ცხოვრება

ყველაფერი, რაც თქვენ უნდა იცოდეთ ბელის თეორემის შესახებ

ყველაფერი, რაც თქვენ უნდა იცოდეთ ბელის თეორემის შესახებ

ბელის თეორემა შეიმუშავა ირლანდიელმა ფიზიკოსმა ჯონ სტიუარტ ბელმა (1928-1990), როგორც საშუალების შემოწმების იმის შესახებ, არის თუ არა ნაწილაკების ათვისებასთან დაკავშირებული ნაწილაკები, რომლებიც ინფორმაციულ ინფორმაციას ატარებენ უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარე. კერძოდ, თეორემა ამბობს, რომ ადგილობრივი ფარული ცვლადების არცერთ თეორიას არ შეუძლია კვანტური მექანიკის ყველა პროგნოზის გათვალისწინება. ბელი ამ თეორემას ამტკიცებს ბელის უთანასწორობის შექმნის გზით, რაც ექსპერიმენტის საშუალებით ჩანს კვანტური ფიზიკის სისტემებში დარღვევებით, რითაც ამტკიცებს, რომ ადგილობრივი დამალული ცვლადის თეორიების ცენტრში არსებული გარკვეული იდეა ყალბია. საკუთრება, რომელიც ჩვეულებრივ შემოდგომაზე მოდის, ადგილობრივია - მოსაზრება, რომ ფიზიკური ზემოქმედება უფრო სწრაფად არ მოძრაობს, ვიდრე სინათლის სიჩქარე.

კვანტური აწყობა

იმ სიტუაციაში, როდესაც თქვენ გაქვთ ორი ნაწილაკი, A და B, რომლებიც უკავშირდება კვანტურ ათვისებას, მაშინ A და B თვისებები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. მაგალითად, A- ს გადატრიალება შეიძლება იყოს 1/2, ხოლო B- ის წვერი შეიძლება იყოს -1/2, ან პირიქით. კვანტური ფიზიკა გვეუბნება, რომ სანამ გაზომვები არ გაკეთდება, ეს ნაწილაკები შესაძლო მდგომარეობების სუპერპოზიციაშია. A- ის წვერი არის 1/2 და -1/2. (იხილეთ ჩვენი სტატია შროდიინგერის კატის აზროვნების ექსპერიმენტის შესახებ მეტი ამ იდეის შესახებ. A და B ნაწილაკების ეს კონკრეტული მაგალითი აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის პარადოქსის ვარიანტია, რომელსაც ხშირად EPR პარადოქსი ეწოდება.)

ამასთან, A– ს წონის გაზომვისთანავე, თქვენ იცით, რომ B– ის დაწნული ღირებულება უშუალოდ მისი გაზომვის გარეშე გჭირდებათ. (თუ A აქვს spin 1/2, B– ს ტრიალი უნდა იყოს -1/2. თუ A აქვს spin –1/2, B– ს ტრიალი უნდა იყოს 1/2. სხვა ალტერნატივა არ არსებობს.) სხვა რიცხოვნობა არ არსებობს.) ბელის თეორემის გული არის ის, თუ როგორ ხდება ეს ინფორმაცია კომუნიკაცია A ნაწილაკიდან B ნაწილაკზე.

ბელის თეორემა სამსახურში

ჯონ სტიუარტ ბელმა თავდაპირველად შემოგვთავაზა იდეა ბელის თეორემის შესახებ 1964 წელს გამოქვეყნებულ ნაშრომში "აინშტაინის პოდოლსკის როზენის პარადოქსის შესახებ". მისი ანალიზისას მან ჩამოაყალიბა ფორმულები, სახელწოდებით Bell უთანასწორობა, რომლებიც სავარაუდოა იმის შესახებ, თუ რამდენად ხშირად უნდა იყოს ნაწილაკების A და B ნაწილაკების წვერი ერთმანეთთან დაკავშირებული, თუ ნორმალური ალბათობა (კვანტური აურზაურის საწინააღმდეგოდ) მუშაობდა. ეს ბელის უთანასწორობა ირღვევა კვანტური ფიზიკის ექსპერიმენტებით, რაც იმას ნიშნავს, რომ მისი ერთ-ერთი ძირითადი ვარაუდი სიცრუე იყო და მხოლოდ ორი ვარაუდი იყო, რომლებიც ჯდება კანონპროექტს - ან ფიზიკური რეალობა ან ადგილობრივი ვერ ხდებოდა.

იმის გასაგებად, თუ რას ნიშნავს ეს, დაბრუნდით ზემოთ აღწერილი ექსპერიმენტი. თქვენ გაზომეთ ნაწილაკების A- ის სპინტი. შედეგი შეიძლება იყოს ორი სიტუაცია - B ნაწილაკს B დაუყოვნებლივ აქვს საპირისპირო წვეტი, ან ნაწილაკი B კვლავ არის შტატების სუპერპოზიციაში.

თუ B ნაწილაკზე დაუყოვნებლივ იმოქმედებს A ნაწილაკის გაზომვა, მაშინ ეს ნიშნავს, რომ ირღვევა ადგილობრივი ვარაუდი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორღაც მიიღო "მესიჯი" A ნაწილაკიდან ნაწილაკზე B მომენტალურად, მიუხედავად იმისა, რომ მათ დიდი მანძილის გამოყოფა შეუძლიათ. ეს ნიშნავს, რომ კვანტური მექანიკა აჩვენებს არაქართველთა ქონებას.

თუ ეს მყისიერი "მესიჯი" (ე.ი. არა-ლოკალიზაცია) არ მოხდა, მაშინ ერთადერთი სხვა ვარიანტია, რომ ნაწილაკი B კვლავაც იყოს შტატების სუპერპოზიციაში. შესაბამისად, ნაწილაკების B- ის მობრუნების გაზომვა უნდა იყოს სრულიად დამოუკიდებელი A ნაწილაკების გაზომვისაგან, და ბელის უთანასწორობა წარმოადგენს იმ პროცენტის იმ პერიოდს, როდესაც A და B– ის დაძაბვები უნდა იყოს დაკავშირებული ამ სიტუაციაში.

ექსპერიმენტებმა უხეშად აჩვენა, რომ ბელის უთანასწორობა ირღვევა. ამ შედეგის ყველაზე გავრცელებული ინტერპრეტაცია ისაა, რომ A და B- ს შორის "მესიჯი" არის მყისიერი. (ალტერნატივა იქნებოდა B- ს სპინის ფიზიკური რეალობის გაუქმება.) ამიტომ, კვანტური მექანიკა აჩვენებს არა ადგილობრივობას.

Შენიშვნა: კვანტურ მექანიკაში მოცემული ეს არამონაწილეობა მხოლოდ იმ სპეციფიკურ ინფორმაციას ეხება, რომელიც გადანაწილებულია ორ ნაწილაკს შორის - ზემოთ მოცემულ მაგალითში დაწნული. A– ს გაზომვა არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას B დაუყოვნებლად გადაეცეს ნებისმიერი სხვა ინფორმაცია B– ს მანძილზე, ხოლო B ვერ აკვირდება ვერავინ შეძლებს დამოუკიდებლად თქვას თუ არა იზომება A. პატივცემული ფიზიკოსების ინტერპრეტაციების დიდი უმრავლესობის პირობებში, ეს არ იძლევა კომუნიკაციას სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად.