W latach 30. ubiegłego wieku trójka fizyków rzuciła rękawicę jednej z najpotężniejszych teorii naukowych. Ich artykuł początkowo przeszedł bez większego echa, jednak po kilkudziesięciu latach sytuacja uległa diametralnej zmianie. Jak na ironię, paradoks opracowany dla wykazania  niedorzeczności mechaniki kwantowej, stał się podstawą rozważań nad jednym z jej najdonioślejszych efektów.

Einstein w krainie kwantów

Mecha­nice kwan­to­wej należy się duży szacunek. Jednak jakiś wewnętrzny głos mówi mi, że nie jest to praw­dziwe złoto. Teoria ta wiele nam daje, ale prawie wcale nie zbliża nas do poznania sekretu Stwórcy. Przy­naj­mniej jeżeli o mnie chodzi, jestem prze­ko­nany, że On nie gra w kości.
- Albert Einstein
Powyższy cytat zdradza powszech­nie znaną prawdę o stosunku twórcy teorii względ­no­ści do mecha­niki kwan­to­wej. Einstein, jak przy­stało na miesz­kańca Berna, pragnął świata dzia­ła­ją­cego niczym szwaj­car­ski zegarek: pewnego, dokład­nego i ele­ganc­kiego. Tym­cza­sem zasada nie­ozna­czo­no­ści i super­po­zy­cja zamknię­tego w pudełku kota wpro­wa­dzały, do fizyki element nie­pew­no­ści. Kosmiczny bilard, w którym każda bila podlega jasnym regułom i pomiarom, został bru­tal­nie zastą­piony przez opartą na praw­do­po­do­bień­stwie ruletkę. 

Albert Einstein nie odrzucał cał­ko­wi­cie pomysłów Erwina Schrödin­gera, Wernera Heisen­berga i Nielsa Bohra – uważał je za przy­datne, ciekawe, ale poprawne co najwyżej do pewnego stopnia. Już jako uznany uczony długo nie dawał za wygraną, obie­ra­jąc za cel wyka­za­nie nie­peł­no­ści teorii kwan­to­wej. W 1935 roku wraz z pocho­dzą­cym z Rosji Borysem Podol­skim oraz dłu­go­let­nim asy­sten­tem Nathanem Rosenem (owocem ich współ­pracy był m.in. most Ein­ste­ina-Rosena) opu­bli­ko­wali w cza­so­pi­śmie Physical Reviev artykuł pod tytułem “Czy opis rze­czy­wi­sto­ści fizycz­nej przez mecha­nikę kwantową można uważać za pełny?”. Słynna ofensywa trójki fizyków opierała się na para­dok­sie, który jak sądzili, pogrze­bie pro­ba­bi­li­styczne ujęcie mikro­świata.  

Panowie EPR

Einstein, Podolski i Rosen wzięli na warsztat tzw. stan splątany. Zjawisko to można zaob­se­ro­wać np. w przy­padku pary fotonów, po prze­pusz­cze­niu wiązki światła przez spe­cjalny, roz­dzie­la­jący kryształ. Nie wdając się w szcze­góły tech­niczne, otrzy­mane w ten sposób kwanty światła można porównać – zależnie od sytuacji – do bliź­nia­ków jed­no­ja­jo­wych, bądź połówek prze­cię­tego jabłka. Kiedy więc zbadamy pierwszy foton i stwier­dzimy, dajmy na to pola­ry­za­cję pionową, to z góry możemy założyć, że jego bra­ci­szek posiada pola­ry­za­cję poziomą – bo cały układ powinien wyjść na “zero”. Równie dobrze mogli­by­śmy posiadać pudło z dwoma róż­no­ko­lo­ro­wymi piłkami. Kiedy wylo­su­jemy czarną, możemy opa­ko­wa­nie wysłać nawet na Marsa a i tak będziemy wiedzieć, że w środku pozo­stała biała.
To logiczne podej­ście i nie powinno wzbudzać naszego sprze­ciwu. Przy­naj­mniej dopóki nie włączymy w to wszystko, tak jak panowie EPR, reguł mecha­niki kwan­to­wej. A niestety tych, w stosunku do fotonów nie sposób pominąć.

Nasi boha­te­ro­wie pisząc wie­ko­pomny artykuł, pewnie mieli przed oczami sym­bo­liczny grób mecha­niki kwan­to­wej. No bo jak to? Znamy cechę danej cząstki nie doko­nu­jąc bez­po­śred­niego pomiaru? Aby pojąć powagę tego kryzysu musimy sobie przy­po­mnieć, iż w świecie kwantów wszyst­kim rządzi rachunek praw­do­po­do­bień­stwa i dopiero akt obser­wa­cji redukuje falę do kon­kret­nego stanu. Mówiąc prościej: to czy kot Schrödin­gera jest żywy czy martwy, okaże się nie wcze­śniej niż po otwarciu pudełka. Paradoks EPR miał temu porząd­kowi zaprze­czać.

Wyobraźmy sobie, że w wyniku eks­pe­ry­mentu wysyłamy świa­tło­wo­dem dwa sko­re­lo­wane fotony do dwóch reje­stra­to­rów, roz­sta­wio­nych w prze­ciw­nych kie­run­kach. Pod­cho­dząc do pierw­szego aparatu, widzimy że zapaliła się czerwona lampka sym­bo­li­zu­jąca pola­ry­za­cję pionową. Po dotarciu do drugiej maszyny dostrze­żemy świa­tełko nie­bie­skie. Możemy powta­rzać doświad­cze­nie do znu­dze­nia, ale wyniki będą podobne: po jednej stronie zapala się dioda czerwona, do po drugiej nie­bie­ska lub na odwrót. Zawsze badając jedną cząstkę, auto­ma­tycz­nie i od razu nabywamy wiedzę o stanie splą­ta­nej z nią połówki! 

Mechanika kwantowa vs Realizm lokalny

Tu cię mam! – mógł pomyśleć Einstein. Zgodnie z mecha­niką kwantową, foton określi swój stan dopiero gdy go pod­gląd­niemy. Wcze­śniej istnieje równie duża szansa na to, że odczy­tamy pola­ry­za­cję pionową lub poziomą; czy wypadnie orzeł czy reszka. Nie może istnieć sytuacja, w której stan jakiejś cząstki jest pewny mimo zamknię­tego pudełka. Einstein, Podolski i Rosen przyjęli w swojej pracy jako pewnik tzw. realizm lokalny, wpro­wa­dza­jący dwie szalenie istotne hipotezy. Po pierwsze, pola­ry­za­cja fotonu naj­wy­raź­niej jest okre­ślona już na starcie; a po drugie, nawet jeśli obie cząstki wyszyły z tego samego źródła, to już na siebie nie oddzia­łują i powinny stanowić odrębne układy. Teraz naj­waż­niej­sze. Idąc tym tropem, fizycy wzięli pod uwagę dwie moż­li­wo­ści wyja­śnia­jące wynik powyż­szego eks­pe­ry­mentu. Pierwsza stwier­dza, że tak naprawdę doświad­cze­nie świadczy o ist­nie­niu jakiejś nie­wi­dzial­nej nici, czy też rodzaju oddzia­ły­wa­nia między splą­ta­nymi cząst­kami. Rzecz w tym, iż brakuje prze­sła­nek aby stwier­dzić jego ist­nie­nie; a biorąc pod uwagę natych­mia­stowe efekty splą­ta­nia, oddzia­ły­wa­nie to musia­łoby… działać z pręd­ko­ścią nad­świetlną! Natu­ral­nie Einstein trak­to­wał ten pomysł z poli­to­wa­niem i prze­śmiew­czo ochrzcił go upiornym oddzia­ły­wa­niem na odle­głość.

Drugą opcją było wpro­wa­dze­nie postu­la­tów realizmu lokal­nego, a tym samym uznanie mecha­niki kwan­to­wej za teorię po prostu nie­do­koń­czoną. Samo splą­ta­nie nale­ża­łoby więc trak­to­wać jako wynik dzia­ła­nia ukrytych zmien­nych, to jest nie­zna­nych jeszcze cech rze­czy­wi­sto­ści, które wpły­wa­łaby na wyniki wszel­kich doświad­czeń w mikro­skali: od eks­pe­ry­mentu z dwoma szcze­li­nami do EPR. Badacze chcieli aby taki parametr decy­do­wał o tym jaki stan posiada cząstka, bez względu na nasze obser­wa­cje. Foton “wie­działby” jaki stan przy­bie­rze na mecie już w chwili opusz­cze­nia swojego źródła.

Paradoks EPR został obmy­ślony po to aby wbić klin między dwie naj­więk­sze teorie fizyki XX wieku i wykazać fał­szy­wość jednej z nich. Albo Einstein popełnił gafę swojego życia obwiesz­cza­jąc postulat o nie­prze­kra­czal­no­ści pręd­ko­ści światła, albo zwo­len­nicy mecha­niki kwan­to­wej hoł­do­wali praw­do­po­do­bień­stwu, bo nie dostrze­gali istoty problemu. Okazało się, że istnieje trzecia droga.

Skarpetki prof. Bertlmanna

Naj­do­nio­ślej­szą odpo­wiedź na zarzuty EPR, wysto­so­wał w roku 1964 John Bell w tekście: “O para­dok­sie Ein­ste­ina, Podol­skiego i Rosena”. W artykule Bell odwołał się do kon­cep­cji swojego kolegi Davida Bohma. Mate­ma­tyk twier­dził, że cząstki poru­szają się po tra­jek­to­riach, moż­li­wych do bardzo dokład­nego okre­śle­nia. Jeżeli jeste­ście uważni, pewnie zapy­ta­cie czy nie sprze­ci­wia się to zasadzie nie­ozna­czo­no­ści. Otóż nie do końca. Bohm nie twier­dził, że jesteśmy w stanie wyzna­czyć z dowolną dokład­no­ścią pędu i poło­że­nia cząstki (Heisen­berg ode­tchnął z ulgą), ale… istnieje coś na kształt ukrytej zmiennej powo­du­ją­cej, nazwijmy to, efekt praw­do­po­do­bień­stwa. W przy­padku stanów splą­ta­nych cecha ta byłaby jakby dzielona przez jego elementy. Spa­ro­wane fotony “drgają” w losowy sposób, zgodnie z wszel­kimi kwan­to­wymi pra­wi­dłami, ale zawsze pozo­stają ze sobą sko­or­dy­no­wane. John Bell dla zobra­zo­wa­nia całej idei użył humo­ry­stycz­nej anegdoty o prof. Berlt­man­nie, który podobno był znany eks­tra­wa­gan­cji i noszenia nie­do­pa­so­wa­nych kolorem skar­pe­tek. Bell naszki­co­wał prosty rysunek, na którym widać tylko jedną stopę wie­deń­skiego uczonego – jeżeli ubrał nań skar­petkę różową to można było iść o zakład, że druga jest nie­ró­żowa. Dalej Irland­czyk przyjął, że gdyby zmniej­szyć prof. Berlt­manna do roz­mia­rów sub­a­to­mo­wych to jego kwantowe skar­petki pozo­sta­wa­łyby w super­po­zy­cji, dopóki profesor nie podwinie choćby jednej nogawki. Kiedy studenci ujrzą róż, auto­ma­tycz­nie redukują falę praw­do­po­do­bień­stwa dla obu skarpet. Wracając do fotonów: to jaką pola­ry­za­cję zare­je­stru­jemy okazuje się dopiero w momencie badania, ale pomiar wpływa na cały układ. Naj­dziw­niej­sze jest jednak to, że wła­ści­wo­ści cząstek są od siebie zależne bez względu na odle­głość, choć­by­śmy mówili o miliar­dach lat świetl­nych.
Reinhold Bertlmann i jego kwantowe skarpetki (rys. Od splątania cząstek do kwantowej teleportacji).

Reinhold Ber­tl­mann i jego kwantowe skar­petki (rys. Od splą­ta­nia cząstek do kwan­to­wej tele­por­ta­cji).

Kpina Ein­ste­ina okazała się faktem. Teoria względ­no­ści miała się dobrze, a mecha­nice kwan­to­wej przybyło kolejne dzi­waczne zjawisko. Gdzie w takim razie leżał haczyk? W przy­ję­tym w para­dok­sie EPR reali­zmie lokalnym.

Bell wyko­rzy­stu­jąc prace Bohma cał­ko­wi­cie odrzucił tezę, jakoby dana własność cząstki była skład­ni­kiem rze­czy­wi­sto­ści przed doko­na­niem pomiaru. Brzmi futu­ry­stycz­nie, ale na dobrą sprawę autor jedynie potwier­dził usta­le­nia sławnej inter­pre­ta­cji kopen­ha­skiej: kot Schrödin­gera pozo­staje żywy i martwy jed­no­cze­śnie aż do otwarcia pudełka. Prof. Berlt­mann założył “nie­okre­ślone” skarpety, na pewno różne, ale nie­okre­ślone aż do poka­za­nia ich światu. To nie­pod­wa­żalna cecha rze­czy­wi­sto­ści mikro­świata – realność powstaje w chwili pomiaru. Irland­czyk uznał również za bzdurę lokal­ność układów kwan­to­wych. Oznacza to tyle, że cząstki splątane łączy jakaś głęboka więź, funk­cjo­nu­jąca jak gdyby ponad prze­strze­nią. Układ pozo­staje jed­no­ścią, nie zważa na odle­głość – jest nie­lo­kalny.

John Bell napisał na ten temat znacznie więcej, tworząc zręby nowo­cze­snych badań nad stanem splą­ta­nym oraz dokła­da­jąc cegiełkę do wyja­śnie­nia zwa­rio­wa­nego świata kwantów. Ale o nie­rów­no­ściach Bella, potwier­dze­niu jego tez oraz prak­tycz­nych zasto­so­wa­niach tego wszyst­kiego, kiedy indziej.
Literatura uzupełniająca:
A. Zeilinger, Od splątania cząstek do kwantowej teleportacji, przeł. B. Bieniok, E. Łokas, Warszawa 2013;
M. Kaku, Wizje, czyli jak nauka zmieni świat w XXI wieku, przeł. K. Pesz, Warszawa 2010;
J. Gribbin, Kwantowe Reguły, [w:] Współczesna Nauka Bez Tajemnic, pod red. R. Fifielda, przeł. J. Bieroń, E. Lipska, Poznań 2000;
Wykład M. Szopy: Paradoksy i zastosowania mechaniki kwantowej, z cyklu Mechanika Kwantowa dla Niefizyków.
  • Ano­ny­mous

    “Oznacza to tyle, że cząstki splątane łączy jakaś głęboka więź, funk­cjo­nu­jąca jak gdyby ponad prze­strze­nią.” — Mostem Ein­ste­ina-Rosena, jak na ironię. 🙂 http://arxiv.org/abs/1308.0289

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://www.blogger.com/profile/15974655362658103810 Armored Bard

    Pro­du­ku­jesz swoje wpisy z uporem i stylem godnym lepszej sprawy… W sensie — żal mnie dupę ściska, że docie­rają do tak małej i wąskiej grupy odbior­ców, Twoje publi­ka­cje, w mojej skromnej opinii, powinny dawać Ci coś więcej aniżeli poczucie satys­fak­cji : )

    Przy­bli­żasz “masom” bardzo ciekawe zjawiska fizyczne, pytanie brzmi, cytując Sheldona Coopera, po co? ; D

    Wniosek jaki się nasuwa (nie zagłę­bia­łem się w temat) mówi mi, że ludzkość wciąż nie wie czemu dwie “spa­ro­wane ” cząstki są ze sobą “sko­or­dy­no­wane”?

    “Bell wyko­rzy­stu­jąc prace Bohma cał­ko­wi­cie odrzucił tezę, jakoby dana własność cząstki była skład­ni­kiem rze­czy­wi­sto­ści przed doko­na­niem pomiaru. Brzmi futu­ry­stycz­nie, ale na dobrą sprawę autor jedynie potwier­dził usta­le­nia sławnej inter­pre­ta­cji kopen­ha­skiej: kot Schrödin­gera pozo­staje żywy i martwy jed­no­cze­śnie aż do otwarcia pudełka.”

    To wyja­śnie­nie moim zdaniem jest dość, hmm, “niepełne”. JAKAŚ własność cząstki jest skład­ni­kiem rze­czy­wi­sto­ści, tylko nie jesteśmy w stanie określić jaka przed doko­na­niem pomiaru. Kot zatem jest żywy LUB martwy, ale my nie wiemy, która z wła­sno­ści jest praw­dziwa póki nie otwo­rzymy pudełka ; )

    Pozdra­wiam,
    Iskier

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Ad. 1. Tak to już w inter­ne­tach (i życiu) jest, że naj­le­piej sprze­dają się głupoty, a rzeczy ważne gdzieś daleko z tyłu. Na dodatek fizyka wśród samych nauk ma opinię obrzy­dli­wie nudnej i nie­przy­stęp­nej.

      Ale trudno o “lepszą sprawę” niż zara­ża­nie ludzi pozy­tyw­nymi zain­te­re­so­wa­niami =).

      Ad. 2. Nie powie­dział­bym, że kot jest żywy lub martwy i nie wiemy która własność jest praw­dziwa. Trzeba raczej stwier­dzić, iż kot jest żywy I martwy na raz, a otwo­rze­nie pudełka redukuje ten stan. W miejsce super­po­zy­cji, która jest czymś nor­mal­nym w mikro­skali (choć dla nas to nie­in­tu­icyjne), wchodzi pewność.

      Zdanie napisane przez Ciebie jest właśnie bliskie reali­zmowi ser­wo­wa­nemu przez EPR: foton ma pola­ry­za­cję pionową lub poziomą już w chwili startu, ale my jej jeszcze nie znamy. Prace Bella i doświad­cze­nia, które są prze­pro­wa­dzane do dzisiaj, prze­chy­lają szalę w drugą stronę. Foton posiada dwa stany na raz tak długo aż go nie podej­rzymy.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      “The pro­ba­bi­lity that a cat is both dead and alive is zero.” ~ L. Motl.
      Nie odnosi się to tylko do futrza­ków, co nie. Gdyby ktoś się chciał nad nimi znęcać to już raczej kwestia eks­pre­so­wej deko­he­ren­cji.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      “Prace Bella i doświad­cze­nia, które są prze­pro­wa­dzane do dzisiaj, prze­chy­lają szalę w drugą stronę. ”

      ale co to za doswiad­cze­nia bo jakoś nie znajduje nic co by powo­do­wało tu jakąs dziwność .

      “Foton posiada dwa stany na raz tak długo aż go nie podej­rzymy.”

      no i ?jeden posiada 2 stany i drugi posiada 2 stany zsyn­cho­ni­zo­wane ze stanami pierw­szego tak że jak pierwszy ma stan A to drugi ma stan B i ciągle te stany ulegają zmianie ale synh­ro­nicz­nie . każdy jest więc jed­no­cze­śnie w stanie A i w stanie B . jak zatrzy­mu­jemy te koło­wroty jed­no­cze­śnie to zawsze nam wyjdzie . pytanie co jeśli zatrzy­mamy jeden z nich a drugi nie ? chyba wtedy jest juz po spla­ta­niu ?

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      Skąd wła­ści­wie wiadomo, że cząstka jest w super­po­zy­cji ?
      Gdyby nawet wykonać doświad­cze­nie z kotem to jak spraw­dzić czy kot jest jed­no­cze­śnie żywy i martwy skoro otwarcie pudełka zre­du­kuje ten stan ?
      Czy ocze­ki­wa­nie, że jeśli cząstka(przyczyna) jest w super­po­zy­cji to skutek (życie kota) też w niej będzie, nie jest tak samo naiwne jak zało­że­nie, że jeśli zapalimy jed­no­cze­śnie zielone i czerwone światło to samo­chody będą jechały i stały jed­no­cze­śnie ?

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://www.blogger.com/profile/17742029282859680771 LucidMan

    To nie na moją głowę. Skąd kwant światła wie, że jest obser­wo­wany i właśnie teraz ma wyjść ze super­po­zy­cji, dlaczego sama nasza świa­do­mość obser­wo­wa­nego “przed­miotu” wpływa na niego samego?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Odsyłam do tekstu “Kim jest obser­wa­tor?”, w którym kwestie te zostały szerzej omówione =).

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Katerina

    Super tekst, a skar­petki Ber­tl­manna już na zawsze utkwią w mojej pamięci ;).

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://www.blogger.com/profile/08216024526625930473 Konrad Czajka

    Bardzo ciekawy wpis. Czekam na kolejne.
    “Od splą­ta­nia…” dostałem w pre­zen­cie wczoraj i zaraz zabieram się do czytania. W temacie mogę polecić “Jak nauczyć fizyki kwan­to­wej swojego psa”. O ile motyw rozmów z psem dość skiepsz­czony, to wyja­śnie­nia różnych kon­cep­tów fiz kwan­to­wej bardzo ciekawe (zwłasz­cza zwią­za­nych z funk­cjami falowymi).

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Marek

    Ciekawa ta fizyka u Pana.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous
  • Ano­ny­mous

    Czytam, czytam i nie do końca rozumiem z tym splą­ta­niem. Odnosząc się do przy­kładu z dwoma różnymi piłkami, logicz­nym jest że jeśli wylo­su­jemy dajmy na to białą to na Marsie będzie czarna. Gdzie ta cała sensacja? Zakładam że czegoś nie pojmuję.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Przecież odpo­wiedź znajduje się w całym tekście.
      Paradoks pojawia się wtedy, kiedy “zmniej­szysz” owe kulki do roz­mia­rów sub­a­to­mo­wych. Zasada nie­ozna­czo­no­ści nie powinna zezwalać na to, aby stan obiektu był wiadomy przed otwo­rze­niem pudełka — logiczny wniosek, o którym piszesz, byłby zdaniem EPR sprzeczny z mecha­niką kwantową.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • docie­kliwy

    Czyli w takim raziem można powie­dzieć że zasada nie­ozna­czo­no­ści nie działa w tym przy­padku? I stąd całe łał! odnośnie splą­ta­nia? Gdzie w takim razie natych­mia­stowe dzia­ła­nie na odle­głość? Zapewne dalej nie pojmuję. Gdzieś czytałem przy­kłady odnośnie splą­ta­nia: zmie­nia­jąc spin jednej z cząstek zmienia się natych­miast drugiej nie zależnie od odle­gło­ści, albo mając dwa kasyna splątane jeśli w jednym wypadnie pewna liczba w ruletce natych­miast wiemy jaka wypadła w drugim — nie wiem tylko czy to dobre przy­kłady, po Twoim artykule zakładam że raczej nie. Anyway bardzo ciekawy blog — gra­tu­luję!

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Bardzo się cieszę, że tekst wzmacnia Twoją cie­ka­wość i docie­kli­wość. Naj­kró­cej mówiąc Einstein i spółka właśnie to starali się udo­wod­nić — mecha­nika kwantowa to bubel. Wszystko wskazuje jednak na to, że geniusz przyjął błędne zało­że­nia i “upiorne oddzia­ły­wa­nie na odle­głość” jest faktem. Przy czym samo oddzia­ły­wa­nie należy rozumieć w cudzy­sło­wie o czym pisałem tutaj: http://www.kwantowo.pl/2013/11/o-splataniu-ktore-chciao-byc.html

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Mam pytanie: jeśli mie­li­by­śmy przy­kła­dowo dwa splątane fotony i jeden z nich “wrzu­ci­li­by­śmy” do czarnej dziury, co stanie się z drugim? Nadal będą podlegać “upior­nemu oddzia­ły­wa­niu na odle­głość”?

    Świetny blog, bardzo dobrze się czyta, pozdra­wiam 🙂

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Rewe­la­cyjne pytanie i już się kiedyś na nie natkną­łem. Oczy­wi­ście odpo­wiedź jest uza­leż­niona od kilku infor­ma­cji na dzień dzi­siej­szy nie­pew­nych. IMO logika pod­po­wiada, że jeszcze po prze­kro­cze­niu hory­zontu zdarzeń splą­ta­nie powinno “działać”. Choć i tu spo­tka­łem się z opinią, że układ może ulec deko­he­ren­cji. Gorzej nato­miast z zetknię­ciem się z samą oso­bli­wo­ścią. Na dobrą sprawę nie wiemy jaki wpływ miałyby warunki weń panujące na cząstkę. Debata na temat tzw. para­doksu infor­ma­cyj­nego będzie trwała jeszcze wiele dekad.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Żeby ożywić temat splą­ta­nia kwan­to­wego spróbuję trochę prze­kor­nie — czyli w obronie Ein­ste­ina.

    Weźmy więc jeszcze raz pod lupę „paradoks” EPR:
    Nasza trojka fizyków — Albert Einstein, Borys Podolski i Nathan Rosen — zapro­po­no­wała nastę­pu­jący eks­pe­ry­ment myślowy.
    Kluczem para­doksu EPR (eks­pe­ry­mentu myślo­wego) miało być zjawisko splą­ta­nia kwan­to­wego, a eks­pe­ry­ment w skrócie miał prze­bie­gać tak:
    Roz­dzie­lamy dwie cząstki o łącznym spinie począt­ko­wym równym zero i uzy­sku­jemy dwie splątane cząstki o prze­ciw­nych spinach, a ich suma musi wynosić dalej zero (układ jest przecież wyizo­lo­wany). Jak­kol­wiek potem spin by się nie zmieniał dla każdej z cząstek — losowo, czy nie — to musi się to dziać syn­chro­nicz­nie, co wynika bez­po­śred­nio z sumy spinów =0.

    Einstein spo­dzie­wał się jednak zmierzyć różne składowe spinu (wbrew zasadzie nie­ozna­czo­no­ści) obu roz­dzie­lo­nych cząstek. Byłby to argument za wystę­po­wa­niem ukrytych zmien­nych i dowód na to, że stan cząstek jest okre­ślony.

    Moje reflek­sje związane z tym eks­pe­ry­men­tem myślowym są nastę­pu­jące:
    Czy A.Einsetin dobrze zakładał, że wystę­pują tam jakieś zmienne ukryte ?
    Moim zdaniem nie. Rozu­mo­wa­nie EPR było od samego początku nie­tra­fione i sprzeczne z ich zamiarem — nie mogło więc niczego ani potwier­dzić, ani zaprze­czyć.
    Dlaczego ?

    Oto wyja­śnie­nia:
    Skoro układ splątany ma spin =0, to roz­dzie­lone cząstki muszą być zsyn­chro­ni­zo­wane prze­ciw­nie i nigdy (z zało­że­nia) nie da się stwier­dzić (zmierzyć) innych spinów, jak tylko prze­ciwne, czyli zsyn­chro­ni­zo­wane z sobą w każdej chwili. Splątane cząstki w takim układzie tak właśnie muszą się zacho­wy­wać, bo suma ich spinów musi być zawsze równa 0.
    Widzimy więc, że w układzie nie mogło być żadnych ukrytych zmien­nych, które by wpływały na zacho­wa­nie się cząstek, a stan układu cząstek splą­ta­nych jest od początku okre­ślony.

    Trójka EPR była jednak pewna, że w naturze muszą istnieć nieznane nam procesy, których MK po prostu nie uwzględ­nia, zależne od ukrytych przed obser­wa­to­rem wła­sno­ściach natury, które już w momencie powsta­nia spla­ta­nia kwan­to­wego roz­strzy­gają o przy­szłym ich zacho­wa­niu.
    I tu się nie mylili – tym procesem jest „syn­chro­ni­za­cja”. A ta syn­chro­nicz­ność układu splą­ta­nego jest zde­ter­mi­no­wana już na samym początku splą­ta­nia. Taki układ rze­czy­wi­ście pozo­staje jed­no­ścią i nie zważa na odle­głość. Splą­ta­nie nie polega więc wcale na nie­skoń­cze­nie szybkim prze­ka­zie infor­ma­cji, lecz jest tylko prze­ja­wem syn­chro­nicz­no­ści układu.
    Nie ma w tym jednak żadnej natych­mia­sto­wej komu­ni­ka­cji między splą­ta­nymi cząst­kami i żadnej magii – to tylko złu­dze­nie, jakiego dozna­jemy w chwili pomiaru, wyni­ka­jące z tej „syn­chro­ni­za­cji”.

    Czy inter­pre­ta­cja kopen­ha­ska rze­czy­wi­ście „wykazała”, że nie było tam zmien­nych ukrytych ?
    Czy nie wła­ści­wiej byłoby powie­dzieć, że ich tam nie było (ukrytych zmien­nych), bo ich tam być po prostu nie mogło ?
    Czy cała moc inter­pre­ta­cji kopen­ha­skiej nie spro­wa­dza się do tego, że skoro sam Einstein nie potrafił udo­wod­nić, że jest błędna, no to z pew­no­ścią wersja ta jest praw­dziwa ?
    Czy A.Einstein nie miał więc racji, że nie ma tu żadnego upior­nego dzia­ła­nia na odle­głość ?
    Czy mecha­nika kwantowa w wersji przed­sta­wia­nej przez grono kopen­ha­skie kroczy właściwą ścieżką i nie pozo­sta­wia żadnych wąt­pli­wo­ści ?
    Pytania te pozo­sta­wiam do głę­bo­kiego prze­my­śle­nia.

    Pozdra­wiam gorąco
    anonim / trzeź­wy­Jó­zek

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Adam

      Problem polega na tym, że gdy śro­do­wi­sko wpłynie na zacho­wa­nie jednej z cząstek w sposób inny niż tylko pomiarem to druga cząstka nadal zacho­wuje się asyn­chro­nicz­nie. Nie może to więc wynikać z faktu ich uprzed­niej syn­chro­ni­za­cji. Pro­ble­mem jest to, że roz­pa­tru­jemy tę kwestię tylko w wymia­rach czasu i prze­strzeni kom­plet­nie igno­ru­jąc prze­słanki o 7 pozo­sta­łych, których przecież naukowcy szukają na poziomie kwan­to­wym (tam podej­rze­wane jest ich ist­nie­nie, zgodnie z hipo­te­zami zawar­tymi w teorii strun).

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • trzeź­wy­Jó­zek

        A czym jest pomiar ? 

        Czy pomiar nie jest spe­cy­ficz­nym
        oddzia­ły­wa­niem śro­do­wi­ska ?, i to takim, które pozwala określić jakąś wielkość?

        I dlaczego miałoby się dziać tak TYLKO na skutek pomiaru ? 

        A jeśli nie mierzymy, a śro­do­wi­sko oddzia­łuje to skąd
        widomo, że cząstki są wtedy asyn­chro­niczne ?

        – przecież tego nie mierzymy, to skąd wiemy ?.

        A możesz podać jakieś przy­kłady zjawisk lub doświad­czeń,
        które wska­zy­wa­łyby na takie asyn­chro­niczne zacho­wa­nie drugiej z cząstek
        splą­ta­nych, gdy oddzia­ły­wa­nie śro­do­wi­ska nie jest pomiarem ?

        pozdra­wiam – trzeź­wy­Jó­zek

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Goś

      dwóch splą­ta­nych cząstek nie uzyskuje się z roz­dzie­le­nia dwóch cząstek, tylko z prze­pusz­cze­nia jednej cząstki przez odpo­wiedni kryształ, który generuje dwie czątki

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • gza

    Może tylko jak dla mnie, ale te skar­petki to słaby przykład, doty­czący tylko “final­nego obser­wa­tora”. Przecież Ber­tl­mann zade­cy­do­wał o doborze i można powie­dzieć, że on z kolei znał “wynik” z góry 🙂
    》Ja także nie jestem wielkim znawcą tematu, a jedynie cie­kaw­ski czy­tel­ni­kiem. :D《

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Pingback: Architekt nowej fizyki cz.3: tułaczka Einsteina | Kwantowo.pl - astronomia, fizyka, nauka!()

  • Filip Zawadzki

    Jeśli infor­ma­cja o stanie jednej cząstki kwan­to­wej zmienia/utrwala/obliguje stan jaki zoba­czymy u drugiej cząstki, a ta infor­ma­cja podró­żuje szybciej od światła to czy czasem nie “zaob­ser­wo­wa­li­śmy” ist­nie­nia piątego wymiaru?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Pingback: 7 przełamanych paradygmatów | Kwantowo.pl - astronomia, fizyka, nauka!()

  • Dae

    Dostępne laikom opisy eks­pe­ry­men­tów są bardzo ogól­ni­kowe. W związku z tym inte­re­suje mnie kilka rzeczy. 

    1. Jeśli zaob­ser­wu­jemy spin jednego ze splą­ta­nych fotonów, to obser­wa­cję kolej­nego doko­ny­wano w tym, samym momencie czy z dowolnym opóź­nie­niem?

    2 Jeśli da się wpłynąć w sposób kon­tro­lo­wany na spin jednego ze splą­ta­nych fotonów, to powinno być rów­no­znaczne z doko­na­niem pomiaru, z tą różnicą, że zawsze otrzy­mamy, ten sam spin. Drugi w tym przy­padku powinien mieć zawsze spin prze­ciwny.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Pingback: Fale, cząstki i zabawy z dwoma dziurkami |()

  • Pingback: 7 najsławniejszych publikacji w dziejach nauki cz.2 |()

  • Pingback: Głupota na niedzielę: kwantowe dyrdymały Wirtualnej Polski |()

  • Pingback: Historia pewnego zdjęcia | Kwantowo.pl()