Продолжение лекции Тома Кэмпбелла

В школе всегда ненавидела пересказывать. Это было определенно самое нелюбимое домашнее задание. Пересказывать -- это супернеинтересно, и не сильно полезно, казалось мне. А главное где я это смогу применить?!

Но пришло этому навыку свое время. Наверное, полученный школьный опыт мне поможет. Начнем.

В прошлый раз мы остановились на опыте Юнга и некоторых из него выводах. Я чуть-чуть опередила рассказ примером о конвертах с информацией об опыте, поэтому потом это повторю с уточнениями.

Итак.

От опыта Юнга Том Кэмпбелл переходит к выводам из результатов опыта: а именно, о том, что реальность не объективна и события и знания зависят от наличия информации о другом событии. В опыте Юнга этой информацией является через какое отверстие пролетел фотон перед достижением регистрационной пластины. Если такая инфомация существует, то на результирующей пластине мы увидим две точки, а если нет -- дифракционную картину. То есть то, как ведет себя фотон (как волна или как частица) зависит от наличия у нас информации о том, частица ли это.

Далее Том рассказывает о более сложном опыте, который должен показать как раз эту зависимость (от наличия информации). Этот опыт был проведен только через 18 лет после того, как был придуман, из-за своей сложности.

Смотрим на белую часть картинки. Видим источник фотонов, пластину с двумя отверстиями и дальше чуть сложнее. Есть два пути, по которому может пойти фотон: верхнее и нижнее отверстие. Если фотон проходит через верхнее отверстие, разделяется на фотоны меньшей энергии, часть которой (signal) попадает на приемник 0, а часть (idler) попадает на призму, затем на полуотражающую пластину и затем на приемник 4 или (с вероятностью 0,5) на приемник 2 или 1. Если же фотон проходит через нижнее отверстие, то часть попадает на приемник 0, а часть на призму и затем на полуотражающую пластину и приемник 3 (с вероятностью 0,5) или на приемник 1 или 2. То есть после попадания на призмы далее фотон может попасть либо на 4 или 3 (в зависимости от отверстия, куда он прошел) либо на приемники 1 или 2 в независимости от отверстия, куда он прошел), то есть с вероятностью 0.5 мы регистрируем фотоны, не зная, через какое отверстия они прошли, а в остальных случаях -- зная.

Далее Том говорит о том, что в данном эксперименте мы нигде при измерении не взаимодействуем с энергией фотона и тем самым исключаем предположение о том, что именно взаимодействие при измерении дает разный результат на результирующей пластине по сравнению с результатом на пластине в эксперименте без измерения.

Собственно, приемник 0 получает фотоны не зависимо от того, в какое отверстие они попадают, а вот остальные приемники 1, 2, 3 и 4 получают фотоны в разных случаях. 1 -- если фотон полетел в верхнее отверстие, 3 -- если в нижнее, 1 или 2 -- если неизвестно, в какое. Особенно важно отметить то, что сначала фотон (signal) регистрируется приемником 0, так как путь от источника до приемника 0 короче, чем путь от источника до других приемников, а потом только второй фотон (idler) регистрируется на одном из других приемников. Таким образом, получение информации о том, в какое отверстие фотон пролетел происходит после получения информации на результирующей пластине.

Мы в случае попадания фотона на приемники 1 или 2 фактически стираем информацию о том, в какое отверстие фотон прошел. Очень хитрый эксперимент. Называется он Delayed Choice Quantum Eraser (в Википедии нет статьи на русском об этом эксперименте, кстати).

Дальше из научного журнала по физике Том читает предложения, мол, этот эксперимент нам дал те же результаты что и эксперимент Юнга, это, мол, неново. Наличие таких интонаций в статье говорит о том, что физики держатся за объективность реальности и не хотят верить в необъективность, не смотря на несоответствия, показываемые экспериментами.

Есть такой Копенгагенский постулат, который составили Бор и Гейзберг в Копенгаген. Он собрал утверждения, на которых строится квантовая механика. Том обращает внимание, что этот постулат начали называть интерпретацией, хотя на самом деле это описание фактов. Он описывает то, что показывают эксперименты и ничего больше, а вот интерпретаций этих фактов может быть очень разной и таких интерпретаций много. Но так как нет теории, которая бы объясняла такое поведение природы, даже этот постулат прижился как "интерпретация".
А интерпретировать пытаются в соответствии с объектвной реальностью, но это не слишком гладко выходит.

Эйнштейн очень трудно переживал то, что эксперимент противоречил объективной реальности. В это время появились опровержения теории квантовой механики как таковой в связи с некоторыми логическими несоответствиями. Эти опровержения назывались EPR (Эйнштейн, Подольский,  Розен). Они взяли Копенгагенские утверждения и сказали, что они в том числе говорят о том, что можно взять две частицы в разных местах вселенной (на расстоянии, на котором эти частицы не могут взаимодействовать), и изменив состояние одной частицы, в тот же момент времени мы изменим состояние другой, хотя они никак не связаны и более того, не соблюдается причинно-следственная связь, информация от одной частицы должна передаться другой за некоторый промежуток времени, а не в тот же миг. В общем, это нелогично и противоречит принципу причинности.

Но позже, что бы вы думали, стало понятно, что это возможно. Называется это квантовой запутанностью. В общем, Копенгагенское утверждение выиграло состязание :)

Перейдем все же к результату нашего хитрого опыта с затиранием информации.

Первый и второй график показывает дифракционную картинку в результате эксперимента, если фотон попадал на пластины 1 или 2, то есть если информация о том, в какое отверстие фотон влетел, затиралась. А вот третий график показывает информацию на 3-м или 4-м приемнике, то есть в моменты, когда мы знали, в какое отверстие прилетел фотон (нижнее или верхнее). И есть небольшой разброс в расстоянии, но в целом это одно световое пятно в результате.

Слайд для отдыха.

В общем-то, Том утверждает, что понимание этого эксперимента поможет нам понять то, как работает сознание. Об этом я расскажу позже, ибо сейчас уже 2:50 ночи :)

Значит, о конвертах с результатами эксперимента тоже изложу в следующем посте.

Спокойной ночи!