Paradoks Einstein - Podolsky - Rosen di jari dan ... apa hubungannya eter dengan itu

Paradoks Einstein - Podolsky - Rosen sekarang aktif dipelajari di banyak laboratorium di dunia dan lembaga ilmiah. Banyak artikel ilmiah sedang ditulis. Banyak hype telah dimunculkan di kalangan hampir-ilmiah.


Hanya satu halangan, meski cukup paradoks. Dalam mekanika kuantum sendiri, tidak ada yang paradoks dalam paradoks EPR! Bukan gram!

Jadi mengapa itu dipelajari dengan sangat cermat?

Dan ya, apa hubungannya eter dengan itu ?!

Cari fisika baru

Jawabannya sederhana - ketika mempelajari paradoks EPR, ada pencarian aktif untuk fisika baru. Tepatnya - pencarian fisika fundamental baru, seiring dengan perkembangan fisika terapan.

Ini terutama benar di dunia kita, di mana bola dikuasai oleh teori konspirasi yang mengisyaratkan bahwa reptilians atau Yahudi di suatu tempat menyembunyikan fisika NYATA!

Berseberangan dengan akhir abad ke-19, ketika banyak fisikawan percaya bahwa hampir semuanya terbuka, hanya tinggal menemukan beberapa sentuhan.

Sekarang, sebaliknya, bahkan fisikawan konservatif berpikir bahwa fisika fundamental jauh dari lengkap.

Secara alami, minat menemukan fisika baru kini sangat besar!

Satu hal yang masih harus dipahami: bagaimana menentukan di mana mencari vena emas fisika baru ini?
Salah satu pilihan adalah menemukan inkonsistensi dalam teori dan mencoba menggali di sana.

Ambil, misalnya, teori elektrodinamika Maxwell. Teori ini sangat konsisten dengan semua teori yang diterima sehingga tidak ada yang perlu dicari. Dan jangan lihat. Ya, kecuali untuk teori pemersatu. Di sore hari dengan api Anda tidak akan menemukan artikel baru tentang elektrodinamika mendasar. Meskipun diterapkan - banyak.

Koordinasi STO dan GO

Namun, elektrodinamika sulit ditampilkan dengan baik pada jari, jadi mari kita ambil sesuatu yang lebih sederhana.
Mari kita lihat seberapa baik Teori Relativitas Khusus setuju dengan Mekanika Klasik (terutama dengan relativitas Galileo).

Relativitas Galileo khususnya berbicara tentang relativitas kecepatan.

Dan Teori Relativitas Khusus khususnya mengklaim bahwa kecepatan cahaya adalah mutlak.
Tampaknya konflik itu jelas. Tapi kami (dalam pribadi Einstein) mendeklarasikan STR sebagai teori umum GO, di mana relativitas Galileo hanyalah kasus khusus.

Memang, jika dalam transformasi Lorentz kita mengarahkan kecepatan cahaya hingga tak terbatas $$ , lalu kita mendapatkan transformasi Galileo. Atau dengan kata lain, untuk kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya, transformasi Galileo akan valid.

Jadi, tidak ada gunanya mencari fisika baru di persimpangan mekanika klasik dan khusus. Dan ada sangat sedikit artikel segar tentang hal ini. Ini tidak berarti bahwa semuanya telah digali di stasiun layanan. Anda dapat mencari yang baru, misalnya, di bidang tachyons (partikel dengan kecepatan lebih tinggi dari cahaya), dan ya, mereka mencari di sana.

Koherensi mekanika kuantum dan klasik

Tetapi bagaimana dengan konsistensi mekanika kuantum dan klasik?
Mekanika klasik mengklaim khususnya bahwa partikel ada di sini dan sekarang.
Dan mekanika kuantum mengklaim bahwa partikel adalah gelombang, tercoreng dalam waktu, ruang, dan bahkan bagi diri kita sendiri.

Di sini juga, konfliknya jelas. Tetapi Anda juga bisa keluar: kami menyatakan KM teori umum mekanika klasik (Newton).

Memang, jika dalam solusi persamaan Schrödinger, kita menembakkan konstanta Planck (berkurang) ke nol $$ lalu kita dapatkan hukum Newton. Yah ... HAMPIR.

Atau dengan kata lain, jika kita bekerja pada jarak yang jauh lebih besar daripada panjang gelombang de Broglie, kita dapat menggunakan persamaan Newton. Yah ... HAMPIR.
Padahal, ini tidak cukup. Dan apa yang paling tidak bisa dipahami - kita tidak tahu apa lagi yang harus diubah dalam mekanika kuantum, kecuali runtuhnya fungsi gelombang, sehingga kita mendapatkan mekanika Newton.



Salah satu ketidakkonsistenan yang paling mencolok dan sederhana antara kedua teori ini adalah paradoks kucing Schrodinger.

Paradoks Schrödinger menyatakan bahwa jika kita mengambil atom radioaktif tunggal dan menempatkan detektor radiasi di sebelahnya sebagai detonator (baik racun atau bom). Kucing itu di sebelah perangkat ini:

• Menurut mekanika klasik - itu akan ATAU hidup ATAU mati pula
• Menurut mekanika kuantum - jika kucing dengan perangkat berada dalam kotak yang tidak dapat ditembus - maka - Dan hidup Dan mati pada saat yang sama, dan hanya publikasi informasi yang akan memaksa Anda untuk beralih ke mode OR / OR

Tampaknya tambang emas fisika baru telah ditemukan, pergi dan gali, tetapi tidak sesederhana itu.
Faktanya adalah bahwa bagian yang bertentangan terletak di bidang paradoks dunia kangguru (pada kenyataannya, paradoks yang rumit dari teko Russell).

Dia mengklaim bahwa ketika kita menutup mata dan mematikan peralatan, semua yang ada di sekitarnya berubah menjadi kangguru. Tetapi jika kita menyalakan peralatan atau membuka mata kita semuanya berubah menjadi apa yang kita lihat.
Paradoksnya adalah bahwa dunia-dunia ini tidak dapat dibuktikan atau dibantah secara prinsip dan biasanya dibuang oleh pisau cukur Occam.

Ini berarti bahwa meskipun kami telah menemukan perbedaan antara mekanika kuantum dan Newtonian - tidak ada tempat untuk menyelidiki - tidak ada percobaan tunggal yang dapat membuktikan atau membantah salah satu versi.

Cari fisika dan eter baru

Faktanya, zaman keemasan eter telah mati lebih dari satu abad. Eter muncul sebagai asisten untuk penjelasan bidang cahaya, listrik dan magnet. Tetapi bintang eter bersinar paling terang pada paruh kedua abad ke-19, ketika Maxwell menambahkan persamaan Ampere dan menggabungkan persamaan dasar listrik dan magnet ke dalam satu sistem, menciptakan teori elektromagnetisme.
Memecahkan persamaan diferensial ini, khususnya, ternyata ada gelombang elektromagnetik dan gelombang ini bergerak dengan kecepatan konstan $$ dimana $$ - magnetik dan $$ - konstanta vakum dielektrik. Beberapa saat kemudian ternyata kecepatan ini sangat mirip dengan kecepatan cahaya yang segera diukur, dari mana disimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik Maxwell.

Namun, pernyataan itu sendiri memiliki dua kelemahan:

• Ketika kita berbicara tentang gelombang, yang kita maksud adalah lingkungan di mana gelombang ini merambat. Gelombang laut - di air, suara - di udara. Dan apa yang merambat gelombang elektromagnetik?
• Gerakan gelombang dengan kecepatan konstan jelas bertentangan dengan relativitas kecepatan Galileo.

Dan jika yang pertama adalah pertanyaan yang lebih filosofis, maka dalam kasus kedua, ada sesuatu yang tidak benar.
Entah Galileo benar (dan prinsip relativitas kecepatan terlalu jelas untuk suatu kontradiksi), entah Maxwell benar (walaupun apa yang lebih intuitif secara lebih benar - solusi untuk perbedaan atau prinsip yang jelas?!), Atau keduanya benar (sangat sulit untuk mengubah perbedaan) pas di bawah Galileo).



Teori eter luminiferus menghilangkan semua ketegangan - pertama-tama, ternyata gelombang elektromagnetik merambat pada eter, dan kecepatan cahaya relatif konstan terhadap eter stasioner, tetapi pergerakan eter itu sendiri sangat relatif. Yaitu, ternyata Maxwell dan Galileo benar. Baiklah ... secara teoritis.

Benar, latihan itu tidak berhenti. Pengukuran yang semakin akurat tidak menunjukkan penyimpangan kecepatan cahaya, tidak ada angin halus yang dapat dideteksi.

Lorentz menyadari bahwa eter menyembunyikan dan mengubah ruang dan waktu sedemikian rupa sehingga tampaknya tidak ada angin eter dan kecepatan cahaya adalah konstan.

Einstein pada tahun 1905 hanya menghilangkan esensi yang tidak perlu dan menciptakan Teori Relativitas Khusus berdasarkan transformasi Lorentz. Jadi eter kehilangan setengah fungsi.

Akhirnya, eter luminiferous mati sebagai tidak perlu sedikit kemudian dengan pengembangan mekanika kuantum, dan itu adalah penemuan dualitas gelombang-partikel pada tahun 1924. Cahaya tidak lagi membutuhkan mediator, gelombang e / m merambat dalam foton itu sendiri.

Cari fisika baru di non-lokalitas

Demikian pula, kami mencari perbedaan antara mekanika klasik dan mekanika kuantum, tetapi agar kami dapat mengonfirmasinya dengan eksperimen dan mencoba menemukan penjelasan.

Ini adalah eksperimen dengan pelanggaran lokalitas. Para ilmuwan lebih dari yakin bahwa dunia adalah lokal (tidak ada interaksi jarak jauh, partikel berkomunikasi satu sama lain menggunakan asisten seperti foton dan boson pengukur lainnya).

Di sisi lain, beberapa hasil mekanika kuantum jelas nonlokal.

Efek nonlokal dari cahaya terpolarisasi

Tidak, kami tidak akan melihat sesuatu yang rumit, seperti paradoks EPR. Untuk merealisasikannya, kita akan menggunakan percobaan yang jauh lebih mudah - yaitu, nonlinier dari efek polarisasi cahaya. Untuk melakukan ini, kita tidak perlu alat atau institusi mega-kompleks. Cukup pergi ke toko peralatan fotografi dan membeli 2 filter terpolarisasi linier. Dan itu dia.

Untuk pengalaman, kami akan menempatkan kedua filter secara paralel satu sama lain dan menyala dengan senter. Jika filter ideal, maka seluruh sinar lampu yang telah melewati filter pertama akan melewati yang kedua tanpa kehilangan. Jika ada pemadaman listrik, maka itu diperhitungkan secara terpisah sebagai koefisien konstan.



Jadi, jika polarisasi filter paralel kedua berada pada sudut relatif terhadap filter pertama (atau sebaliknya), maka koefisien transmisi akhir menurut mekanika kuantum adalah

$$

Yaitu, jika sudutnya nol, maka 100% dari cahaya berlalu, jika 90 ° - lampu benar-benar terhalang - 0% berlalu. Jika sudutnya 45 °, setengah dari balok melewati 50%. Dll



Praktek menunjukkan (hukum Malus ditemukan pada awal abad ke-19) yang sangat sesuai dengan teori.

Dan sekarang yang paling penting:

Jika keputusan dibuat secara individual oleh setiap partikel secara individu tanpa berkomunikasi dengan siapa pun, maka keputusan ini tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan lokalitas.

Jika Anda bisa - teruskan, isi artikel dan dapatkan Nobel Anda!

Apa yang dapat kami jelaskan dengan bantuan lokalitas adalah ketergantungan linier sehingga pada 0 ° melewati 100%, pada 45 ° melewati 50% dan pada 90 ° melewati 0%. Namun, pada sudut LAIN, nilai-nilai tidak konvergen.

Sekarang akan ada orang bijak dan berkata, biarkan foton merasakan sudut polarisasi dan, menurut formula, akan membuang banyak. Taki harus menyulitkan percobaan untuk pertandingan yang lebih tepat: tepat secara individual, tepatnya tanpa komunikasi ...

Non-lokalitas dalam paradoks Einstein-Podolsky-Rosen

Paradoks EPR sendiri mengklaim bahwa adalah mungkin untuk secara simultan mengukur sifat-sifat kuantum dengan melanggar prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang berarti bahwa mekanika kuantum tidak lengkap.

Bohm menyarankan eksperimen untuk memverifikasi paradoks ini dengan bantuan foton atau elektron yang terjerat.



Bayangkan sebuah percobaan di mana 2 elektron tersebar secara linear dari pusat dan keduanya melewati 2 meter putaran paralel.

Untuk memulainya, kita akan mengerti apa yang akan terjadi jika elektronnya biasa saja, tidak terjerat.

Semuanya sederhana. Elektron spin akan melewati meter pertama $$ dalam 50% kasus dan 50% kasus $$ . Melalui yang kedua - sebanyak.

Dan jika kita memutar pengukur, apa hasilnya?
Kami akan mendapatkan rata-rata 50% $$ dan 50% kasus dengan $$ . Sepele.

Sekarang mari kita mempersulit dan mencoba menemukan dependensi.

Beri tahu kami bahwa partikel dengan putaran melewati meter pertama $$ . Jika tidak, abaikan hasil melewati partikel kedua. Pertanyaannya adalah apa yang akan melewati meter kedua jika ternyata yang pertama $$ ? Jelas - dengan probabilitas 50% akan menunjukkan putaran $$ dan dengan probabilitas 50% $$ .

Untuk kenyamanan, kami memperkenalkan indeks korelasi, yang sama dengan modulus dari perbedaan probabilitas kedua opsi:

$$

Korelasi kami adalah nol.

Perangkat memiliki tingkat kebebasan lain: meteran dapat diputar secara independen satu sama lain. Dan apa yang akan terjadi jika sebuah partikel dengan putaran melewati meter pertama $$ dan meter kedua diputar 90 ° relatif terhadap yang pertama. Jelas - rata-rata 50% $$ dan 50% kasus dengan $$ . Dan lagi, korelasinya nol.

Secara umum, ke mana pun Anda pergi, tidak akan ada korelasi.



Tapi, itu menjadi jauh lebih menarik ketika kita mengirim elektron terjerat.

Partikel terjerat sangat sederhana: mereka SELALU memiliki putaran ke belakang relatif satu sama lain.

Jika yang pertama memiliki putaran $$ , maka elektron terjerat kedua tentu memiliki $$ berputar.

Dan jika yang pertama memiliki putaran $$ lalu yang kedua - $$ .
Artinya, korelasi 100%.

Tetapi apa yang terjadi jika kita memutar caliper kedua 90 °? Jika yang pertama memiliki putaran $$ , maka elektron terjerat kedua akan memiliki rata-rata 50% $$ dan 50% kasus dengan $$ . Ternyata korelasinya nol.

Apa yang terjadi jika kita mengaktifkan caliper kedua 45 °? Jika yang pertama memiliki putaran $$ maka elektron yang terjerat kedua akan memiliki peluang 25% $$ dan peluang 75% $$ . 50% korelasi.

Dalam kasus umum, kita dapatkan dari teori dan praktik, tingkat korelasi tergantung pada sudut timbal balik dari spin meter:

$$

Itu, pada kenyataannya, kami mendapat persamaan nonlinier yang sama seperti untuk bagian foton melalui filter.

Anda dapat mencoba menggambarkan nonlinieritas lokal menggunakan parameter tersembunyi, tetapi ketidaksetaraan Bell untuk parameter acak tersembunyi akan dilanggar.

Teori Bell dalam perumusan Clauser-Horn-Shimoni-Holt mengatakan bahwa untuk empat variabel acak, ketidaksetaraan akan selalu benar:

$$

di mana K adalah korelasi tanpa modulus (dan mungkin negatif).



Hanya untuk percobaan ini, ketidaksetaraan akan dilanggar untuk beberapa sudut (mendekati 0 ° dan 90 °), yang berarti mereka tidak dapat dijelaskan dengan parameter tersembunyi acak.

Kesimpulan

Sementara di persimpangan mekanika klasik dan kuantum, klasik kehilangan kering. Dan itu bahkan membuat kita berpikir bahwa kita tidak tahu sesuatu tentang lokalitas alam, jika itu bahkan lokal ...