Comments 29
Отличная статья, как рад что есть такие люди, которые заинтересованы в развитии общества!
Почему-то эти эксперименты у меня ассоциируются с транзакциями в базе данных. Пустил квант - открыл транзакцию. Когда он на стене, то фиксируется с помощью commit или rollback.. Наблюдатель - мониторинг, в зависимости от которого решаем как быть дальше и всё ли ок.. интересно тогда, где записывается эта транзакция.. или может это связный список где в элементе есть ссылки на предыдущий и следующий элемент типа linked list? какие-то такие мысли..
поставить у щелей детекторы и выяснить, через какую щель пролетает фотон
А как же можно не только изготовить, но и ещё и установить в воображаемый прибор детектор, который точно определит траекторию единичного фотона, но ни на что больше не повлияет? В используемой модели - никак.
Фейнман вообще-то говорил про мысленный эксперимент, но почему-то постоянно пересказывают в стиле "поставить конкретный детектор", чтобы определить конкретную щель.
Мы можем не детектировать фотон напрямую (как это делают с электроном по изменению магнитного поля), а, например, «пометить» его характеристикой, которая потом покажет, через какую щель он прошёл. Самый популярный приём — задать фотону поляризацию: допустим, горизонтальную для одной щели и вертикальную для другой. Поляризацию легко измерить на экране, поэтому путь становится различимым. Существует несколько экспериментальных схем, реализующих такой подход.
Фейнман подчёркивал: неважно, насколько «аккуратен» наш прибор; если он принципиально способен дать which-path, интерференция исчезнет.
Так если задать подобную поляризацию, то тогда и картина определяется простой волновой теорией - не нужно ничего добавлять.
Фейнман-то говорил вообще с другой стороны. А именно: примем, что у нас есть некоторое "информационное определение физики частиц" и проведём мысленный эксперимент, который иллюстрирует теорию. Тогда, если бы можно было сделать подобный детектор (в оригинале: "просто посмотрели бы на частицу"), то мы бы, в нашей новой теории, пронаблюдали бы вот такой-то результат ("исчезла интерференционная картина" и пр.). Ладно, это хорошо, тут есть какая-то логика.
Но сейчас почему-то рассказывают наоборот. Вдруг начинают с опыта. Типа, вот у нас есть, якобы, двухщелевой опыт с результатами наблюдений, описанных Фейнманом (а Фейнман, напомню, говорил про мысленный эксперимент, как иллюстрацию, "что всё квантовое"), и уже поэтому - есть "информационная картина" и т.д., и т.п. То есть, исходно, мысленный эксперимент предлагался в качестве иллюстрации, объясняющей, что же имеется в виду в данной новой (на тот момент) теории. Однако теперь тот же эксперимент вводится как реальный (но его никто не проводил, потому что нет таких детекторов, их запрещает та же самая модель) и используется уже для обоснования всё той же "информационной теории", где он исходно служил иллюстрацией.
Да, но есть нюанс, если после фильтров-детекторов щелей поставить ещё один фильтр для поляризации, который стирает информацию о том, через которую щель прошёл фотон (45 градусов к обоим - будет проекция) - картинка опять становится интерференционной... аналог квантового ластика для поляризации..
45 градусов к обоим
Тогда, - классически, опять же, - получится, что совместимая поляризация даёт снова интерференцию. К сожалению, этот вариант, с поляризацией, он, может, и иллюстрирует то, о чём говорится в квантовом мысленном эксперименте, но полностью объясняется без привлечения "проявления/стирания информации", "коллапса волновой функции" и прочих штук, для обоснования которых должен служить.
А вот как-то "квантово" тегировать сами фотоны, всё же, не выйдет.
В экспериментах с квантовым ластиком получалось записывать информацию на отдельную квантовую частичку, что уже нельзя объяснить никакими классическими построениями... (проблема всех классических построений в том, что эти построения бесконечно усложняются и подгоняются и могут объяснить только часть явлений, в отличии от квантовых -- которые довольно "простые" и дают точные решения -- дальше уже работает бритва Оккама)
Опять же, если бы опыты ограничивались исключительно фотонами/светом то да, но если тот же эксперимент работает для материи (протонов/электронов) с точным согласованием со всеми формулами до двадцатых знаков, тогда тут как-бы можно говорить о единой картинке, а не отдельных свойствах в отдельных случаях...
Альтернатива поляризации фотона была его дополнительное "рассеивание", что вообще не должно влиять на интерференцию... в целом, для фотонов, это проверяли следующими методами:
1. Поляризация
2. Запутывание с другой частицей
3. Отражение/поглощение веществом, с фотоэффектом или вспышкой
При любом влиянии на одну из траекторий, интерференция пропадает одинаково, если бы механизмы были разные -- тогда бы картинка несколько отличалась для разных случаев.
Мысли вслух. Любой инструмент показывает только ту информацию, для показа которой этот инструмент создан. Эксперимент с двумя щелями похож на эксперимент с расщеплением белого луча призмой: призма (инструмент) выделяет из общей информации частное - для чего призма предназначена (заметим, что если поставить вторую призму, то свет можно опять собрать в белый). Аналогично, поляризационные детекторы частиц (инструмент) выделяет частное из общего (для чего этот инструмент предназначен) и показывает эту частную картину - нет интерференции (заметим, что если далее поставить еще один поляризационный инструмент, стирающий частное, картина опять становится общей - видим интерференцию). С толку сбивает то, что именно интерференционная картина и является общей (наложения всех волн), тогда как для света именно белый является общим (содержащим все цвета). Для нас второе более интуитивно.
Да, это очень показательный момент. Мы вроде бы "уже всё поняли": частица прошла, информация о щели зафиксирована, значит - интерференции быть не должно.
Но вдруг - бах! - мы удаляем эту информацию, просто чуть провернув фильтр, и… волшебным образом интерференция возвращается. Как будто мир такой:
"Ага, ты передумал? Ну ладно, держи обратно волновую картину."
Мы не наблюдаем “реальность” как таковую, мы наблюдаем то, что остаётся после того, как “мы”, наблюдатели, “соглашаемся забыть”. Это как в плохих отношениях: пока ты точно знаешь, через какую “щель” всё пошло не так - никакой магии.
Но если решаешь простить, отпустить, стереть информацию - бац, и всё снова становится “целостным”.
То есть, пока ты не различаешь, система снова позволяет быть одновременно всем.
И это честно со стороны мира: - "Я тебе ничего не навязываю. Но ты хочешь помнить, или хочешь смотреть?"
Так что это никакой не “квантовый ластик”. Это тест на способность не фиксировать различие.
И в этом смысле - не наука ошибается, а мы просто забываем, что наблюдение - это не пассивное “подглядывание”, а акт участия.
И если ты участвуешь в режиме "я знаю", то извини - никакой магии не будет.
Есть ещё один момент, который мне очень нравится, но который многие упускают... допустим у нас два электрона летят с разных сторон и проходят рядом друг с другом... они обмениваются взаимодействием, переносчиком которого является фотон....
Неочевидный момент заключается вот в чём, если всё три частицы условно представить локализованными, то представляется крайне маловероятно, что один электрон точно попадает в другой, выпуская в него фотон... учитывая, что оба могут находиться не в конкретной точке, мы их даже точно измерить не можем, а тут они сами знают местоположение... да ещё и попадают точечной частичкой...
Если представить, что мы работаем с полем каждой частицы и полем взаимодействия, то у на как будто есть множество альтернатив, и каждая проявляется так, что взаимодействие случилось... один электрон как-бы запутывается с локализацией другого, обменявшись квантовым числом с одной из альтернатив из бесконечного числа этого электронного поля...
Мне это кажется поразительным. У нас как бы два поля электронов пересекаются и обмениваются полем фотонов.
А если посмотреть с другой стороны. Что утверждает классическая механика
существуют инерциальные системы отчета, то есть собственные системы осчета, где поведение частицы описывается максимально просто.
Как же объединить все эти странности в целостную картину?
Пусть частицы в собственных системах отсчета, точечные. То при переходе из собственной системы отсчета в другую они начинают занимать некий объём, описывающийся волновой функцией. То есть преобразование координат переводит не точка в точку, а точка в пространство. И уравнение Шредингера описывает эволюцию этого прастранства в пространстве. То есть описывается не сама частица, а распространение пространства с содержащего эту частицу, в другом пространстве где её нет. А коллапс волновой функции переход частицы в другое пространство. Вот такой бред на ночь глядя.
ps: по поводу законов сохранения есть теорема Нётер, которая говорит что любая симметрия порождает сохраняющиеся величины и токи.
pps: вот еще интересно если мимо вас пролетит частица на скорости выше скорости света, то будет наблюдаться рождение частицы и античастицы со скоростями ниже скорости света. https://youtu.be/VxZjH3slmjE?t=841
Собственное время фотона равно нулю, поэтому у него ничего поменять нельзя. Поляризация задаётся новому фотону, который испускается после поглощения старого.
А природа на самом глубоком уровне может быть вовсе не объектной, а реляционной – то есть состоящей из связей, отношений, корреляций.
Подглядываем у буддистов - взаимозависимое происхождение [всех феноменов].
Жаль я не разбираюсь в этом, но чувствую, что знающий возможно нашёл бы много интересного разбираясь одновременно в этих темах. Дух захватывает когда начинаешь пытаться разобраться (с точки зрения квантовой физики) например как могла бы проявляться нирманакая и т.д.
по-моему, сложности понимания происходят оттого, что люди пытаются натягивать феномены и понятия макромира на микромир. Что было вполне понятно во времена Бора и Эйнштейна, но сегодня не имеет смысла. Фотон не является волной или частицей. И не проявляет никаких волшебных свойств волны или частицы. Фотон — это изменяющееся во времени и пространстве поле вероятностей. При взаимодействии это поле максимально сужается = он оказывается перед одной из щелей с вероятностью 1 = коллапс волновой функции. Без взаимодействия, поле продолжает движение сквозь двойную щель в изначальном виде и коллапсирует при столкновении уже с экраном.
Запутанные кванты — это поле вероятностей, которое может разделиться на несколько. Пока они запутаны — это одно поле. При разрушении запутанности, поле разделяется на два независимых.
А "вероятность" - это разве не из нашего макромира притянуто? )))
Я бы сформулировал так:
1) фотон обладает свойствами частицы, поскольку может быть отделен от других частиц
2) фотон обладает свойствами волны, поскольку у него есть частота, определяющая его энергию
3) фотон обладает свойствами вероятностной системы, поскольку существует вероятность его детектировать в определенной точке пространства и времени.
А "вероятность" - это разве не из нашего макромира притянуто?
Нет. Вероятность — это математическая концепция. В макромире вероятность применяется там где накладно исследовать поведение каждого элемента системы. А для квантовых объектов — это суть их естества.
Вероятность я бы определил как количество путей, их взаимное соотношение, которые приводят к ограниченному набору исходов. То есть, там все довольно дискретно, нет "размазанных по вероятности" частиц. Бесконечности не создаётся. Пространство дискретно, время дискретно, все квантовые числа дискретные, события дискретные. Вероятность конкретного исхода определяется количеством дискретных путей, которыми можно получить этот вариант. Волны можно описать такими же дискретными тоже значениями.
Квантовые объекты существуют одновременно во всех вероятных состояниях, а в макромире - каждый раз реализуется одно из состояний.
Если убрать время, и подбрасывать монетку или игральную кость много раз, они тоже существуют в нескольких состояниях одновременно - как математические концепции... Но в макромире время, определённость исхода и причинность от этого исхода никуда не деть...
Есть любопытный момент, что на самом деле все макрообъекты не отличаются от частиц и тоже существуют во множестве состояний одновременно. То есть, после вашего рождения, каждая тепловая флуктуация каждой молекулы в вашем организме каждый квант времени приводила к разветвлению вашей реальности и совершенно разным исходам. Этих вероятностей настолько много, что вы стали миллиардером триллионы раз разными способами, каждый день выигрываете в лотерею, встречаетесь с самой красивой девушкой на Земле, стали королём Таиланда, Папой Римским или новым пророком в Исламе - на самом деле конкретные исходы ограничены только вашей фантазией...
Уже написаны тысячи статей про этот эксперимент с двумя щелями, но ни разу ещё не видел разбор оборудования, которое было использовано в исследовании квантовых свойств частиц и фотонов. Может, собака тут и зарылась? Как и на чём генерируют и испускают отдельные электроны и фотоны? Как и с помощью чего их фиксируют? Как и с помощью каких устройств наблюдатель отслеживает траекторию электрона? Как это делали раньше и как делают сегодня, если делают?
Очень полезная статья, но, разумеется, есть много оттенков толкования квантового мира, и всегда найдутся несогласные с каким-то утверждением. Например, вот я с этим:
Локальные или нет взаимодействия? – на фундаментальном уровне вся Вселенная нелокальна, потому что есть единая волновая функция на всех, просто нам привычен приближённый «локальный» мир классических сигналов.
Не уверен, что существует единая волновая функция на всех. Вот крайний пример: разве волновая функция фотона у нас в комнате имеет что-то общее с фотоном, поглощенным черной дырой в центре нашей Галактики, или фотоном, который находится за границей видимой Вселенной?
Экран же тоже является прибором/детектором, взаимодействующим с частицей/волной, определяющим часть её характеристик, но именно по нему мы судим был или нет коллапс волновой функции. Что с ним не так, как он успевает?
Очередная ерунда, которая ничего не объясняет. Вы слышали про парадокс маленьких пирожных? Многомировая интерпретация по сути содержит такой парадокс, как любые подобные "объяснения", например что пространство-время уже всё сразу существует, а мы просто по нему перемещаемся.
Я сам не физик, но и многомировая интерпретация - не про эмпирическую физику, это уже по сути философия сознания, метафизика, эпистемология. И к сожалению физики тут не сильны. Почему? Потому что они латентные эзотерики - верят во всякий "Абсолют", только не виде там духов, божеств, а в виде наблюдаемой "реальности", словно те абстрактные объекты, которые они считают реальностью, объективно сами по себе существуют.
Мне стыдно за физиков и у меня горит от них пердак.
Тогда предлагаю выключить любые устройства от электричества и идти вперед разводить огонь силой трения, потому что практически все вещи вокруг Вас разработаны с учётом физических экспериментов, а примерно 70% из них ещё и опираются на квантовую физику. Уберите эту теорию, проверяемые эксперименты и формулы, обоснования - вернётесь в тёмные века.
Большая часть работы физика строится на том, чтобы понять и визуализировать правильный образ в своей голове. Я вижу, что Вы человек - практик, Вам важны простые вещи. Вещи, которые Вы не понимаете - Вас раздражают. Соответственно, Вы хотите считать, что они значения не имеют.
Однако я занимаюсь физикой последние 30 лет и могу сказать, что она прекрасно работает. Могу это обосновать.
По поводу вопроса веры - есть десятки тысяч разных экспериментов, которыми можно это все проверить. Ту же многомировую реальность можно убедительно проверить квантовым ластиком. Всё описано выше.
Принято считать, что самое простое объяснение, которое не содержит противоречий и является правильным. Каждый эксперимент отсекает некоторую часть гипотез, предлагает формулы и модели, которые легко проверяются с завидной точностью. Многие вещи проверены до 20 знака после запятой, признаны всеми учёным, которые не смогли доказать обратное и за них вручены уже премии. А у Вас есть просто ваше недовольное восприятие. Однако Вы зачем то этим продолжаете интересоваться.
Зачем тратить свое время на то, что не приносит Вам пользу? Оставайтесь практичным, не изменяйте себе.
Желаю Вам добра и успехов в ваших начинаниях. Пишу это с юмором, надеюсь Вы не обижаетесь. +)
Про пирожные не слышал :( интересно
Давно интересует вопрос по воображаемому эксперименту в духе квантового ластика с отложенным выбором (в стиле Уилера), но в лабораторной (не астрофизической) постановке, ближе к классическим реализациям и с пакетом фотонов.
Предлагаемая модификация:
Мы увеличиваем расстояние до устройства стирания информации о пути фотона и даём наблюдателю возможность управлять им.
Отправляется пакет фотонов, каждый из которых проходит через стандартную квантовую схему.
Наблюдатель один раз принимает решение — стирать информацию о пути или нет после того, как все фотоны уже зарегистрированы на экране.
Таким образом, постфактум определяется, проявится ли интерференционная картина или нет — хотя на момент регистрации фотонов на экране никаких действий ещё не предпринималось.
Дополнительное усложнение:
Можно ли физически реализовать ситуацию, при которой данные о регистрации фотонов на экране передаются наблюдателю до того, как он принимает решение о стирании (сигнал от экрана передаётся быстрее, чем осуществляется физическая активация устройства стирания)? Не нарушает ли такой подход причинность? Как его правильно интерпретировать с точки зрения квантовой механики?
Буду благодарен за ваши мнения, замечания и ссылки.
Квантовый дуализм и реальность на языке информации