Комментарии 39
Согласно современным представлениям квантовой механики спутанные частицы не позволяют переносить информацию выше скорости света и до момента измерения квантового состояния находятся в состоянии суперпозиции. Фактическое видимое состояние определяется в момент измерения. Для примера возьмём эксперимент Аспе, в качестве измеряемого состояния спин фотонов. Те же исходные данные. Два спутанных фотона с нулевым суммарным спином разлетаются в различных направлениях пару миллиардов лет назад и все это время двигаются без взаимодействия (остаются спутанными). В какой-то момент происходит измерение состояния одного из фотонов, и он согласно вероятностным правилам квантовой физики принимает определённое состояние, допустим «спин вверх». Это означает, что второй фотон при измерении (которое теоретически может быть много позже) при измерении должен показать состояние «спин вниз». Допустим, что на пути второго фотона стоит поляризационный фильтр запускающий локальную реакцию. Допустим это переключатель активирующий или не активирующий процесс атомного взрыва.
Никакой передачи информации выше скорости света нет. Тем не менее в результате того когда и при каких условиях будет произведено измерение первого фотона на расстоянии в миллиарды световых лет и как результат этого измерения (спин вверх или вниз) будет определено что случится в другой нелокальной части вселенной.
Получается, что мы все же зависимы от того, что происходит нелокально?
Нет. Потому что нельзя принудительно задать первому фотону определенный спин, чтобы активировать взрыв вторым фотоном. Спин у первого будет измерен как случайный. Соответственно, у второго удаленного фотона спин тоже окажется случайным. Противоположным первому, но все же случайным. И поэтому для него ничего не меняется — взрыв будет случайным. Он не зависит от того, в каких условиях был проведен первый эксперимент, так как его результат был случаен. Информация не передается и поэтому ничего не нарушается.
А вот интересный случай, если мы измерили первый фотон, а второй за это время облетит вокруг черной дыры и вернётся через миллиард лет. То он вернётся уже с конкретным спином, который мы знаем, и может запустить взрыв.
Только это опять ничего не даёт. Потому что мы и так знаем по первому, какой там будет спин. Ждать миллиард лет для этого не нужно. А управлять взрывом через миллиард лет с помощью первого фотона мы не сможем. Потому что он случайный — часть измерений даст спин вверх, а часть вниз. А значит в бомбе через миллиард лет должен быть механизм выбора, какие фотоны в этой последовательности использовать, а какие пропустить. То есть, надо передать туда информацию об этом по стороннему классическому каналу.
Можно я усложню эксперимент? Допустим мы ничего не поменяли для второго фотона, но добавим ряд условий для первого. Пусть в том месте, куда полетел первый фотон, возникла разумная цивилизация. Один из ученых этой цивилизации изучает поток фотонов летящий из некоторой области пространства с помощью некоего прибора, производя над ним измерения. Допустим у него сегодня разболелось щупальце и он не стал проводить эксперимент, а отправился к доктору. Фотон поглотился шторкой прибора, приняв случайное состояние «спин вверх» и лаборатория в другом конце вселенной оправилась к праотцам. При ином варианте, ученый посчитал, что боль не настолько сильная, что следует отказываться от эксперимента. Фотон попадает в измерительную область прибора долей секунды позже и принимая также случайное состояние «спин вниз», спасает лабораторию в другом конце вселенной.
Да, оба измерения случайны или выглядят случайными. Если предположить, что вероятность измерения каждого из состояний равна к примеру 1/2, то в обоих местах пространства она таковой и останется. Вот только определяющим будет только первое (нелокальное) событие. Второе будет уже закономерным следствием первого.
Наверно вопрос можно переформулировать по иному. Что является определяющим, первое событие, второе или здесь его просто нет и это больше вопрос философии?
второе уже предопределено вне зависимости от места и времени.
А почему бы ему не быть определенным? Это ведь один квантовый объект (состоящий из двух фотонов). То что он растянут на полвселенной, ничего не меняет. Он прореагировал с первым учёным и принял конкретную форму (конкретный спин). В другой части вселенной другой учёный будет дальше работать с уже этой конкретной формой, потому что он работает с этим же единственным квантовым объектом. Для него это выглядит случайным только из-за случайной природы первого фотона. Точнее, всего квантового объекта, состоящего из двух фотонов.
Из-за того, что второй фотон может продолжать путешествовать и второй учёный с ним провзаимодействует потом, кажется что второе событие это следствие первого. Мол, зависит от первого. Но это не так. С точки зрения квантовой механики это было одно событие с квантовым объектом, после чего он определился со спином. А все остальные взаимодействия будут с определившимся. Для тех же фотонов времени вообще нет из-за их нулевой массы, они мгновенно рождаются и мгновенно исчезают, хотя для нас могут пролететь через всю вселенную.
Так это объясняет текущая квантовая механика ). Мол, почему нет передачи информации выше скорости света (из-за того что это один квантовый объект). И почему нет временной причинно-следственной связи между измерениями обоих фотонов (потому что весь квантовый объект принципиально случаен и потому что это один объект). Но вообще, все это неочевидно, конечно.
1) Это один квантовый объект (состоящий из двух фотонов)
2) С точки зрения квантовой механики это было одно событие с квантовым объектом, после чего он определился со спином.
Имеем: 1 квантовый объект, 2 места наблюдения, 1 событие в результате которого было зафиксировано его состояние.
Вопрос: Какие локальные процессы послужили причиной фиксации состояния квантового объекта, и в каком из 2-х мест оно произошло?
Другими словами может ли сам факт наблюдения квантового объекта в одном месте пространства (мы не говорим о результатах наблюдения, оно все также имеет вероятностную основу) влиять путем фиксации состояния квантового объекта на события в другом месте? Фактически своим измерением со случайным исходом в первой месте однозначно и бесповоротно решается дилемма о том, что произойдет (по сути уже произошло) в другом месте.
Вопрос: Какие локальные процессы послужили причиной фиксации состояния квантового объекта, и в каком из 2-х мест оно произошло?
Событие — декогеренция квантового объекта с квантовыми объектами, из которых состоит наблюдатель. Так как они в свою очередь тоже связаны с кучей других атомов, то вероятность появления этого квантового объекта в другом месте (в данном случае, появление другого спина) стремится к нулю и превышает несколько возрастов вселенной. Собственно, это и есть коллапс волновой функции в копенгагенской интерпретации, либо безвозвратная потеря доступа к некоторым веткам волновой функции всей вселенной в многомировой интерпретации.
Это событие произошло не в каком-то месте, а с квантовым объектом. С его волновой функцией. Если это одиночный фотон/электрон/и т.д., то да, условно можно считать, что это произошло в какой-то точке пространства. Но если это запутанные фотоны, то это произошло одновременно с ними всеми (потому что это не отдельные фотоны, а один квантовый объект, даже если он размером со вселенную). Поэтому тут нет двух мест и двух событий, это изменилась волновая функция целого объекта. Но она продолжает развиваться, хотя уже и выглядит как вероятность 1.0, то есть сколлапсированная волновая функция. И часть этого развития для нас выглядит, как продолжающий путешествовать второй фотон с определенным спином. На самом деле в квантовой механике он никуда не путешествует, а просто его волновая функция продолжает взаимодействовать с волновыми функциями других квантовых объектов (хотя она уже декогерированная, т.е. связанная с кучей других атомов, и для нас воспринимается как конкретный определившийся спин).
Так что нет, факт наблюдения квантового объекта не влияет на события в другом месте, где сейчас находится второй фотон. То есть, на второй фотон нельзя повлиять целенаправленно (изменить его спин на конкретный, с помощью изменения первого. т.к. измерение первого случайное). Но да, после измерения первого фотона, второй тоже стал другим, и теперь события в другом конце вселенной пойдут по другому сценарию. Здесь ключевой момент, что это не причинно-следственая связь, как нам кажется. Потому что мы здесь ничего не изменяем. Мы измеряем случайную величину. А это другое.
Но я понимаю о чем вы. Действительно, из-за наблюдения в одном месте вселенной, в другом ее конце дела пойдут иначе (так как спин второго фотона станет фиксированным). Просто из-за невозможности на это повлиять на скорости выше световой, от этого ничего не меняется и процессы остаются такими же, как если бы они были полностью случайными (да они такие и есть, по сути). Может, кто-нибудь сможет лучше объяснить ). В квантовой механике приходится думать другими категориями, через эволюцию волновых функций. Всех квантовых объектов и всей вселенной целиком.
Даже если его и не было то оно произойдет на втором фотоне в момент прохождения фильтра. Но результат опять-таки случайный, так что никакого значения все это не имеет.
Более того, даже если мы измерили первый и мы точно знаем, скажем что взрыв произойдет, то что с того? Мы не сможем никак воздействовать на второй. Не сможем передать эту информацию к фильтру.
И даже более. Если даже предположить что фильтр как-то настроен на конкретный фотон (или даже что других фотонов кроме этих двух вообще нет), то тот, кто меряет первый фотон не может ничего знать о существовании фильтра ловящего второй.
Есть ещё более странная штука… Если измерить второй фотон, который путешествует миллиарды лет, то сколлапсирует и первый фотон, находящийся в далёком прошлом. Потому что это один квантовый объект. И это подтверждается экспериментами, гуглить про отложенный выбор.
Простой пример: с бытовой точки зрения, если фотон проходит через щели в неопределенном состоянии (как волна) или в сколлапсированном (как точечная частица в пространстве), то чисто физически это зависит от этой щели, верно? Ну, размер интерференционной картины на экране, фокусировка, вот это все. Она определяется размером двух щелей и расстоянием между ними. То есть, этот процесс должен определяться геометрией щелей и происходить в тот момент времени, когда фотон проходит через нее (т.к. фотон движется со скоростью света и стоять на месте не может).
Но если принимать решение измерять фотон или нет, когда он уже прошел щель (он ведь движется со скоростью света, верно?), то ничего не меняется! Фокусировка интерференционной картины (если не измеряем) или выбор через какую щель пройти ему как в точечном сколлапсированном виде (если измерили), все так же зависит от геометрии щелей. Хотя это должно было произойти в прошлом! Ведь мы измерили, и тем самым сколлапсировали его волновую функцию уже после того, как он прошел мимо щелей, двигаясь на своей скорости света. Этот эффект подтверждён кучей экспериментов, в разных условиях и с разными квантовыми частицами.
Это пример того, что если думать в терминах квантовой механики, то приходится отказываться от многих привычных бытовых представлений о том, как работает мир.
Получается, что мы все же зависимы от того, что происходит нелокально?
В нелокальных интерпретациях (например в копенгагенской) — да, зависимы. Информацию таким образом передать нельзя, но можно инициировать коллапс ВФ и это повлияет на поведение связанной частицы на другом конце вселенной.
В локальных интерпретациях (например в многомировой) этой конкретной проблемы не возникает.
И вот Вы развезли эти коробочки не открывая пару миллиардов лет назад по разным местам. Вы открываете одну коробку — там правый носок. Вам не нужно открывать вторую коробку, чтобы узнать, что там левый носок. Вот и вся физика спутанного состояния. Декогеренция для объяснения не нужна.
Кладем его случайным образом в ящик. Потом закрытый ящик случайным образом разрезаем пополам и получаем две запутанные половинки диска (по одной половинке всегда можно однозначно сказать сколько белого и черного на другой), и, при этом, нет ни одного наблюдателя, который бы видел, как именно диск был разрезан.
Как-то неожиданно закончилось — Грин Брайан разве не углублялся в дальнейшие объяснения? Спасибо, плюс еще одна книга в стек на чтение.
Дальше-то выходит интересное расхождение во мнениях: либо брать интерпретации с локальностью, такие как ММИ (думал здесь о ней будет речь, судя по названию), ее вариация — КД или супердетерминистичная ИКА, либо нелокальные, а ля Бомовская механика или чего-нить с коллапсом. И самое прикольное — они все согласуются с Беллом и прочими экспериментами, хоть и споры идут, что нормально для непримиримых разноплановых специалистов.
Но вот сколько смотрел, все выходит, что это вкусовщина и профдеформация, и кроме как в предсказании на счет квантовых компьютеров и в обнаружении нелинейностей на фундаментальном уровне, в практическом плане, не нашел расхождений
Можно об этом более подробно? О каких опровержениях идет речь?
заряда или массы одного и того же электрона в совершенно разных местах. Но такого никогда не наблюдается. Если мы обнаруживаем электрон, то всегда вся его масса и весь его заряд оказываются сконцентрированными в одной микроскопической области, практически в точке.»
Может кто чуть детальнее пояснить суть эксперимента, который позволяет отличить "две частицы имеют заранее заданные параметры, которые мы просто не знаем", от "обе частицы находятся в неопределенности до измерения одной из них"?
В статье что-то про эксперимент с двумя детекторами, но я не понял
Вот здесь вроде нормально описано:
https://m.habr.com/ru/post/225583/
Вызывает вопросов больше чем ответов :(
Из всех рассуждений я вынес только одно, что придуманная система состоящая из источника фотонов, двух детекторов с тремя дверьми и при указанных результатах экспериментов не может существовать согласно теории вероятности. Вопросов нет. Но как все это стыкуется с квантовой механикой абсолютно не показано. Что это за детектор с тремя дверьми? Если одна это спин, то что еще за две характеристики?
Это могут быть любые 3 независимые квантовые характеристики. Например 3 ортогональных спина (в трех измерениях).
В реальности конкретно 3 спина измерять не очень практично, и опыт был немного другой. Но смысл тот же — измеряем характеристики запутанных частиц и получаем результат, противоречащий теории вероятности (если предположить, что характеристики как-то определяются в момент создания частиц, а не в момент измерения).
Что это за детектор с тремя дверьми?Двери — ориентация базиса измерения (настройка прибора). Скажем, у вас у частицы спин вверх. Вы можете его измерить в базисе «вверх», тогда получите на выходе 1. Можете измерить в базисе «вниз», тогда получите на выходе 0. А можете измерить в диагональном базисе «вниз»+«вверх», тогда получите либо 0, либо 1. Базис задается, например, ориентацией магнитного поля (для электронов) или направлением поляризатора (для фотонов).
lurkmore.to/Квантовая_механика#.D0.9A.D0.B2.D0.B0.D0.BD.D1.82.D0.BE.D0.B2.D0.B0.D1.8F_.D1.81.D1.86.D0.B5.D0.BF.D0.BB.D0.B5.D0.BD.D0.BD.D0.BE.D1.81.D1.82.D1.8C
Раздел «Неравенство Белла»
https://habr.com/ru/post/506896/ там есть сжатая версия и ссылка на более детальное объяснение. https://habr.com/post/505682/#comment_21713178 тут пытался на ботинках, но щас думаю как бы попроще, чтоб школьникам объяснить, если спросят. На монетках можно попробовать...
Почему при описании двухщелевого эксперемента часто упускают факт про то, что электроны перестают вести себя как волны при измерении? Да это коллапс волновой функции и формулы это описывают. Но почему это происходит? Что именно является измерением? Как такой наблюдатель?
Про эксперемент с квантовым ластиком тоже интересно почитать.
Я не спец. Просто когда ищешь ответы на эти вопросы либо попадаешь на тупых физиков, которые приняли позицию "заткнись и считай" и говорят:"нет никакого перемещения во времени в квантовом ластике, все так как описывают формулы". А почему такие формулы? Каков их физический смысл? Как это происходит? Нет ответа.
Либо находятся ответы в стиле:"разум управляет этим миром!"
Что значит быть разделённым в квантовой Вселенной?