Около 100 годов назад ученые в первый раз задумались о природе неких необыкновенных параметров света. К примеру, света, исходящего от газов, когда их нагревают в пробирке. Если поглядеть на этот свет через призму, можно увидеть кое-что необыкновенное. Не диапазон, в каком цвета плавненько перебегают один в иной, отражаясь в хрустальном бокале, а ясные полосы, цвета которых не смешиваются, как в радуге. Идет речь о вертикальных лучах света, схожих на карандаши – любой собственного цвета. Но разъяснить настолько странноватое свойство света ученые не могли. Поиски ответов неудачно длилось, пока физик Нильс Бор сначала ХХ века не выдвинул самую невероятную и фантастическую догадку. Бор был убежден, что разгадка ясных линий кроется в самом сердечко материи – структуре атома.
Если подогреть газ в пробирке и поглядеть на исходящий от него свет через призму, вы увидите непересекающиеся вертикальные полосы
Умопомрачительная догадка
По воззрению ученого атомы напоминают крохотные модели Галлактики, потому что электроны вращаются вокруг ядра, подобно планеткам. Но электроны, в отличие от планет, двигаются по одной определенной орбите и ни по какой иной. Бор утверждал, что когда атом греется, электроны приходят в движение и перескакивают с одной орбиты на другую. При всем этом, любой скачок сопровождается выбросом энергии в форме света с определенной длиной волны. Вот откуда взялись те странноватые вертикальные полосы и понятие «квантовый скачок».
В документальном кинофильме National Geographic о квантовой теории, физик Брайан Грин ведает о умопомрачительных свойствах квантового скачка, которые состоят в том, что электрон {перемещается} с одной орбиты сходу на другую, как будто бы не пересекая место меж ними. Как если б Земля в одно мгновенье поменялась орбитами с Марсом либо Юпитером. Бор считал, что из-за странноватых параметров электронов в атоме, они источают энергию определенными, неразделимыми порциями, которые именуются кванты. Конкретно потому электроны могут двигаться строго по определенным орбитам и могут находиться или в одной точке, или в иной, но никак не в центре. В ежедневной жизни мы не сталкиваемся ни с чем схожим.
Если б бейсбольный мяч оказался в 2-ух местах сразу, мы могли бы поверить, что нас околпачивает волшебник. Но в квантовой механике наличие частички в 2-ух местах сразу – это конкретно то, что принуждает нас считать опыт настоящим.
При нагреве атомов электроны начинают перескакивать с одной орбиты на другую.
Каким бы неописуемым ни чудилось предположение Бора, физики достаточно стремительно отыскали огромное количество доказательств в пользу его теории – электроны вправду ведут себя по совсем другим законам, нежели планетки Галлактики либо шарики для пинг-понга. Открытие Бора и его коллег, но, противоречило общеизвестным законам физики и скоро привело к столкновению с мыслями, высказанными Альбертом Эйнштейном.
Квантовая запутанность
Эйнштейн не мог смириться с неопределенностью Вселенной, вытекающей из квантовой механики. Физик считал, что объект существует не только лишь когда за ним наблюдают (как утверждал Нильс Бор), да и все другое время. Ученый писал: «Мне охото веровать, что Луна светит даже когда я на нее не смотрю.» Сама идея о том, что действительность Вселенной определяется когда мы открываем и закрываем глаза казалась ему невообразимой. По воззрению Эйнштейна квантовой теории не хватало чего-то, что обрисовало бы все характеристики частиц, в том числе их местопребывание даже в тот момент, когда за ними не наблюдают. И в 1935 году Эйнштейну показалось, что он отыскал слабенькое пространство квантовой механики. Это было неописуемо странноватое явление, противоречащее всем логическим представлениям о Вселенной – квантовая запутанность.
Квантовая запутанность – это теоретическое предположение вытекающее из уравнений квантовой механики, согласно которому две частички могут запутаться, если находятся достаточно близко друг к другу. Их характеристики при всем этом стают взаимосвязанными.
Но даже если поделить эти частички и выслать в различные концы света, как дает квантовая механика, все они равно могут остаться запутанными и неразрывно связанными. Эйнштейну таковая связь меж частичками казалась неосуществимой, он так ее и именовал – «сверхъестественная связь на расстоянии». Ученый допускал, что запутанные частички могут существовать, но считал, что никакой «сверхъестественной связи на расстоянии» нет. Напротив, все предопределено за длительное время до момента измерения.
Допустим, кто-то брал пару перчаток, поделил их и положил каждую в отдельный чемодан. Потом один чемодан выслали для вас, а 2-ой в Антарктиду. До того момента, пока чемоданы закрыты, вы не понимаете, какая из перчаток там лежит. Но открыв чемодан и найдя в нем левую перчатку, мы со 100% уверенностью узнаем, что в чемодане в Антарктиде лежит правая перчатка, даже если в него никто не заглядывал.
Нильс Бор, в свою очередь, полагался на уравнения, доказывающие, что частички ведут себя как два колеса, которые могут одномоментно связать случайные результаты собственного вращения, даже находясь на большом расстоянии друг от друга. Так кто же прав?
Найти, вправду ли меж запутанными частичками существует «сверхъестественная связь» как меж вращающимися колесами, либо же никакой связи нет и характеристики частиц предопределены заблаговременно, как в случае с парой перчаток, удалось физику Джону Белл. При помощи сложных математических вычислений Белл показал, что если сверхъестественной связи нет, то квантовая механика неверна. Но физик-теоретик также обосновал, что вопросец можно решить, построив машинку, которая создавала и ассоциировала бы много пар запутанных частиц.
Основываясь на инструкциях Белла физик, спец по квантовой механике Джон Клаузер собрал машинку, способную проделывать эту работу. Машинка Клаузера могла определять тыщи пар запутанных частиц и ассоциировать их по весьма почти всем характеристикам. Приобретенные результаты принудили ученого мыслить, что он допустил ошибку. Скоро французский физик Ален Аспе подобрался к самой сущности спора Эйнштейна и Бора.
Ален Аспе – французский физик, спец по квантовой оптике, теории укрытых характеристик и квантовой запутанности.
В опыте Аспе измерение одной частички могло прямо воздействовать на другую лишь в случае, если сигнал от первой частички ко 2-ой прошел бы со скоростью, превосходящей скорость света. Что, как мы знаем, нереально. Таковым образом оставалось лишь одной разъяснение – сверхъестественная связь. Наиболее того, проведенные опыты обосновали, что математическая база квантовой механики верна.
Запутанность квантовых состояний – это действительность.
Выходит, квантовые частички могут быть соединены невзирая на большие расстояния, а измерение одной частички вправду может воздействовать на ее дальную пару, как если б места меж ними никогда не было. Но ответить на вопросец о том как работает эта связь сейчас не может никто.
Квантовая запутанность частиц также не исключает того факта, что когда-нибудь телепортация станет реальностью. Так, ученые уже сейчас телепортируют сотки частиц, о чем подробнее писала моя сотрудник Дарья Елецкая. Как вы думаете, получится ли ученым сделать единую теорию квантовой гравитации? Ответ будем ожидать в комментах к данной статье, также в нашем Telegram-чате.
Источник: