časticu extrémne malé, takže na atómovej úrovni dominujú kvantové efekty. Pravdepodobnosť kolapsu sa však rýchlo zvyšuje, keď sa častice spájajú a makroskopické objekty úplne strácajú svoje kvantové vlastnosti a správajú sa podľa zákonov klasickej fyziky.

Jedným zo spôsobov, ako to otestovať, je hľadať kvantové efekty vo veľkých objektoch. Ak je štandardná kvantová teória správna, potom neexistuje žiadne obmedzenie veľkosti. A fyzici už uskutočnili dvojštrbinový experiment s použitím veľkých molekúl. Ale ak sú modely kolapsu správne, kvantové efekty nebudú viditeľné nad určitou hmotnosťou. Rôzne skupiny plánujú hľadať túto hmotu pomocou studených atómov, molekúl, kovových zhlukov a nanočastíc. Dúfajú, že výsledky objavia v nasledujúcich desiatich rokoch. "Na týchto experimentoch je skvelé, že budeme spochybňovať kvantovú teóriu presné testy kde to ešte nebolo testované,“ hovorí Maroney.

Paralelné svety

Je ťažké oddeliť túto interpretáciu od štandardnej kvantovej teórie, pretože ich predpovede sú rovnaké. Minulý rok však Howard Wiseman z Griffith University v Brisbane a jeho kolegovia navrhli testovateľný model multivesmíru. V ich modeli nie je žiadna vlnová funkcia - častice sa riadia klasickou fyzikou, Newtonovými zákonmi. A zvláštne efekty kvantového sveta sa objavujú, pretože medzi časticami a ich klonmi v paralelných vesmíroch existujú odpudivé sily. „Odpudivá sila medzi nimi vytvára vlny, ktoré sa šíria po paralelných svetoch,“ hovorí Wiseman.

Pomocou počítačovej simulácie, v ktorej interagovalo 41 vesmírov, ukázali, že model zhruba reprodukuje niekoľko kvantových efektov, vrátane trajektórií častíc v experimente s dvojitou štrbinou. So zvyšujúcim sa počtom svetov sa interferenčný vzor približuje k skutočnému. Keďže predpovede teórie sa líšia v závislosti od počtu svetov, hovorí Wiseman, je možné otestovať, či je multivesmírny model správny – to znamená, že neexistuje žiadna vlnová funkcia a že realita funguje podľa klasických zákonov.

Keďže vlnová funkcia nie je v tomto modeli potrebná, zostane životaschopná, aj keď budúce experimenty vylúčia modely „nevedomosti“. Okrem nej prežijú aj iné modely, napríklad Kodanská interpretácia, ktorá tvrdí, že neexistuje objektívna realita, ale iba výpočty.

Ale potom, hovorí White, sa táto otázka stane predmetom štúdia. A hoci zatiaľ nikto nevie, ako to urobiť, „čo by bolo naozaj zaujímavé, je vyvinúť test, ktorý otestuje, či vôbec máme objektívnu realitu“.

V roku 1803 Thomas Young nasmeroval lúč svetla na nepriehľadnú obrazovku s dvoma štrbinami. Namiesto očakávaných dvoch pruhov svetla na premietacom plátne videl niekoľko pruhov, ako keby došlo k interferencii (superpozícii) dvoch vĺn svetla z každého slotu. V skutočnosti sa práve v tomto momente zrodila kvantová fyzika, respektíve otázky v jej jadre. V XX a XXI storočia ukázalo sa, že nielen svetlo, ale každá jednotlivá elementárna častica a dokonca aj niektoré molekuly sa správajú ako vlna, ako kvantá, akoby prechádzali oboma štrbinami súčasne. Ak však k štrbinám umiestnite senzor, ktorý určí, čo presne sa s časticou na tomto mieste stane a cez ktorú konkrétnu štrbinu ešte prejde, tak sa na projekčnej ploche objavia len dva pásiky, ako keby fakt pozorovania (nepriamy vplyv) ničí vlnovú funkciu a objekt sa správa ako hmota. ( video)

Heisenbergov princíp neurčitosti je základom kvantovej fyziky!

Vďaka objavu z roku 1927 tisícky vedcov a študentov opakujú rovnaký jednoduchý experiment prežiarením laserového lúča cez zužujúcu sa štrbinu. Logicky sa viditeľná stopa z lasera na projekčnej ploche zužuje a zužuje, keď sa medzera zmenšuje. Ale v určitom momente, keď sa štrbina dostatočne zúži, sa bod z lasera zrazu začne rozširovať a rozširovať, naťahuje sa cez obrazovku a stmieva sa, až kým štrbina nezmizne. Toto je najzrejmejší dôkaz kvintesencie kvantovej fyziky - princíp neurčitosti Wernera Heisenberga, vynikajúceho teoretického fyzika. Jej podstatou je, že čím presnejšie určíme jednu z párových charakteristík kvantového systému, tým neistejšia sa stane druhá charakteristika. V tomto prípade, čím presnejšie určíme súradnice laserových fotónov so zužujúcou sa štrbinou, tým neistejšia bude hybnosť týchto fotónov. V makrokozme môžeme tiež presne merať jedno aj druhé presné umiestnenie lietajúci meč, brať ho do ruky, alebo jeho smer, ale nie súčasne, keďže si to odporuje a navzájom sa prekáža. ( , video)

Kvantová supravodivosť a Meissnerov jav

V roku 1933 Walter Meissner objavil zaujímavý jav v kvantovej fyzike: v supravodiči ochladenom na minimálnu teplotu sa magnetické pole premiestni za svoje hranice. Tento jav sa nazýva Meissnerov efekt. Ak je obyčajný magnet umiestnený na hliník (alebo iný supravodič) a potom ochladený tekutým dusíkom, magnet vyletí a visí vo vzduchu, pretože „uvidí“ svoje vlastné magnetické pole rovnakej polarity posunuté z chladeného hliník a rovnaké strany magnetov sa odpudzujú . ( , video)

Kvantová supratekutosť

V roku 1938 Pyotr Kapitsa ochladil kvapalné hélium na teplotu blízku nule a zistil, že látka stratila svoju viskozitu. Tento jav sa v kvantovej fyzike nazýva supratekutosť. Ak sa vychladené tekuté hélium naleje na dno pohára, bude z neho stále vytekať po stenách. V skutočnosti, pokiaľ je hélium dostatočne ochladené, neexistuje žiadny limit na jeho rozliatie, bez ohľadu na tvar alebo veľkosť nádoby. Koncom 20. a začiatkom 21. storočia bola supratekutosť za určitých podmienok objavená aj vo vodíku a rôzne plyny. ( , video)

Kvantové tunelovanie

V roku 1960 Ivor Jayever uskutočnil elektrické experimenty so supravodičmi oddelenými mikroskopickým filmom nevodivého oxidu hlinitého. Ukázalo sa, že na rozdiel od fyziky a logiky niektoré elektróny stále prechádzajú izoláciou. To potvrdilo teóriu o možnosti efektu kvantového tunela. Platí to nielen pre elektrinu, ale aj pre akékoľvek elementárne častice, sú to aj vlny podľa kvantovej fyziky. Môžu prechádzať cez prekážky, ak je šírka týchto prekážok menšia ako vlnová dĺžka častice. Čím je prekážka užšia, tým častejšie cez ňu častice prechádzajú. ( , video)

Kvantové zapletenie a teleportácia

V roku 1982 fyzik Alain Aspe, budúci nositeľ Nobelovej ceny, poslal dva súčasne vytvorené fotóny do opačne nasmerovaných senzorov, aby určil ich rotáciu (polarizáciu). Ukázalo sa, že meranie rotácie jedného fotónu okamžite ovplyvňuje polohu rotácie druhého fotónu, ktorý sa stáva opačným. Bola teda dokázaná možnosť kvantového previazania elementárnych častíc a kvantovej teleportácie. V roku 2008 sa vedcom podarilo zmerať stav kvantovo previazaných fotónov vo vzdialenosti 144 kilometrov a interakcia medzi nimi bola stále okamžitá, akoby boli na rovnakom mieste alebo tam nebol priestor. Verí sa, že ak takéto kvantovo zamotané fotóny skončia v opačných častiach vesmíru, interakcia medzi nimi bude stále okamžitá, hoci svetlu trvá desiatky miliárd rokov, kým prejde rovnakú vzdialenosť. Je to zvláštne, ale podľa Einsteina tiež nie je čas na to, aby fotóny cestovali rýchlosťou svetla. Je to náhoda? Fyzici budúcnosti si to nemyslia! ( , video)

Quantum Zeno efekt a zastavenie času

V roku 1989 skupina vedcov vedená Davidom Winelandom pozorovala rýchlosť prechodu iónov berýlia medzi atómovými úrovňami. Ukázalo sa, že samotný fakt merania stavu iónov spomalil ich prechod medzi stavmi. Na začiatku 21. storočia sa pri podobnom experimente s atómami rubídia dosiahlo 30-násobné spomalenie. To všetko je potvrdením kvantového Zeno efektu. Jeho význam spočíva v tom, že už samotný fakt merania stavu nestabilnej častice v kvantovej fyzike spomaľuje rýchlosť jej rozpadu a teoreticky ju môže úplne zastaviť. ( , video v angličtine)

Kvantová guma s oneskoreným výberom

V roku 1999 tím vedcov pod vedením Marlana Scaliho nasmeroval fotóny cez dve štrbiny, za ktorými stál hranol, ktorý premenil každý vznikajúci fotón na pár kvantovo zapletených fotónov a rozdelil ich do dvoch smerov. Prvý poslal fotóny do hlavného detektora. Druhý smer poslal fotóny do systému 50% reflektorov a detektorov. Ukázalo sa, že ak sa fotón z druhého smeru dostal k detektorom, ktoré určili štrbinu, z ktorej vyžaroval, tak hlavný detektor zaznamenal jeho spárovaný fotón ako časticu. Ak fotón z druhého smeru dosiahol detektory, ktoré nezistili štrbinu, z ktorej vyžaroval, potom hlavný detektor zaznamenal svoj spárovaný fotón ako vlnu. Nielenže sa meranie jedného fotónu odrazilo na jeho kvantovo previazanom páre, ale stalo sa to aj mimo vzdialenosti a času, pretože sekundárny detektorový systém zaznamenal fotóny neskôr ako hlavný, akoby budúcnosť určovala minulosť. Verí sa, že toto je najneuveriteľnejší experiment nielen v histórii kvantovej fyziky, ale aj v histórii celej vedy, pretože podkopáva mnohé z obvyklých základov svetonázoru. ( , video v angličtine)

Kvantová superpozícia a Schrödingerova mačka

V roku 2010 zverejnil Aaron O'Connell malý kovová platňa do nepriehľadnej vákuovej komory, ktorá bola ochladená takmer na absolútnu nulu. Potom aplikoval impulz na platňu tak, aby vibrovala. Snímač polohy však ukázal, že platňa vibruje a zároveň je tichá, čo presne zodpovedalo teoretickej kvantovej fyzike. Bolo to prvýkrát, čo bol dokázaný princíp superpozície na makroobjektoch. V izolovaných podmienkach, keď neexistuje interakcia medzi kvantovými systémami, môže byť objekt súčasne v neobmedzenom počte možných pozícií, ako keby už nebol hmotný. ( , video)

Kvantová cheshireská mačka a fyzika

V roku 2014 Tobias Denkmair a jeho kolegovia rozdelili neutrónový lúč na dva lúče a vykonali sériu komplexných meraní. Ukázalo sa, že kedy určité okolnosti neutróny môžu byť v jednom zväzku a ich magnetický moment v inom zväzku. Potvrdil sa tak kvantový paradox úsmevu cheshireskej mačky, keď častice a ich vlastnosti môžu byť podľa nášho vnímania v rôzne časti priestor, ako úsmev na rozdiel od mačky v rozprávke „Alenka v krajine zázrakov“. Opäť sa ukázalo, že kvantová fyzika je záhadnejšia a úžasnejšia ako ktorákoľvek rozprávka! ( , video v angličtine.)

Ďakujem za čítanie! Teraz ste sa stali o niečo múdrejšími a vďaka tomu je náš svet o niečo jasnejší. Zdieľajte odkaz na tento článok so svojimi priateľmi a svet sa stane ešte lepším miestom!

Vrátenie auta v záruke alebo kvantová fyzika pre figuríny.

Povedzme, že je rok 3006. Idete do „pripojeného“ a kúpite si rozpočet Čínske auto v splátkach na 600 rokov. Chcete sa preplížiť týždeň dopredu a poraziť stávkovú kanceláriu? V pokušení veľký jackpot zúfalé písanie dátumu príchodu na modrú plastovú škatuľku...

A tu je ten smiech: V tom hneď zhorí Nikadim-chronónový prevodník. Stroj vydávajúci umierajúci škrípanie vás vrhne do roku 62342. Ľudstvo bolo rozdelené na oholené a oholené a rozptýlené do vzdialených galaxií. Slnko bolo predané mimozemšťanom, Zemi vládnu obrovské rádioaktívne kremíkové červy. Atmosféra je zmesou fluóru a chlóru. Teplota mínus 180 stupňov. Zem erodovala a vy spadnete na útes kryštálov fluoritu asi z pätnástich metrov. Pri poslednom výdychu uplatníte svoje občianske galaktické právo na jeden medzičasový hovor na kľúčenke. Zavolajte do centra technickej podpory „posla“, kde vám zdvorilý robot povie, že záruka na stroj času je 100 rokov a vo svojej dobe je úplne funkčný a v roku 62342 ste dostali nevysloviteľné množstvo miliónov halierov. mechanizmom ľudskej reči za nikdy nezaplatené raz v splátkach.

Požehnaj a zachráň! Pane, ďakujeme ti, že žijeme v tejto zdecimovanej medvedej minulosti, kde takéto incidenty nie sú možné!
...Aj keď, nie! Len väčšina z tých veľkých vedecké objavy nepodávajú také epické výsledky, ako si to predstavujú rôzni spisovatelia sci-fi.

Lasery nespaľujú mestá a planéty – zaznamenávajú a prenášajú informácie a zabávajú školákov. Nanotechnológia nezmení vesmír na samoreprodukujúcu sa hordu nanobotov. Vďaka nim je pláštenka vodotesnejšia a betón odolnejší. Atómová bomba, vybuchnutý v mori nikdy nespustil reťazovú reakciu termonukleárnej fúzie jadier vodíka a nepremenil nás na ďalšie slnko. Hadron Collider neobrátil planétu naruby ani nestiahol celý svet do čiernej diery. Umelá inteligencia už bola vytvorená, ale len sa vysmieva myšlienke zničenia ľudstva.
Stroj času nie je výnimkou. Faktom je, že vznikol v polovici minulého storočia. Bol postavený nie ako cieľ sám o sebe, ale iba ako nástroj na vytvorenie jedného malého, nepopísaného, ​​ale veľmi pozoruhodného zariadenia.

Profesor Dmitrij Nikolajevič Grachev bol svojho času veľmi zmätený otázkou tvorby účinnými prostriedkami ochrana pred rádiovým žiarením. Úloha sa na prvý pohľad zdala nemožná – zariadenie muselo na každú rádiovú vlnu reagovať svojou vlastnou a zároveň nemalo byť nijako viazané na zdroj signálu (keďže išlo o nepriateľský). Dmitrij Nikolajevič raz sledoval deti, ktoré sa na dvore hrali „vybíjačku“. Hru vyhráva najrýchlejší hráč, ktorý sa najefektívnejšie vyhne lopte. To si vyžaduje koordináciu, a čo je najdôležitejšie, schopnosť predpovedať dráhu lopty.

Schopnosť predpovedať je určená výpočtovým zdrojom. Ale v našom prípade zvýšenie výpočtových zdrojov nepovedie k ničomu. Ani najmodernejšie superpočítače na to nebudú mať dostatočnú rýchlosť a presnosť. Hovorili sme o predpovedaní spontánneho procesu s rýchlosťou polcyklu mikrovlnnej rádiovej vlny.

Profesor zobral loptu, ktorá vyletela do kríkov, a hodil ju späť deťom. Prečo predpovedať, kam lopta smeruje, keď už dorazila? Našlo sa riešenie: charakteristiky neznámeho vstupného rádiového signálu sú v blízkej budúcnosti dobre známe a jednoducho ich nie je potrebné počítať. Tam si ich stačí zmerať priamo. Ale tu je problém: nie je možné posunúť sa v čase ani na nanosekundu. Pre danú úlohu to však nebolo potrebné. Je len potrebné, aby citlivý prvok zariadenia - tranzistor - bol aspoň čiastočne v blízkej budúcnosti. A tu prišiel na pomoc nedávno objavený fenomén kvantovej superpozície. Jeho význam spočíva v tom, že v ňom môže byť tá istá častica rôzne miesta a časy zároveň.

V dôsledku toho profesor Grachev vytvoril masovo orientované kvantum elektrónová pasca- stroj reálneho času, v ktorom najskôr vznikol polovodičový čip, ktorého časť elektrónov je v budúcnosti a zároveň v prítomnosti. Prototyp toho istého TMA - čip, ktorý riadi Grachevov rezonátor. Dalo by sa povedať, že táto vec bude vždy jednou nohou v budúcnosti.