Читать книгу Квантовая Нелокальность и Экстрасенсорика: Научные Гипотезы и Практические Импликации для Телепатии, Ясновидения - Архитектор метазнания - Страница 2

Открытие квантовой сцепленности в первой части поставило перед физиками фундаментальный вопрос: является ли это явление просто кажущимся результатом неполной теории, или же оно отражает глубокое, истинное свойство Вселенной, бросающее вызов нашему классическому пониманию пространства и времени? На протяжении десятилетий этот вопрос оставался предметом философских и теоретических споров, пока Джон Белл не предложил элегантный математический метод, позволяющий экспериментально проверить, должна ли природа быть локально реалистичной. Теорема Белла и последующие эксперименты, подтвердившие ее нарушение, стали, пожалуй, самым значительным открытием в современной физике после самой квантовой механики, окончательно закрепив факт квантовой нелокальности. Это подтверждение имеет прямые и глубокие последствия для гипотез о внесенсорном восприятии.

Локальный реализм и его опровержение

Чтобы понять значение теоремы Белла, необходимо сначала разобраться в том, что она опровергает. До работ Белла большинство классических физиков и, в частности, Альберт Эйнштейн, не могли смириться с контринтуитивными предсказаниями квантовой механики. Эйнштейн, Подольский и Розен (ЭПР) в 1935 году сформулировали знаменитый парадокс, который, по их мнению, демонстрировал неполноту квантовой теории. Они утверждали, что если бы квантовая механика была полной, то мгновенное коррелированное изменение состояния на расстоянии (то самое “жуткое дальнодействие”) нарушало бы принцип локальности, что противоречило бы теории относительности. Их вывод состоял в том, что частицы должны обладать некими “скрытыми переменными” – дополнительными, локальными свойствами, не описанными квантовой механикой, которые определяют их окончательное состояние еще в момент их создания. Если бы эти скрытые переменные существовали, корреляция между удаленными частицами была бы классической, а нелокальность – всего лишь иллюзией, вызванной нашим незнанием этих скрытых параметров.

Скрытые переменные и их ограничения

Суть аргумента ЭПР заключалась в том, что свойства физических систем должны обладать объективной реальностью, то есть существовать независимо от того, измеряем мы их или нет (принцип реализма). Кроме того, они должны подчиняться принципу локальности: никакое влияние не может распространяться быстрее скорости света. Скрытые переменные должны были быть локальными: они должны были формироваться в момент разделения частиц и нести в себе всю необходимую информацию, чтобы избежать мгновенной связи. Таким образом, измерение одной частицы просто выявляло уже существующее свойство, а не создавало его. Например, если бы мы знали цвет двух шаров, которые были созданы как пара, и отправили их в разные концы галактики, то измерение цвета одного шара мгновенно сообщило бы нам цвет другого. Но это не было бы мгновенной связью, поскольку цвет был определен заранее, это была бы классическая корреляция, основанная на предварительной договоренности, или скрытой переменной. Однако Джон Белл показал, что математические ограничения, налагаемые принципами локального реализма, отличаются от предсказаний квантовой механики. Он доказал, что если реальность управляется локальными скрытыми переменными, то сила корреляции между результатами измерений удаленных частиц не может превышать определенное значение.

Неравенства Белла

Джон Белл в 1964 году трансформировал философский спор о полноте квантовой механики в строгую, проверяемую теорему. Он разработал ряд математических соотношений, известных как неравенства Белла (наиболее известным является неравенство Клаузера-Хорна-Шимони-Холта, или ЧХШХ). Эти неравенства устанавливают верхний предел того, насколько сильно могут быть скоррелированы результаты измерений, если в основе реальности лежат принципы локального реализма, то есть если частицы обладают определенными свойствами до измерения, и эти свойства не могут влиять друг на друга быстрее скорости света.

Суть неравенства Белла заключается в следующем: представьте, что у нас есть сцепленная пара частиц (например, фотонов, поляризация которых должна быть антикоррелирована) и два измерительных прибора (Алиса и Боб), которые могут независимо друг от друга выбирать угол измерения из трех возможных. Если локальный реализм верен, то вероятность получения совпадающих результатов при различных комбинациях углов измерения (например, А1 и Б2, или А3 и Б1) должна суммироваться определенным образом. Белл показал, что сумма определенных корреляций, полученных при соблюдении локального реализма, не может превысить определенное число (например, в случае ЧХШХ это число два).

Однако, если квантовая механика верна, и частицы не обладают определенными свойствами до измерения, а их корреляция возникает мгновенно через нелокальную связь, то квантовые предсказания позволяют корреляциям быть сильнее, превышая это классическое число. Квантовая механика предсказывает, что это значение может достигать два корня из двух (примерно две целых восемьдесят две сотых). Таким образом, теорема Белла предложила четкую экспериментальную проверку: если измеренные корреляции превысят классический предел, это означает, что одна или обе предпосылки локального реализма (локальность и/или реализм) должны быть ложными. Физический эксперимент, таким образом, стал философским судьей.

Экспериментальные тесты и их результаты

После теоретического прорыва Белла начался период напряженных экспериментальных проверок. Первая серия экспериментов, проведенная в 1970-х годах, уже показала намеки на нарушение неравенств, но они были омрачены методологическими проблемами, известными как “лазейки”. Решающий прорыв произошел в начале 1980-х годов.

Эксперимент Аспекта

В 1982 году французский физик Ален Аспект и его команда в Парижском университете провели серию экспериментов, которые считаются поворотными. Аспект впервые сумел провести измерения таким образом, чтобы исключить наиболее очевидную “лазейку локальности”. Главной проблемой ранних экспериментов было то, что выбор угла измерения приборами Алисы и Боба происходил до того, как частицы покидали источник. Теоретически, это давало время для скрытой переменной “сообщить” частицам о выборе угла измерения, хотя и косвенно. Аспект же использовал быстро переключающиеся устройства, которые меняли угол измерения после того, как фотоны уже находились в полете и были разделены значительным расстоянием. Это гарантировало, что между моментом, когда Алиса выбрала свой угол, и моментом, когда Боб измерил свою частицу, не хватило времени для передачи сигнала, даже со скоростью света. Результаты Аспекта однозначно продемонстрировали, что корреляции превышают классический предел Белла и точно совпадают с предсказаниями квантовой механики. Нарушение неравенств было статистически неопровержимым, подтверждая, что Вселенная не подчиняется локальному реализму.

Устранение лазеек (loopholes)

Несмотря на успех Аспекта, скептики продолжали указывать на оставшиеся методологические “лазейки”, которые могли бы спасти локальный реализм. Требовались так называемые “эксперименты без лазеек” (loophole-free tests).

Лазейка обнаружения: Эта проблема возникала, когда эксперименты не могли обнаружить все сцепленные частицы. Если бы обнаруженные частицы составляли необъективную, предвзятую выборку, это могло бы исказить статистику в сторону кажущегося нарушения неравенств.

Лазейка локальности: Это была та лазейка, которую пытался закрыть Аспект. Она требовала, чтобы выбор настроек измерения в удаленных точках был пространственно разделен, так чтобы не было физической возможности обмена информацией, даже со скоростью света.

Лазейка свободы выбора: Это наиболее сложная философская лазейка, предполагающая, что выбор настроек измерения самим экспериментатором может быть предопределен некими общими, скрытыми факторами во Вселенной (супердетерминизм).

Лишь в середине 2010-х годов, благодаря значительному прогрессу в квантовой оптике и криогенной технике, были проведены эксперименты, которые смогли одновременно закрыть все основные лазейки. В 2015 году несколько независимых групп, включая группу Рона Хенсена в Делфте, провели эксперименты, которые использовали реальные физические расстояния и высокую эффективность детекторов, одновременно закрыв лазейки локальности и обнаружения. Эти окончательные тесты подтвердили: квантовая нелокальность – это не гипотеза, а доказанный факт о структуре физической реальности.

Значение нелокальности для передачи информации

Подтверждение нелокальности казалось бы идеальным основанием для объяснения телепатии: если две частицы могут мгновенно коррелировать, почему не могут мгновенно коррелировать два сознания? Однако здесь возникает ключевое физическое ограничение, известное как теорема о “no-communication” (запрет на передачу сигнала).

Теорема о “no-communication”

Несмотря на то что корреляции между сцепленными частицами являются мгновенными, физики доказали, что этот эффект нельзя использовать для передачи классической информации (сообщений, которые можно закодировать, например, в виде нулей и единиц) быстрее скорости света. Этот запрет является краеугольным камнем квантовой механики, обеспечивающим ее совместимость со специальной теорией относительности.

Почему нельзя передать сигнал: когда Алиса измеряет свою частицу, она мгновенно фиксирует состояние Боба. Но, согласно квантовой механике, результат измерения Алисы является фундаментально случайным и вероятностным. Алиса не может выбрать результат своего измерения; она не может заставить свою частицу коллапсировать в заранее заданное состояние (“вверх” или “вниз”), чтобы передать Бобу “единицу” или “ноль”. Она может только измерить то, что получилось. Боб, измеряя свою частицу, получит результат, который коррелирован с результатом Алисы. Но если Боб смотрит только на свои результаты, он видит абсолютно случайную последовательность, которая статистически неотличима от любого другого случайного потока данных. Только после того, как Алиса и Боб обменяются своими классическими протоколами измерений (что требует времени, ограниченного скоростью света), они могут сравнить свои данные и обнаружить мгновенную корреляцию, которая превышает классические пределы. Таким образом, хотя корреляция нелокальна, ее обнаружение и использование для передачи информации остается локальным. Квантовая сцепленность передает не информацию, а корреляцию.

Квантовые корреляции против квантовой связи

Это различие критически важно для экстрасенсорных гипотез. Если телепатия – это форма мгновенной передачи информации (например, “Я думаю о яблоке, и ты это мгновенно знаешь”), то она, по-видимому, нарушает теорему о запрете на передачу сигнала и, следовательно, специальную теорию относительности. Если же телепатия – это мгновенная синхронизация или корреляция двух сознаний (например, “В момент, когда я испытываю сильный эмоциональный всплеск, твое сознание синхронизируется с этим состоянием”), то это не нарушает теорему о запрете, поскольку сама корреляция не является кодированным сигналом.

В контексте сознания, некоторые теоретики предполагают, что сознание может обладать способностью, которая выходит за рамки того, что мы понимаем под “классическим измерением”. Возможно, сознание способно не только вызывать коллапс, но и уникальным образом “считывать” или “формировать” квантовые состояния таким образом, что это обходит ограничения, налагаемые принципом случайности. Однако, пока это остается чистой спекуляцией, которая требует либо пересмотра теоремы о запрете на передачу сигнала, либо принятия того факта, что телепатия на основе нелокальности может быть только передачей неструктурированных, случайных или вероятностных состояний. Нелокальность делает мгновенную связь возможной по физическим законам, но не делает возможным передачу кодированного сообщения по физическим законам.