суббота, 25 февраля 2017 г.

На квантовом уровне будущее управляет прошлым

Стараюсь максимально просто объяснить чтобы и самому понять.

В опыте Томаса Юнга 1803 года фотоны света пролетали через одну или две щели в преграде и оставляли след на экране. При пролете через одну щель фотоны оставляют одну полоску на экране напротив щели. А, при пролете через две щели фотоны проявляют себя как волна, потому что на экране возникает так называемая "интерференционная картина", которая может возникать при наложения двух волн одинаковой частоты, исходящих из 2-х точек (или щелей). Она представляет собой чередование ярких и светлых полос.


Яркие полосы там где гребни волн налагаются друг на друга, а темные - где верхний гребень одной волны налагается на нижний гребень другой (противофаза).

Тогда ученые поняли впервые, что фотон - волна. Давно это было. Позже тоже самое выяснилось и о электроне и многих других частицах.

Чтобы в этом точно убедиться, этот опыт, по мере развития техники, усовершенствовали до такой степени, что смогли стрелять не пучком электронов, а отдельными электронами. И оказалось, что каждый отдельный электрон создавал на экране интерференционную картину, как будто, он - волна.

Все бы было так просто, если бы кому-то не пришло в голову понаблюдать, через какую из 2 щелей пролетел каждый электрон. И под наблюдением, к изумлению ученых, на экране появились две полоски (то есть, электроны вели себя как частицы - каждый раз пролетали только через одну щель).

Что значит "наблюдать"? Это значит, возле каждой щели ставился специальный датчик, который подавал сигнал, если именно через его щель пролетала частица.

Получается 2 возможных варианта объяснения:
1. "Мистический": Поведение электрона зависит от того, ведется ли за ним наблюдение или нет. 
2. "Естественный": на электрон влияет то техническое устройство ("датчик"), которое фиксирует, через какую щель пролетает частица.
К еще большему удивлению ученых выяснилось, что результат одинаков для разных видов датчиков, точнее, для разных технологий наблюдения и для разных частиц. То есть, любое наблюдение одинаково влияет на поведение. Независимость от способа наблюдения усиливала подозрение в пользу мистического варианта объяснения как будто важен сам факт наблюдения, а не влияние прибора.

Чтобы разобраться с этим, решили усложнить опыт так, чтобы полностью исключить влияние датчика. Каким образом? Поставили эксперимент так, чтобы датчик пролета частицы через щель срабатывал ПОСЛЕ того, как частица уже проявила себя либо как частица, либо как волна, оставив соответствующий след на экране.

И вот именно тут произошло подтверждение мистического объяснения. Оказалось, будущие действия влияли на прошлые события. Если показания с датчика считывались после прилета частицы на экран, то оказывалось, что частица не вела себя как волна. А если не считывались - то на экране оставался след от волны.

Этот вариант эксперимента называется "Эксперимент с отложенным выбором". Потому что вы на будущее переносите решение считывать ли информацию о том, через какую щель летела частица, или не считывать.

Вот об этом из Википедии https://goo.gl/iJrYUv :
Основной результат эксперимента заключается в том, что не имеет значения, был процесс стирания выполнен до или после того, как фотоны достигли экрана детектора (и заявили о себе либо как частица либо как волна)
В пользу того, что на результат влияет сам факт наблюдения, а не наличие физического датчика, говорит то, что самые выдающиеся нобелевские физики 20 века Эйнштейн, Бор и другие много обсуждали это явление. Если бы всё упиралось в обычное физическое влияние детектора, никто бы не удивился, и говорить было бы не о чем. Напротив, ученые повыдвигали много сложных теорий по объяснению феномена. Точнее, по законам микромира на основании открытого феномена, при котором будущее наблюдение как-то влияет на прошлое событие. В частности, Эйнштейн так выразился:
«Вы действительно верите в то, что Луны нет на небе, пока мы не взглянем на неё?»
***

А теперь подробнее. Как технически проводится эксперимент? 

Каким образом можно установить датчик, до которого частица долетит после того, как она уже прилетела на экран? Разве такое возможно? Раз прилетела на экран, то, дальше никуда не летит.

Для начала надо познакомиться с важнейшим понятием квантовой механики "запутанная пара". Это 2 частицы, которые появились в результате одного события, и, находясь на любом расстоянии друг от друга, обладают взаимосвязанными свойствами таким образом, что изменения какого-либо параметра одного члена запутанной пары очень быстро влияют на этот же параметр другого фотона, даже, если он находится на другом краю вселенной.

Что такое "очень быстро"? Это, по крайней мере, в 100 000 раз быстрее скорости света!!! (А, возможно, эта скорость передачи информации внутри запутанной пары вообще ... бесконечна!!! Просто у науки пока нет инструментов для измерения таких скоростей). 

Когда было открыто существование таких связанных между собой пар частиц, появилась возможность для "эксперимента с отложенным выбором": одна частица оставляет след на экране, (она называется "сигнальная частица"), а другая продолжает лететь в другом направлении в сторону датчика-указателя щели, через которую летит частица. Это называется "холостая частица".

И вот что заметили экспериментаторы. Если удаленный датчик на пути холостой частицы был включен, то, в экспериментах всегда оказывалось, что сигнальная частица оставила след на экране, как след от частицы, а не от волны. А если он не был включен, то, на экране был след волны.

Напоминаю, до экрана частица долетает раньше, чем до датчика. Но, долетев до экрана в лаборатории на Земле, она уже "знает" будет ли включен датчик, даже если он стоит на Луне. В этом заключается мистическое объяснение эксперимента.

Сразу возникает желание включить или выключить датчик после того, как частица уже прилетела на экран. Но, это не возможно. Поскольку датчик стоит в этом эксперименте дальше экрана, то любой сигнал на его включение будет идти некоторое время со скоростью не выше скорости света, и наша команда дойдет до него в идеальном случае одновременно с фотоном, а в реальности всегда хотя бы на мгновение позже. Так что, повлиять на датчик после того, как сигнальная частица достигнет экрана, но, раньше, чем долетит до датчика холостой фотон, не возможно, пока мы не научимся превышать скорость света.

***

Теперь не важные, но, любопытные технические детали эксперимента.

В начале полета частицы её помечают определенным образом. То есть, вместо датчика, на пути полёта частиц устанавливается постановщик меток на частицу (или "маркировка"). И тогда, будучи помеченной, она оставляет на экране точечный след, как частица. А, если на пути полета к экрану с этой же частицы снять уже поставленную метку (стереть "квантовым ластиком"), после чего нельзя определить, через какую щель пролетел сигнальный фотон, то, эта частица оставит на экране след, как волна (интерференционная картина).

(Иностранное слово "Ластик" - это аналог стирательной резинки, то есть, средство удаления информации).

Данные стираются квантовым методом. Это называется "Эксперимент квантового ластика".

А теперь самое интересное. У этого эксперимента есть вариант с возможностью удалить информацию "после того как" фотон достигнет экрана. И о чудо! Выяснилось, что если метку стереть уже "после того как", то, это стирание влияет на след на экране, оставленный ранее! То есть, будущее действие повлияло на прошлое событие.

Этот вариант эксперимента называется "Эксперимент квантового ластика с отложенным выбором".

***

Как создается запутанная пара фотонов? В начале, фотон пропускается через кристалл бета-бората бария (BBO), который преобразует единичный фотон в пару запутанных фотонов пониженной частоты, сигнальный и холостой, которые летят в разные стороны.

***

Последний технический вопрос. Каким образом ставится и снимается метка с частиц? 

Это зависит от каждого типа частиц. Например, фотоны имеют поляризацию. Перед каждой прорезью в двухщелевой пластине помещается поляризатор, выполняя поляризацию по часовой стрелке для света, проходящего через одну щель, и против часовой стрелки для света, проходящего через другую щель. Эта поляризация регистрируется на датчике, "маркируя" таким образом фотоны и разрушая интерференционную картину. 

Наконец, линейный поляризатор устанавливается на пути первого запутанного фотона из пары, придавая ему диагональную поляризацию. Запутанность гарантирует дополнительную диагональную поляризацию у второго фотона, который проходит через двухщелевую пластину. Это нивелирует влияние круговых поляризаторов: каждый фотон будет давать смесь света, поляризованного по часовой стрелке и против неё. Следовательно, второй детектор больше не может определить, какой именно путь был выбран, и интерференционная картина восстанавливается.

***

Этот эксперимент провели австралийские физики в 2015 году. Их краткий отчет на английском языке на официальном сайте австралийского национального университета тут

https://www.anu.edu.au/news/all-news/experiment-confirms-quantum-theory-weirdness
Common sense says the object is either wave-like or particle-like, independent of how we measure it. But quantum physics predicts that whether you observe wave like behavior (interference) or particle behavior (no interference) depends only on how it is actually measured at the end of its journey. This is exactly what the ANU team found.
Перевод на русский, например, тут

https://chert-poberi.ru/interestnoe/avstraliyskie-fiziki-dokazali-illyuzornost-byitiya-7-foto.html 

Вот тот же главный абзац по русски:
Согласно общей логике, объект должен быть либо частицей, либо волной по своему происхождению, а, следовательно, не имеет значение, кто проводит измерения либо наблюдения за объектом, поскольку его природа от этого не изменится. Но, согласно квантовой теории, результат зависит от того, как объект измеряли в конце его пути. И группа австралийских физиков в ходе своего эксперимента нашла доказательства того, что все происходит именно так.
Стоит отметить, что последнюю публикацию на русском сделала некая Карина, не верящая в мистику, и, потому, в конце перевода, она от себя добавила:
От себя отмечу, что таким макаром наука скоро превратиться в религию, где существование божества станет доказанным
Обычный и явно очень глупый обыватель, как неоднократно было подчёркнуто в статье, не сможет провести подобный эксперимент, во — первых потому что очень глуп, во-вторых, потому что у него нет необходимого оборудования, а в-третьих, потому что поведение этого атома никак не объясняет бредовые выводы этой научно-религиозной организации. 
У меня нет никаких познаний в физике, тем не менее, я считаю что перед нами новый вид научной пропаганды цель которой — уничтожение настоящей науки.
Вот подобные ей высокомерные наглецы считают себя умнее не только обывателей, верящих в сверх естественное, но, и умнее ученых, проведших этот эксперимент. Эти мерзавцы обычно утверждают, что во всякую мистику верят только неграмотные простые обыватели, а вот великие грамотные признанные ученые никогда в такое не верят. И вот она убедилась, что и ученые верят. И что она признала факт? Хренушки! Мания величия. Только я права! Все кругом пидосары, одна я - всевеликая Графиня Монте-Кристо!

***

Вот вопрос, который я буду задавать специалистам:
Здравствуйте!
Если стирать метку с "холостого" фотона запутанной пары ПОСЛЕ того как его "сигнальный" фотон уже долетел до детектора, то, восстановится интерференционная картина, которую создает сигнальный фотон?
Подробности тут http://levhudoi.blogspot.com/2017/02/kvant.html
Если отвечают "ДА", то будущее управляет прошлым. Если нет, то не управляет. Но, правильный ответ "ДА". Это результат эксперимента. Но, не порядочным ученым не нравится сам факт влияния будущего на прошлое, и они будут словоблудить, признавая-отрицая одно и тоже.

Я одного такого молодого русского физика вызвал на публичную дискуссию. Публично он отказался, а в личной переписке ходил по кругу, то признавая, то отрицая то, что признавал и постоянно меня унижал всякими намеками на мою тупость и суеверие. 

***

Лев Худой в ВКФБОКЖЖ

9 комментариев:

  1. (несколько раз отправлял этот комментарий, но он не отображается почему-то)
    Я таки разобрался с этим майндфаком. Как обычно, понадобилась только википедия да немного здравого смысла.
    Основная статья -- описание эксперимента "квантового стирания данных":
    https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_eraser_experiment
    Этот эксперимент исследует "квантовую запутанность" -- явление, которое я лично для себя объяснить не в состоянии. Суть его в том, что если фотон пустить через специальный кристалл, то из кристалла выйдет уже два фотона, притом так, что если что-то сделать с одним фотоном, то внезапно этот же эффект испытает и второй. Как и почему -- сам не знаю. Один фотон сразу идёт в датчик, второй идёт к парной щели, а после неё -- к датчику.
    У каждой электромагнитной волны есть поляризация (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD), для образования интерференционной картины она должна быть одинаковой у всех фотонов, не важно, идут они пучком или последовательностью. Так вот, если одному запутанному фотону поляризацию изменить в одну сторону, а второму в равной мере -- в другую, то интерференция восстановится.
    ВСЁ. Больше ничего в этом эксперименте нет.

    Есть, однако, другой эксперимент -- "Квантовое стирание данных отложенного выбора" (https://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_choice_quantum_eraser). Он использует ту же установку, но отвечает на другой вопрос. Предположим, что если фотону не мешать при прохождении через пару щелей, то он ведёт себя, как волна, а если помешать -- то как частица. Так вот, эксперимент показал, что фотон когда угодно проявляет свойства и того, и другого.

    Сами видите, что из этих экспериментов раздули впоследствии

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо.
      1. Как с Вами связаться?
      2. "Один фотон сразу идёт в датчик, второй идёт к парной щели, а после неё -- к датчику"
      -Вы уверены? Может быть, а после неё -- не к датчику, а на экран? Пивеите цитату на английском с этой фразой.

      3. "эксперимент показал, что фотон когда угодно проявляет свойства и того, и другого" - нужна цитата на английском.




      Удалить
    2. 1) Связаться можно через гугл, если что (думаю, догадаетесь)

      2) Именно к датчику:
      "One photon goes directly to a detector, while the second photon passes through the double-slit mask to a second detector. Both detectors are connected to a coincidence circuit, ensuring that only entangled photon pairs are counted. A stepper motor moves the second detector to scan across the target area, producing an intensity map. This configuration yields the familiar interference pattern."
      Плюс по ссылке есть схема эксперимента

      3) Вот:
      "If a photon in flight is interpreted as being in a so-called "superposition of states", i.e. if it is interpreted as something that has the potentiality to manifest as a particle or wave, but during its time in flight is neither, then there is no time paradox. This is the standard view, and recent experiments have supported it."

      Что-нибудь ещё?

      Удалить
    3. Если стирать метку с "холостого" фотона запутанной пары ПОСЛЕ того как его "сигнальный" фотон уже долетел до детектора, то, восстановится интерференционная картина, которую создает сигнальный фотон?

      Удалить
    4. Заходите:
      https://vk.com/common_mind
      Там немного застопорилось, но готовится сборка по квантовой механике. Ключом оказался математический смысл волновой функции

      Удалить
    5. (почему-то не отправилось, пробую ещё раз)
      Заходите сюда:
      https://vk.com/common_mind
      Через некоторое время подготовлю сборку по квантовой механике

      Удалить
    6. 1.У меня уже включена премодерация.
      2. Если стирать метку с "холостого" фотона запутанной пары ПОСЛЕ того как его "сигнальный" фотон уже долетел до детектора, то, восстановится интерференционная картина, которую создает сигнальный фотон?


      Удалить
  2. Есть ряд неточностей.
    1) В экспериментах, упоминаемых в статье, фотоны метились поляризаторами, находящимися по обе стороны от щелей. Детектор улавливал поляризацию. После того, как пролетели тысячи частиц, результаты обрабатывались компьютером: где были частицы с какой поляризацией и каково общее распределение частиц. Для других частиц типа электронов способы пометки другие.
    2) Правильная формулировка той околонаучной гипотезы звучит так: "На поведение фотонов влияет факт получения нами информации о них". Более правильная гипотеза звучит так: "Поскольку единственный способ узнать, как ведёт себя конкретный фотон, -- это изменить его поведение, то наши попытки исследования поведения частиц вынужденно меняют его".
    3) Один фотон может пролететь как угодно. Даже если должна быть интерференционная картина, он всё равно может прилететь на место, характерное для отсутствия интерференционной картины, и наоборот. Есть интерференционная картина или нет -- решается после того, как эксперимент прошли тысячи фотонов. Тысячи с проставленными метками и тысячи с проставленными, а затем стёртыми метками.
    4) В связи с этим эксперимент с "отложенным выбором" не может показать, меняется ли место попадания первого запутанного фотона после того, как до датчика долетел второй. Он просто показывает, что если перед вторым датчиком стирать метки, то на первом датчике начинает проявляться интерференционная картина. Остальное додумывает интерпретатор эксперимента. Кстати, люди, проводившие эксперимент по отложенному стиранию меток, интерпретировали результат так: фотон всегда проявляет свойства и частицы, и волны.

    А вот квантовая запутанность -- да, это большая загадка природы, которую я объяснить для себя не могу

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. в следующий раз старайтесь отделять абазацы пустыми строками иначе не возиожно понять простыню длинного текста. Вот так:

      Есть ряд неточностей.

      1) В экспериментах, упоминаемых в статье, фотоны метились поляризаторами, находящимися по обе стороны от щелей. Детектор улавливал поляризацию. После того, как пролетели тысячи частиц, результаты обрабатывались компьютером: где были частицы с какой поляризацией и каково общее распределение частиц. Для других частиц типа электронов способы пометки другие.

      2) Правильная формулировка той околонаучной гипотезы звучит так: "На поведение фотонов влияет факт получения нами информации о них". Более правильная гипотеза звучит так: "Поскольку единственный способ узнать, как ведёт себя конкретный фотон, -- это изменить его поведение, то наши попытки исследования поведения частиц вынужденно меняют его".

      3) Один фотон может пролететь как угодно. Даже если должна быть интерференционная картина, он всё равно может прилететь на место, характерное для отсутствия интерференционной картины, и наоборот. Есть интерференционная картина или нет -- решается после того, как эксперимент прошли тысячи фотонов. Тысячи с проставленными метками и тысячи с проставленными, а затем стёртыми метками.

      4) В связи с этим эксперимент с "отложенным выбором" не может показать, меняется ли место попадания первого запутанного фотона после того, как до датчика долетел второй. Он просто показывает, что если перед вторым датчиком стирать метки, то на первом датчике начинает проявляться интерференционная картина. Остальное додумывает интерпретатор эксперимента. Кстати, люди, проводившие эксперимент по отложенному стиранию меток, интерпретировали результат так: фотон всегда проявляет свойства и частицы, и волны.

      А вот квантовая запутанность -- да, это большая загадка природы, которую я объяснить для себя не могу

      Удалить

Просьба указывать ссылки на ваши профили в соцсетях, чтобы я мог с Вами связаться и обсудить, если ваш комментарий окажется важным.

Матюки и оскорбления по нац. признаку запрещены, потому что из-за них гугл отключает рекламу и я ничего не зарабатываю. Если хотите материться - пишите мне в соцсетях