Читать книгу Тайны и парадоксы квантовой физики. Книга без формул - - Страница 7

Без сомнения, эта странность микромира является одной из самых интересных загадок природы, открытых человеком за последние десятилетия.

Давайте вначале проясним для себя вопрос, какие частицы называются запутанными: это элементарные частицы, имевшие в своей истории некоторое общее взаимодействие друг с другом, в результате которого их поведение стало взаимозависимым.

Фактически необходимо, чтобы было определено (например, благодаря их общему происхождению) какое-то общее свойство всех этих частиц. Физики готовят запутанные частицы специальным образом, но делают это уже вполне уверенно.

Для того чтобы описать странности, с которыми мы сталкиваемся, столкнувшись с запутанностью, дадим слово профессору физики и математики Корнельского университета, известному популяризатору науки, Брайану Грину:

«Пары должным образом подготовленных частиц – они называются запутанными частицами – выбирают свои характеристики НЕ независимо друг от друга. Они уподобляются паре магических игральных костей, одна из которых бросается в Атлантик-Сити, а другая – в Лас-Вегасе; на каждой из игральных костей случайным образом выпадает то или иное число, но эти числа каким-то непостижимым образом оказываются равными. Запутанные частицы действуют аналогично, за исключением того, что им не нужна магия. Запутанные частицы, даже когда они пространственно разделены, не действуют автономно…»1

Иными словами, если вы возьмете два запутанных фотона и сделаете что-то с первым (например, измерите его), то второй фотон это мгновенно «почувствует». Мгновенно в данном случае означает именно мгновенно – скорость их взаимодействия будет бесконечной! Фактически это выглядит так, что частицы, разделенные пространством, являются единым целым. Б. Грин пишет об этом так: «Хотя два фотона пространственно разделены, но между ними существует фундаментальная связь в силу их общего происхождения. Хотя фотоны удалились друг от друга и стали пространственно разделенными, но их связывает общая история; даже на удалении друг от друга они составляют часть одной физической системы. Поэтому на самом деле это не акт измерения одного фотона вынуждает или заставляет другой удаленный фотон принимать идентичные характеристики. Скорее, фотоны столь тесно связаны, что можно и нужно считать их – хотя они пространственно разделены – частями одной физической сущности. Так что можно сказать, что акт измерения единой сущности – сущности из двух фотонов – воздействует на эту сущность, т. е. затрагивает оба фотона одновременно»2.

На какое расстояние могут быть разделены запутанные фотоны? Существующие эксперименты сейчас показывают наличие четкой связи на расстоянии более ста километров3. Однако ученые уверены, что эта связь будет работать и на расстоянии в сотни световых лет.

В последующих параграфах, когда мы будем рассматривать эксперимент с квантовым ластиком, я покажу явление запутанности наглядно. Пока же, говоря о запутанности, необходимо подчеркнуть, что она ломает самые фундаментальные представления человека об окружающей реальности. Мы привыкли думать, что одно из основных свойств пространства состоит в том, что оно разделяет и разграничивает объекты. Однако получается, что это не так. Как уже было сказано, микрообъекты могут быть разделены гигантским расстоянием и все же не иметь полностью независимого существования.

Продолжаем цитировать Б. Грина: «Квантовая связь может объединять их, делая характеристики одного из них обусловленными характеристиками другого. Пространство не разделяет такие запутанные объекты. Пространство не помогает преодолеть эту взаимную связь. Пространство, даже гигантский объем пространства, не может ослабить их квантово-механическую взаимную зависимость»4.

Как, благодаря чему осуществляется эта непостижимая связь между частицами, которая реализует рассмотренную нами запутанность? Как запутанные частицы вначале устанавливают и далее поддерживают друг с другом связь? Какова физика и принципы действия поля (?) или среды (?), самой материи (?), чего-то, что стоит «над материей» (?) которое в этом принимает (?) участие?

Согласитесь, когда рассуждаешь о второй странности микромира, в голову опять приходят мысли о существовании некоторого «нечто», некого «куратора» запутанных электронов и фотонов, благодаря которому они не только мгновенно информируются о воздействии, произведенном на любые другие, запутанные с ними частицы, но и так же быстро меняют свои физические свойства.

Пока на все эти вопросы ответа нет, данная странность микромира так же продолжает будоражить умы ученых всего мира. Ну а нам надо идти дальше – как уже было сказано, запутанность частиц приводит к ощущению того, что частицы обмениваются информацией с мгновенной скоростью. Как это может происходить? Рассмотрим это в следующем параграфе.