Эрвин Ласло – Теория целостности Вселенной. Наука и поле Акаши 2 page

Прежде чем начинающиеся революции приводят к окончательному результату, науки, в которых существуют аномалии, проходят через период неустойчивости. Принадлежащие к общепринятому направлению ученые защищают существующие теории, в то время как ученые-вольнодумцы в передовых областях исследуют альтернативы. Последние выдвигают новые идеи, предлагающие по-иному взглянуть на феномены, знакомые традиционным ученым. На некоторое время альтернативные концепции, существующие изначально в форме рабочих гипотез, кажутся если не фантастичными, то странными. Они иногда напоминают мифы, придуманные исследователями с богатым воображением. Однако таковыми они не являются. «Мифы» серьезных исследователей основаны на тщательно выверенной логике; они объединяют то, что уже известно о сегменте мира, который исследует определенная дисциплина, с тем, что пока ставит в тупик. Это не обычные мифы, это «научные мифы» — продуманные гипотезы, которые открыты проверке и, следовательно, могут быть подтверждены или опровергнуты при помощи наблюдений и экспериментов.

Изучение аномалий, которые обнаруживаются при наблюдениях и в экспериментах, и измышление проверяемых мифов, которые могут объяснить их, являются главными компонентами фундаментального научного исследования. Если аномалии продолжают существовать несмотря на все усилия ученых, придерживающихся старой парадигмы, и если тот или иной научный миф, выдвинутый учеными-вольнодумцами, предлагает более простое и логичное объяснение, критическая масса ученых (в основном, молодых) перестает придерживаться старой парадигмы. Так начинается смена парадигмы. Концепция, которая до сего момента была мифом, начинает считаться надежной научной теорией.

Существуют бесчисленные примеры как успешных, так и провалившихся мифов в истории науки. Подтвержденные мифы — считающиеся надежными, хоть и не абсолютно истинными научными теориями, — включают предположение Чарльза Дарвина, что все живые виды произошли от общих предков, и гипотезу Алана Гута и Андрея Линде, что Вселенная появилась при сверхбыстром «расширении», последовавшем за ее рождением во время Большого взрыва. Провалившиеся мифы (те, которые предлагали не точное или не лучшее объяснение соответствующих феноменов) включают идею Ханса Дриша, что эволюция жизни следует предопределенному плану в направляемом определенной целью процессе, называемом энтелехия, и гипотезу Эйнштейна, что дополнительная физическая сила, называемая космологической константой, не дает Вселенной погибнуть из-за силы гравитации. (Интересно, что, как мы узнаем, некоторые из этих положений в наше время подвергаются сомнениям: возможно, что теория расширения Гута и Линде будет заменена более широкой концепцией циклической Вселенной, а космологическая константа Эйнштейна все же не была ошибочной...)

Примеры современных научных мифов

Здесь представлены три рабочие гипотезы — «научных мифа» — выдвинутых высокоуважаемыми учеными. Все три, хотя и кажутся невероятными, привлекли к себе серьезное внимание со стороны научного сообщества.

10¹⁰⁰ вселенных

В 1955 году физик Хью Эверетт предложил поразительное объяснение квантового мира (ставшее впоследствии основой для одного из самых популярных романов Майкла Крайтона «Стрела времени»). Гипотеза параллельных вселенных Эверетта связана с загадочным открытием в квантовой физике: пока частицу не наблюдают, не измеряют и никак на нее не воздействуют, она находится в любопытном состоянии, которое является суперпозицией всех возможных состояний. Однако когда частицу наблюдают, измеряют или воздействуют на нее, это состояние суперпозиции исчезает: частица находится в единственном состоянии, как и любой «обычный» предмет. Так как состояние суперпозиции описывается как сложная волновая функция, связанная с именем Эрвина Шре- дингера, то, когда состояние суперпозиции исчезает, говорят, что происходит коллапс волновой функции Шредингера.

Проблема в том, что невозможно сказать, какое из множества возможных виртуальных состояний примет частица. Выбор частицы кажется непредопределимым — совершенно не зависимым от условий, которые запускают коллапс волновой функции. Согласно гипотезе Эверетта, неопределимость коллапса волновой функции не отражает существующих в мире условий. Здесь нет неопределенности: каждое виртуальное состояние, избранное частицей, определенно — оно просто присутствует в мире само собой!

Вот как происходит коллапс: когда квант измеряют, существует некоторое количество возможностей, каждая из которых связана с наблюдателем или измерительным прибором. Мы воспринимаем только одну из возможностей в кажущемся случайным процессе выбора. Но, по мнению Эверетта, выбор не случаен, так как этого выбора не происходит: все возможные состояния кванта реализуются каждый раз, когда его измеряют или наблюдают; они просто

не реализуются в одном мире. Многие возможные состояния кванта реализуются в таком же количестве вселенных.

Предположим, что, когда такой квант, как электрон, измеряют, существует пятидесятипроцентная вероятность того, что он направится вверх, и такая же вероятность того, что он направится вниз. Тогда у нас есть не одна Вселенная, в которой квант может с вероятностью 50 на 50 направиться вверх или вниз, а две параллельных. В одной из вселенных электрон действительно движется вверх, а в другой направляется вниз. В каждой из этих вселенных есть также наблюдатель или измерительный прибор. Два исхода существуют одновременно в двух вселенных, так же как и наблюдатели или измерительные инструменты.

Конечно, когда многочисленные состояния суперпозиции частицы сходятся в одно, существуют не только два, а большее количество возможных виртуальных состояний, которые эта частица может принять. Таким образом, должно существовать множество вселенных, возможно, около 10¹⁰⁰, в каждой из которых существуют наблюдатели и измерительные инструменты.

Созданная наблюдателем Вселенная

Если существует 10¹⁰⁰ или даже 10⁵⁰⁰ вселенных (притом, что в большинстве из них жизнь возникнуть не могла никогда), как же получилось, что мы живем в такой Вселенной, где существуют сложные формы жизни? Может ли это быть простой случайностью? Многие научные мифы посвящены этому вопросу, включая антропный космологический принцип, который утверждает, что наше наблюдение за этой Вселенной имеет отношение к такому счастливому стечению обстоятельств. Недавно Стивен Хокинг из Кембриджа и Томас Хер- тог из ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям) предложили математически оформленный ответ. Согласно их теории Вселенной, созданной наблюдателем, не отдельные вселенные ответвляются во времени и существуют сами по себе (как предполагает теория струн), а все возможные вселенные существуют одновременно в состоянии суперпозиции. Наше существование в этой Вселенной избирает путь, который ведет именно к такой Вселенной, среди всех других путей, ведущих ко всем другим вселенным; все остальные пути исключаются. Таким образом, в этой теории причинная цепь событий перевернута: настоящее определяет прошлое. Это было бы невозможно, если бы Вселенная имела определенное изначальное состояние, так как из определенного состояния родилась бы определенная история. Но, утверждают Хокинг и Хертог, у Вселенной нет изначального определенного состояния, нет точки отсчета — такой границы просто не существует.

Голографическая Вселенная

Этот научный миф утверждает, что Вселенная является голограммой (или, по крайней мере, может считаться таковой). (В голограмме, о чем мы подробнее поговорим чуть позже, двухмерная модель создает картину в трех измерениях.) Считается, что вся информация, которая составляет Вселенную, находится на ее периферии, являющейся двухмерной поверхностью. Эта двухмерная информация возникает внутри Вселенной в трех измерениях. Мы видим Вселенную трехмерной, несмотря на то, что нечто, делающее ее такой, какая она есть, является двухмерным полем информации. Почему же эта кажущаяся нелепой идея стала темой споров и исследований?

Проблема, которую устраняет теория голографической Вселенной, относится к сфере термодинамики. Согласно ее твердо установленному второму закону, уровень хаоса никогда не может снизиться в закрытой системе. Это означает, что уровень хаоса никогда не может снизиться во Вселенной в целом потому, что, если мы рассматриваем космос во всей его полноте, он является закрытой системой (нет внешнего и, следовательно, нет ничего, что могло бы стать открытым). То, что уровень хаоса не может снизиться, означает, что порядок, который может быть представлен как информация, не способен увеличиться. Согласно квантовой теории, информация, которая создает или поддерживает порядок, должна быть постоянной, ее не может стать больше или меньше.

Но что происходит с информацией, когда материя исчезает в черных дырах? Может показаться, что черные дыры уничтожают информацию, содержащуюся в материи. Это, однако, бросает вызов квантовой теории. Чтобы разрешить эту загадку, Стивен Хокинг вместе с Якобом Бекенштейном, работавшим тогда в Принстонском университете, вместе вывели, что хаос в черной дыре пропорционален площади ее поверхности. Внутри черной дыры есть гораздо больше места для порядка и информации, чем на поверхности. В одном кубическом сантиметре, например, есть место для 1099 планковских объемов и всего для 1066 битов информации на поверхности (планковский объем — это почти непостижимо малое пространство, ограниченное сторонами в 10-35 метров). Леонард Сасскинд из Стэндфорда и Герард 'т Хоофт из Утрехского университета выдвинули предположение, что информация внутри черной дыры не потеряна — она голографически сохранена на ее поверхности.

Математика обнаружила неожиданное применение для голограмм в 1998 году, когда Хуан Малдасена, будучи тогда в Гарвардском университете, попытался поработать с теорией струн в условиях квантовой гравитации. Малдасена выяснил, что со струнами легче работать в пятимерных пространствах, чем в четырехмерных. (Мы воспринимаем пространство в трех измерениях: две плоскости вдоль поверхности и одна вертикально. Четвертое измерение будет располагаться перпендикулярно этим трем, но его нельзя воспринять. Математики могут добавлять любое число измерений, все дальше уходя от воспринимаемого мира.) Решение казалось очевидным: предположим, что пятимерное пространство внутри черной дыры в действительности является голограммой четырехмерного пространства на ее поверхности. Тогда можно производить отно-

сительно легкие подсчеты в пяти измерениях, работая с четырехмерным пространством.

Подойдет ли прием уменьшения количества измерений для Вселенной в целом? Как мы видели, ученые, работающие в рамках теории струн, бьются со множеством дополнительных измерений, выяснив, что трехмерного пространства недостаточно для того, чтобы выполнить их задачу: связать вибрации различных струн во Вселенной в единое уравнение. Голографический принцип мог бы помочь, так как Вселенную можно было бы считать многомерной голограммой, хранящейся в меньшем количестве измерений на своей периферии.

Голографический принцип мог бы облегчить подсчеты в рамках теории струн, но он несет в себе фантастические предположения касательно природы мира. Даже Герард 'т Хоофт, бывший одним из основоположников этого принципа, уже не считает его неоспоримым. Он сказал, что в данном контексте голография является не принципом, а проблемой. Возможно, предположил он, квантовая гравитация могла бы быть выведена из более основополагающего принципа, не подчиняющегося законам квантовой механики.

Во времена научных революций, когда существующая парадигма находится под давлением, выдвигаются новые научные мифы, но не все из них находят подтверждение. Теоретики укрепились в убеждении, что, как сказал Галилео, «книга природы написана на языке математики», и забыли, что не все в языке математики существует в книге природы. В результате множество математически оформленных мифов остаются всего лишь мифами. Другие, однако, несут в себе зародыши значительного научного прогресса. Изначально никто не знает наверняка, какие из семян прорастут и принесут плоды. Поле бурлит, находясь в состоянии творческого хаоса.

Таково положение дел сегодня во множестве научных дисциплин. Множится число аномальных феноменов в физической космологии, квантовой физике, в эволюционной и квантовой биологии и в новой сфере исследований сознания. Они создают все больше неопределенности и заставляют открытых новому ученых раздвигать границы принятых теорий. В то время как консервативные исследователи настаивают, что научными могут считаться только идеи, опубликованные в известных научных журналах и воспроизведенные в учебниках, передовые исследователи ищут фундаментально новые концепции, включая те, что считались выходящими за рамки их дисциплин всего несколько лет назад.

Все больше научных дисциплин описывают мир все более невероятным образом. Космология добавила в него темную материю, темную энергию и многомерные пространства; квантовая физика — частицы, которые мгновенно связаны в пространстве-времени на более глубоких уровнях реальности; биология — живую материю, которая демонстрирует целостность квантов; а исследования сознания — независимые от пространства и времени трансперсональные связи. Это лишь немногие из уже подтвержденных научных теорий, которые теперь считаются полноправными.

КРАТКИМ ПЕРЕЧЕНЬ ЗАГАДОК СОГЛАСОВАННОСТИ

Мы продолжим наш поиск целостной теории всего, составив перечень открытий, которые сегодня ставят ученых в тупик. Очевидно, что этот список не может включить все загадки, появившиеся в различных сферах научных исследований. Однако в нем присутствуют разнообразные загадки, которые значимы сами по себе и неожиданно часто появляются в разных научных сферах. Это загадки согласованности. Имеется в виду не обыкновенная заурядная согласованность, а удивительное разнообразие, в котором части согласованной системы так точно подогнаны друг к другу, что изменение одной вызывает изменения во всех остальных. Более того, изменения распространяются по системе почти мгновенно и сохраняются во времени. Части системы как будто являются нелокальными — они не привязаны к тому месту, в котором находятся, а существуют в некотором роде во всей системе. В этой главе мы узнаем, как эта странная форма согласованности проявляет себя в физическом мире, в живом мире и в мире сознания [1].

ЗАГАДКИ СОГЛАСОВАННОСТИ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ

Согласованность — это хорошо известный в физике феномен. В обычной форме он означает, что свет состоит из волн, имеющих постоянное различие по фазе. Фазовые отношения остаются постоянными, а процессы и ритмы гармонизированы. Свет обычных источников остается согласованным в пределах нескольких метров, свет технологических источников (лазеров, микроволновых печей и тому подобного) остается согласованным на значительно больших расстояниях. Но согласованность, обнаруженная в настоящий момент, является более сложной и значимой, чем ее стандартная разновидность. Она свидетельствует о почти мгновенной корреляции между частями или элементами системы — будь эта система атомом, организмом или галактикой. Все части системы, обладающей такой согласованностью, настолько связаны, что происходящее с одной частью происходит также и с другими.

Нелокальная согласованность — это всего лишь один из неожиданных феноменов, обнаруженных в XX веке. Картина мира квантовой физики — физики сверхмалой сферы физической реальности — стала куда более странной, чем можно было вообразить. Открытия свидетельствуют о том, что самые малые единицы материи, силы и света являются не вполне «разделенными реальностями», а особыми формами и сгустками энергетических полей. Некоторые из этих «квантов» обладают качествами материи — такими как масса, гравитация и инерция. Иные обладают качествами силы, являясь частицами, которые обеспечивают эффективное взаимодействие между подобными материи частицами. Есть и другие, обладающие качествами света, они несут электромагнитные волны, которые включают в себя видимый спектр. Но в действительности кванты не отдельны друг от друга, так как, побывав однажды в одинаковом состоянии, они остаются взаимосвязанными друг с другом вне зависимости от того, как далеко друг от друга находятся. И никакие кванты не ведут себя как физические объекты. Они обладают и корпускулярными, и волновыми качествами, которые, как кажется, зависят от того, каким образом проводятся эксперименты, в которых их наблюдают. Более того, когда измеряется одно из их качеств, другие оказываются недоступными для наблюдения и измерения.

Странный мир кванта

Важная веха: связанные частицы

В первоначальном состоянии кванты отнюдь не находятся в единственном месте во времени. Каждый квант есть одновременно и «здесь», и «там» — и в некотором смысле в пространстве-времени он присутствует везде.

■ Пока за квантами не наблюдают и их не измеряют, у них нет определенных характеристик, они существуют в нескольких состояниях одновременно. Эти состояния не реальны, а виртуальны — кванты способны их принимать, когда их наблюдают или измеряют. Наблюдатель или измерительный прибор как будто вылавливают квант из моря возможностей. Когда квант покинул море, он становится реальным, а не просто виртуальным, но мы никогда не можем знать заранее, каким зверем из всех возможных он станет. Возможно, квант может самостоятельно выбирать свое реальное состояние среди виртуальных.

■ Даже когда квант находится в реальном состоянии, он не позволяет нам наблюдать и замерять все параметры своего состояния одновременно: когда мы измеряем один параметр (например, позицию или энергию), другие становятся неясными (такие как скорость движения или время наблюдения).

■ Кванты очень социальны: если они находились в одинаковом состоянии, они остаются связанными друг с другом вне зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга оказались. Когда один квант из пары взаимосвязанных наблюдается или измеряется, он выбирает собственное реальное состояние — и его близнец тоже выбирает собственное состояние, но не свободно: он выбирает его в соответствии с выбором первого. Второй всегда выбирает дополнительное состояние и никогда — состояние, выбранное первым.

■ В сложной системе (такой как ситуация физического эксперимента) кванты демонстрируют такое же социальное поведение. Если мы проведем измерение одного кванта в системе, другие также перейдут из виртуального состояния в реальное. Более того, если мы создаем экспериментальную ситуацию, в которой определенный квант может быть измерен индивидуально, все другие кванты становятся реальными, даже если эксперимент не проведен...

Классическая механика, физика Исаака Ньютона, предлагает доступную концепцию физической реальности. Труд Ньютона «Математические начала натуральной философии», опубликованный в 1687 году, с геометрической точностью показал, что материальные тела на Земле движутся в соответствии с выраженными математически законами, в то время как планеты в небесах вращаются в соответствии с законами Кеплера. Движение всех тел точно определяется условиями, в которых оно начинается, так же как движение маятника определяется его длиной и изначальным положением, а траектория снаряда — углом пуска и ускорением. С математической определенностью Ньютон предсказывал положение планет, движение маятников, траекторию снарядов и движение материальных точек, которые в его физике являются неделимыми строительными блоками Вселенной.

Более сотни лет назад механистический предсказуемый мир Ньютона попал в беду. С разделением атома в конце XIX века (а потом и атомного ядра на составляющие в начале XX века) распалось не только физическое тело. Зашатались основы естественных наук: эксперименты в физике начала XX века разрушили господствующие представления о том, что реальность состоит из неделимых элементов. Однако физики не смогли предложить такой же здравой и доступной концепции вместо отвергнутой. Сама идея материи стала проблематичной. Субатомные частицы, которые возникали, когда атомы и атомные ядра разделялись, вели себя не так, как обычная материя: они обладали загадочной взаимосвязью, известной как нелокаль- ность, и двойственной природой, состоящей из волновых и корпускулярных качеств.

Оказалось, что частицы, составляющие явный аспект реальности, — это не крошечные материальные точки, подобные маленьким шарикам материи, а волны (точнее, стоячие волны). В квантовой физике они описываются волновыми функциями. Вся видимая Вселенная определяется законами, которые управляют интерференцией этих волн. Возможные интерференционные фигуры стоячих волн мы знаем как атомы, определяющие, какого рода молекулы могут из них образовываться и, следовательно, какие химические системы могут возникнуть. Интерференционные фигуры молекул определяют, в свою очередь, возможные виды межмолекулярных взаимодействий, включая сложные взаимодействия, образующие основу жизни.

Виды возможных взаимодействий определяются, в свою очередь, виртуальными состояниями. Как только что было указано, каждая частица, каждый атом и каждая молекула имеют не только то состояние, в котором они находятся во время наблюдения, но и состояния, называемые «виртуальными». Виртуальные состояния описываются вероятностными функциями и битами информации. Они становятся реальными, когда частица, атом или молекула их принимает.

Совокупность виртуальных состояний, которые могут принять определенные частицы, атомы или молекулы, в отличие от самих состояний не случайна. Порядок виртуальных состояний определенной частицы (атома или молекулы) контролирует переходные, вибрационные и вращательные движения этой частицы (или атома, или молекулы). Этот порядок виртуальных состояний определяет движение химических систем через поверхности потенциальной энергии, ведя их от одного конформного состояния к другому — от одной химической или биохимической системы к другой.

Каждая система, которая возникает в явном мире, представляет собой выбор из совокупности виртуальных состояний, доступных ей. Происходит непрерывная трансформация из виртуальных состояний в реальные. Квантовый физик и химик Лотар Шефер описывает это как «непрерывный танец», в котором принимаемые состояния непрерывно становятся виртуальными, в то время как незанятые состояния становятся реальными. Как он пишет, «в основе всего трансцендентальный (то есть виртуальный) и реальный порядок соединены в вечном яростном объятии».

Загадочное взаимодействие реальных и виртуальных состояний в физическом мире дополняется еще одной загадкой: неизменной и превосходящей пространство и время связью между частицами в реальном состоянии. Известный парадокс ЭПР (изначально предложенный Альбертом Эйнштейном вместе с коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном) показывает, что частицы, однажды находившиеся в одинаковом состоянии (в одинаковой системе координат), остаются мгновенно и прочно связанными. Такая связь характеризует целые атомы: современные эксперименты с «телепортацией» показывают, что, когда один из пары взаимосвязанных атомов связывается с третьим атомом, квантовое состояние третьего мгновенно переносится (направляется) на другие два атома — вне зависимости от того, как далеко находится тот атом.

Удивительный факт, возникающий из этого загадочного квантового океана, состоит в том, что частицы, а также атомы, состоящие из частиц, не являются одиночками. Они очень дружелюбны и при определенных условиях так тесно взаимосвязаны друг с другом, что находятся не просто здесь или там, а во всех учтенных местах одновременно. Их нелокальность не подвластна ни времени, ни пространству: она существует вне зависимости от того, в миллиметрах или световых годах изменяется расстояние между частицами и атомами, в секундах или миллионах лет измеряется разделяющее их время.

Квантовая нелокальность: революционные эксперименты

ЭПР-эксперимент

ЭПР-эксперимент — первый из революционных экспериментов, подтверждающих нелокальность микросферы физической реальности, — был предложен Альбертом Эйнштейном и его коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном в 1935 году. В этом «мысленном эксперименте» (названном так потому, что в то время он не мог быть проведен эмпирически) предполагалось взять две частицы в так называемом синглетном состоянии, в котором их спины аннулируют друг друга, а общий спин оказывается равным нулю. Затем частицы разделяются и отдаляются друг от друга. Если затем замерить спиновые состояния обеих частиц, мы, как полагал Эйнштейн, получим информацию об обоих спиновых состояниях одновременно. Эйнштейн верил, что этот эксперимент покажет, что странное ограничение, касающееся того, что может быть измерено, согласно принципу неопределенности Гейзенберга, не работает — теория, на которой он основывается, предлагает неполное описание физической реальности.

Когда экспериментальная аппаратура стала достаточно мощной, чтобы проверить правоту Эйнштейна, оказалось, что все происходит не совсем так. Предположим, мы замеряем спиновое состояние одной из частиц — частицы А — вдоль, скажем, осиz (допустимыми спиновыми состояниями являются «вверх» и «вниз» вдоль осей x, y и z). Предположим, наше измерение показало, что спин частицы направлен «вверх». Так как спины частиц должны взаимно уничтожаться, спин частицы В определенно должен быть направлен «вниз». Но частицы разделены, поэтому это требование не должно исполняться. Однако именно так и происходит. Каждое измерение одной частицы влечет за собой добавочный результат при измерении другой. Оказывается, что измерение частицы А мгновенно оказывает влияние на В, заставляя ее спинно-волновую функцию принять дополнительное состояние. Измерение А не просто обнаруживает уже установленное состояние В — оно создает его.

Мгновенный эффект переходит от А к В, передавая точную информацию о том, что измеряется. В «знает», когда А измеряется, какой точно параметр исследуется и с каким результатом, так как соответствующим образом выбирает свое состояние. Нелокальная связь устанавливается между А и В, несмотря на расстояние, которое их разделяет.

Эксперименты, проведенные в 1980 годах Аленом Аспектом и его коллегами и повторенные Николасом Гизином в 1997 году, показывают, что скорость, с которой передается эффект, поразительна. В экспериментах Аспекта сообщение между частицами, находящимися на расстоянии 12 метров друг от друга, произошло, по оценкам ученых, менее чем за одну биллионную секунды, что примерно в 20 раз быстрее скорости, с которой свет перемещается в пустом пространстве. В эксперименте Гизина частицы, находившиеся друг от друга на расстоянии 10 километров, сообщались между собой со скоростью, в 20 тысяч раз превышающую скорость света, — считавшийся непреодолимым скоростной предел теории относительности. Эксперименты также показывают, что связь между частицами осуществляется не обычными способами через измерительную аппаратуру; она внутренне присуща самим частицам. Частицы «связаны», и эта связь не чувствительна ни к расстоянию в пространстве, ни к разнице во времени.

В последующих экспериментах использовались еще бо$льшие расстояния, но удивительные результаты не изменились. Оказывается, разлучение не разделяет частицы друг с другом — в противном случае измерение одной не оказывало бы влияния на другую. Даже не обязательно, чтобы частицы появлялись в одинаковом квантовом состоянии. Эксперименты показывают, что любые две частицы, будь то электроны, нейтроны или фотоны, могут возникать в различных точках пространства и времени; если они когда-либо сошлись вместе в одной системе координат, этого достаточно, чтобы они продолжали действовать как часть одной квантовой системы даже тогда, когда они разделены...

Эксперименты с телепортацией

Последние эксперименты показали, что форма нелокальной связи, известная как телепортация, существует не только между отдельными частицами, но и между целыми атомами. Телепортация с 1997 года получила экспериментальное подтверждение в отношении квантового состояния фотонов в световых пучках и состояния магнитных полей, созданных облаками атомов. Весной 2004 года были проведены важнейшие эксперименты: две команды физиков, одна в Национальном институте стандартов в Колорадо, а другая — в Инсбрукском университете в Австрии, продемонстрировали, что квантовое состояние целых атомов может быть телепортировано при помощи перемещения квантовых битов («кубитов»), которые определяют атомы. В эксперименте, проведенном в Колорадо М. Д. Барретом, было успешно телепортировано основное состояние ионов бериллия, а в эксперименте, проведенном в Инсбруке М. Рибе, были телепорти- рованы основное и метастабильное состояния притянутых магнетически ионов кальция. Физики провели телепортацию с удивительной точностью — 78% командой Колорадо и 75% командой Инсбрука — используя разные техники, но следуя одному основному протоколу.

Первые два заряженных атома, названные А и Б, были «связаны», как и предполагалось в эксперименте ЭПР. Затем подготавливался третий атом, П, вводившийся в особое квантовое состояние, которое и должно было телепортироваться. Затем А, один из связанных ионов, измерялся вместе с подготовленным атомом П. В тот момент менялось внутреннее квантовое состояние Б: атом принимал то самое состояние, которое было закодировано в П! Квантовое состояние П оказывается телепортированным в Б.

Хотя в экспериментах используются сложные процедуры, процессы реального мира, на которые они указывают, относительно понятны. Когда А и П измеряются вместе, существовавшая прежде нелокальная связь между А и Б обеспечивает нелокальную передачу состояния от П к Б. В ЭПР-эксперименте одна из пары связанных частиц «ин-формирует» другую о своем замеряемом состоянии; сходным образом в экспериментах с телепортацией измерение одного из пары ионов, которые связаны между собой и с третьим ионом, передает состояние последнего двум другим. Так как процесс нарушает квантовое состояние А и воссоздает его в П, он заставляет вспомнить научно-фантастическую идею о телепортации объекта из одного места в другое.

Date: 2016-11-17; view: 298; Нарушение авторских прав