Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени

Давайте и мы в несчетный раз проследуем по схеме рассуждений команды теоретиков Великого Физика. Итак, возьмем две микрочастицы и назовем их для образности А — Алиса и Б — Боб. Пусть данные квантовые объекты рождаются в одной точке, а затем разлетаются в разные стороны. В момент рождения ни у одной из частиц не определены координата и импульс, но в силу закона сохранения импульса сумма их импульсов в любой последующий момент времени равна нулю (как до рождения частиц). Теперь любое измерение координатного местоположения Алисы приведет к коллапсу ее волновой функции, и в тот же момент «схлопнется» и волновая функция Боба, поскольку его координаты автоматически уточняются через данные Алисы! Если волновая функция полностью характеризует частицу, то, значит, с Бобом действительно что-то произойдет, а ведь измерение проводилось над Алисой, которая могла быть в этот момент очень далеко от Боба, даже на другом краю Метагалактики! Это напоминает мистическую магию — Алиса дергает за невидимую ниточку, и где-то во Вселенной возникает улыбающийся Боб! В этом и заключается парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена или, сокращенно, ЭПР-парадокс.

Игральные кубики квантовой вероятности

Философия успокоения Гейзенберга — Бора (или религия?) так тонко придумана, что предоставляет верующему до поры до времени мягкую подушку, с которой его не так легко спугнуть. Пусть спит… Большой первоначальный успех квантовой теории не может заставить меня поверить в лежащую в основе всего игру в кости.

Альберт Эйнштейн

Модель редукции (коллапса) волновой функции

Акт измерения в квантовой механике мгновенно изменяет волновой вектор. Эта странная операция называется коллапсом волновой функции или редукцией волнового пакета. Однако все дело в том, что уравнение Шрёдингера просто не имеет подобных «разрывов» в своих решениях. Так что же происходит с волновой функцией в процессе измерения и как эти процессы описать на языке квантовой механики?

Эксперименты по проверке ЭПР-парадокса

Лазеры возбуждают в вакуумной камере отдельные атомы, испускающие при этом фотоны — кванты электромагнитного излучения. Фотоны разлетаются в противоположных направлениях, путешествуя внутри многометрового световода. После поляризаторов они попадают на фотодетекторы. Согласно квантовой механике, должна существовать тонкая корреляция между поляризациями разлетающихся фотонов, что, в общем, и подтвердили последующие эксперименты.

ПАРАДОКС ЭЙНШТЕЙНА — ПОДОЛЬСКОГО — РОЗЕНА

При анализе эксперимента Эйнштейн, Подольский, Розен полагали, что два различных измерения над одной частью квантовой системы не могут привести к различным состояниям второй составляющей в силу отсутствия взаимодействия между ними. Это гипотетическое свойство квантовых систем получило впоследствии название локальности (то есть разделимости на независимые части). Альтернативную точку зрения, согласно которой «в результате двух различных измерений, произведенных над первой системой, вторая система может оказаться в двух различных состояниях…», исследователи отвергли.

Одно из объяснений ЭПР-парадокса возникло сразу же после выхода в свет статьи Эйнштейна, Подольского и Розена. Так, в полном соответствии с концепцией волновой функции ЭПР-коррелированные частицы могут характеризоваться одной общей волновой функцией. Поэтому в момент измерения над одной частицей действительно меняется как общая волновая функция обеих частиц, так и соответствующий квантовый объект — две коррелированные частицы. Затем обсуждение перешло на свойства разделенных квантовых систем и их критические параметры. Одним из первых с обширными комментариями к работе Эйнштейна выступил Нильс Бор. Через три месяца на страницах того же журнала он провозгласил, что мысленный эксперимент ЭПР не отменяет соотношения неопределенностей и не создает никаких препятствий для применения квантовой механики.