Путенихин Петр Васильевич. Догмы квантовой механики

Математический формализм настолько глубоко проник в теоретическую физику, что с большой уверенностью можно заявить: любое самое замысловатое математическое выражение обязательно имеет проявление в каком-либо физическом явлении. Любая математическая формула, уравнение обязательно описывает что-то в окружающем нас мире, нужно лишь поискать. Возможные недоразумения и проблемы в таких описаниях всегда связаны с их трактовкой или, как часто говорят квантовые физики, интерпретацией. Одним из наиболее ярких примеров такой проблемной интерпретации, описания являются неравенства Белла [9]. Кратко их можно сформулировать следующим образом: взаимная связь между двумя запутанными частицами не может быть описана как вероятностная. Другими словами, более развернуто это может, очевидно, звучать так: если мы наблюдаем поведение двух событий, которые явно, очевидно зависят друг от друга, то мы можем уверенно заявить, что, да, одно из событий зависит от другого, эта зависимость не является вероятностной, случайными совпадениями. Скажем, если при каждом нажатии на кнопку загорается лампа, то мы можем уверенно заявить: нажатие на кнопку и загорание лампы - зависимые события, это не простое случайное совпадение. Понятно, что совпадение тоже может приводить к видимости такой зависимости, но существует много способов проверить, зависимость это или нет. Например, нажимать кнопку в случайной последовательности.

Казалось бы, утверждение о невозможности описания зависимых событий как вероятностных, случайно совпадающих очевидно. Вероятность совпадения двух случайных событий во всех из большого количества измерений стремится к нулю при росте числа измерений. Если же наставивать, что они совпадают все-таки случайно, то из теории вероятностей следовало бы вообще исключить такое понятие, как зависимые события. Все без исключения такие "зависимые" события просто-напросто являются случайными совпадениями. Даже гвоздь вошел в доску, и это лишь случайно совпало с ударом по нему молотка.

Тем не менее, в квантовой механике одно из явлений - корреляция (читай: зависимость) между запутанными частицами категорически исключено из явлений зависимости (читай: корреляции) поведения двух частиц. Когда одна из запутанных частиц приобретает собственное, определенное состояние, то вторая в этот же момент приобретает состояние, строго коррелированное с состоянием первой частицы. Упрощенно это можно представить в понятиях о направлении поляризации частиц. В определенных условиях эксперимента вторая из частиц всегда проходит через свой поляризатор, если через свой поляризатор проходит первая частица из запутанной пары. Всегда, без каких-либо исключений. Если же первая не прошла, то не пройдет и вторая. То есть, событие "прохождение второй частицы через поляризатор" и событие "прохождение первой частицы через поляризатор" являются полностью коррелированы, взаимосвязаны. Мы всегда, с достоверностью можем сказать, что прохождение первой частицы предопределяет прохождение второй. С другой стороны, если первая частица не пропускается через поляризатор, то вторая равновероятно либо проходит, либо не проходит через свой.

0x01 graphic

Рис.1 Мысленный эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена с фотонами (подобие схемы, взятой из работы Алена Аспекта). Два фотона v₁ и v₂, испускаемые источником S, проанализированы линейными поляризаторами в направлениях a и b.

На рисунке представлен мысленный эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена с фотонами, известный в литературе как ЭПР-эксперимент [10, 2]. Два запутанных фотона v₁ и v₂входят в собственные анализаторы (расщепляющие поляризаторы) a или b и далее попадают через один из его выходов на датчик+ или датчик-. При определенном характере запутанности (синглетном) всегда одновременно срабатывают либо оба датчика+, либо оба датчика-. Один из анализаторов расположен так, что фотон через него проходит немного раньше, чем второй фотон чере второй анализатор.

Нет никаких иных разумных объяснений такого поведения, кроме как влияния первой частицы на вторую. Пройдя через свой анализатор на один из датчиков, первая частица заставляет и вторую частицу пройти на такой же датчик. Вторая частица не может произвольно выбрать, на какой выход анализатора ей пройти. Её поведение однозначно предопределено поведением первой частицы, зависит от поведения первой частицы.

Правда, Белл предположил такое "соломоново решение":

"В квантовой теории с дополнительными параметрами для того, чтобы определить результаты индивидуальных измерений без того, чтобы изменить статистические предсказания, должен быть механизм, посредством которого настройка одного измеряющего устройства может влиять на чтение другого отдаленного инструмента". [1, 3, 4, 5].

Другими словами, если частицы не влияют друг на друга, то такие синхронные срабатывания датчиков вызваны влиянием друг на друга самих датчкиков со сверхсветовой скоростью. И здесь становится видна довольно странная ситуация. Пусть частицы все-таки приобретают не совпадающие поляризации, то есть, в некоторых случах они проходят не на одноименные выходы анализаторов. Но согласно экспериментам датчики все-таки дают именно синхронные срабатывания. Возникает вопрос: что же это за датчики такие, которые срабатывают тогда, когда фотон попал на другой датчик, и не срабатывают, когда фотон попал на него?

Собственно, проблема ЭПР возникла именно из-за сверхсветового влияния двух измерений друг на друга. В этом случае любое влияние, тождественное обмену сигналами будет противоречить специальной теории относительности, запрещающей сверхсветовые сигналы. Как компромисс принято считать, что обмена классическими сигналами не происходит - не обнаружено никаких носителей таких сверхсветовых сигналов. Поэтому в квантовую механику введено мистическое понятие о нелокальности - влияние есть, но никаких сигналов, осуществляющих такое влияние, нет. Математическим отражением этого явления стали неравенства Белла. Неравенства сами по себе лишь отражают факт, что статистически, вероятностно поведение запутанных частиц не может быть описано. То есть, поведение частиц - это не простое случайное совпадение. Никакого иного смысле математические уравнения неравенств Белла не несут! Конечно, следует уточнить, что стохастическое, вероятностное поведение запутанных частиц происходит из так называемых теорий с дополнительными параметрами. Исходная ЭПР-гипотеза и ряд других теорий предполагает, что частицы приобретают некие скрытые параметры, после чего при измерении просто их используют. Но измерение - это вероятностный процесс, поэтому, в конечном счете, всё сводится к случайному совпадению результатов измерений.

Но услучайного совпадения альтернатива есть - это зависимое подведение. Никакой иной разумной, рациональной альтернативы нет - только мистика. Поэтому квантовая нелокальность определенно является мистической трактовкой повдения запутанных частиц. Согласно выкладкам Белла случайность не может объяснить наблюдаемую в эксперименте корреляцию между частицами, а зависимость квантовая механика не хочет признавать в угоду теории относительности. Вот и приходится использовать мистическую нелокальность.

Но к чему такие жертвы? Может быть, есть возможность как-то примирить ЭПР-парадокс со специальной теорией относительности? Почему бы не ввести в теорию тахионы (квантино) - сверхсветовые частицы? Тогда проблемы исчезают, частицы просто обмениваются "квантовой информацией" посредством сверхсветовых сигналов. И, действительно, ныне большинство сторонников релятивизма пришли к мнению, что специальную теорию относительности можно распространить на такие сигналы. Правда, возникают весьма непривычные параметры у таких частиц, вроде мнимой массы и мнимого собственного времени:

"Все мнимые параметры тахиона мы получили, применив к нему математику специальной теории относительности. То есть, вся эта "мнимость" - следствие релятивистских операций над тахионом". [8]

И если бы только это... Внимательный, предвзятый анализ сверхсветовых сигналов, "квантовой информации" приводит к серьёзным философским проблемам в теории относительности, что отчасти объясняет негативное отношение физиков к философии. При любом обмене такими сигналами теория относительности вынуждена делать противоречивые, взаимоисключающие предсказания:

"... два предсказания специальной теории относительности одного и того же события - сеанса связи являются взаимно исключающими. Спросим наблюдателей А и В: был или не был сеанс связи? Согласно теории относительности ответов будет два: "сеанс был" и "сеанса не было". Предсказания теории относительности для сверхсветовых сигналов являются взаимоисключающими, теория не может дать на них однозначного ответа, она неспособна дать такой ответ". [7]

и приводит к акаузальным парадоксам, то есть к нарушению причинно-следственных связей:

"А если таймер не сработал, то на В не мог быть отправлен сигнал-команда на его уничтожение. Следовательно, таймер T не мог быть уничтожен! А раз он не был уничтожен, то он был уничтожен?!! Замкнутый порочный круг, парадокс причинно-следственной связи, который никак не может быть урегулирован, сглажен выбором системы координат для изменения временного порядка" [6].

Все эти парадоксы и абсурды специальной теории относительности следуют строго логически из простого расширения её на сверхсветовые сигналы. Поэтому введение понятия нелокальности является для квантовой механики неизбежным фиговым листом, неспособным прикрыть эти релятивистские проблемы.

Итак, превращение неравенств Белла в миф, догмат квантовой механики фактически призвано скрыть достаточно очевидные выводы:

- экспериментально наблюдаемая сверхсильная корреляция (зависимость) между запутанными частицами не является вероятностной, стохастической - поведение частиц являетсяч строго зависимым;

- такая зависимость не требует объяснения наличием каких-либо нефизических, антинаучных носителей, предполагаемых нелокальной интерпретацией;

- следует признать существование реальных физических носителей, частиц, распространяющихся со сверхсветовой скоростью (тахионы, квантино), на которые не может быть распространен формализм специальной теории относительности.

Литература

дата обращения к URL - 26.12.2016

1. Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox, Physics Vol.1, No.3, pp.198-200, 1964

2. Путенихин П.В., Как распутать квантовую запутанность, 2011, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/entang.shtml

3. Путенихин П.В., Когда неравенства Белла не нарушаются, 2008, URL:
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9016.html

4. Путенихин П.В., Комментарии к выводам Белла в статье "Парадокс Эйнштейна, Подольского, Розена", Самиздат, 2008, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/bell.shtml

5. Путенихин П.В.: Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox (перевод с англ. - П.В.Путенихин; комментарии к выводам и оригинальный текст статьи), Самиздат, 2008, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/bell.shtml

6. Путенихин П.В., Сверхсветовая связь: тахион и причинность, 2013, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/causal.shtml

7. Путенихин П.В., СТО неприменима к сверхсветовым сигналам, 2014, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/sr65t.shtml

8. Путенихин П.В., Тахион и теория относительности, 2013, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/tachyon.shtml

9. Путенихин П.В., Что такое неравенства Белла?, 2011, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/ineq.shtml

10. Эйнштейн А., Подольский Б., Розен Н. Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным? / Эйнштейн А. Собр. научных трудов, т. 3. M., Наука, 1966, с.604-611, URL:
http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Автор: Путенихин Петр Васильевич

26.12.2016

Путенихин Петр Васильевич : другие произведения.

Догмы квантовой механики - миф о неравенствах Белла

Комментарии: 1, последний от 17/10/2019. © Copyright Путенихин Петр Васильевич (pe_put@rambler.ru) Размещен: 26/12/2016, изменен: 16/04/2018. 16k. Статистика. Статья: Естествознание Иллюстрации/приложения: 1 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Неравенства Белла используются в качестве основного аргумента в споре между локальным реализмом Эйнштейна и квантовой нелокальностью. Если тщательно проанализировать доводы, то можно обраружить - неравенства прямо указывают на зависимость между запутанными частицами, обеспечиваемую сверхсветовым носителем (тахионом, квантино). Специальная теория относительности вступает в непримеримое противоречие с квантовой механикой - запутанность вынуждает её делать противоречивые предсказания и нарушать причинность.