Структура пратона, змадэляваная разам з спадарожнымі палямі, паказвае, наколькі ён зроблены з кропачных кваркаў і глюонаў, але ён мае канчатковы істотны памер, які ўзнікае ў выніку ўзаемадзеяння квантавых сіл і палёў ўнутры яго. Сам пратон - гэта складаная, а не фундаментальная квантавая часціца. (Нацыянальная лабараторыя BROOKHAVEN)

Ці можа няспраўнасць у квантавай механіцы прывесці да нашай наступнай навуковай рэвалюцыі?

Адзін разважлівы эксперымент выяўляе парадокс. Ці можа квантовая гравітацыя стаць рашэннем?

Часам, калі вы хочаце зразумець, як сапраўды працуе прырода, вам трэба разабраць рэчы да самых простых узроўняў, якія можна сабе ўявіць. Макраскапічны свет складаецца з часціц, якія - калі падзяліць іх, пакуль іх нельга падзяліць больш - фундаментальнымі. Яны выпрабоўваюць сілы, якія вызначаюцца абменам дадатковых часціц (альбо скрыўленнем прасторы і часу для гравітацыі), і рэагуюць на наяўнасць вакол іх аб'ектаў.

Прынамсі, так выглядае. Чым бліжэй два аб'екты, тым большыя сілы яны аказваюць адзін на аднаго. Калі яны занадта далёкія, сілы апускаюцца да нуля, як ваша інтуіцыя кажа, што трэба. Гэта называецца прынцыпам мясцовасці, і гэта актуальна практычна ў кожным выпадку. Але ў квантавай механіцы яна ўвесь час парушаецца. Мясцовасць можа быць не што іншае, як устойлівая ілюзія, і разгледзець гэты фасад можа быць менавіта тым, што патрэбна фізіцы.

Квантавая гравітацыя спрабуе спалучыць агульную тэорыю адноснасці Эйнштэйна з квантавай механікай. Квантовыя карэкціроўкі класічнай сілы цяжару візуалізуюцца ў выглядзе цыклавых дыяграм, як паказана тут белым колерам. Звычайна мы разглядаем блізкія адзін да аднаго аб'екты як здольныя ўздзейнічаць на адзін аднаго, але гэта можа быць ілюзіяй. (НАЦЫЯНАЛЬНАЯ ЛАБА АКСЕЛЕРАТОРА SLAC)

Уявіце, што ў вас былі два аб'екты, размешчаныя ў непасрэднай блізкасці адзін ад аднаго. Яны будуць прыцягваць альбо адштурхоўваць адзін аднаго, грунтуючыся на зарадах і адлегласці паміж імі. Вы можаце візуалізаваць гэта як адзін аб'ект, які генеруе поле, якое ўплывае на іншае, альбо як два аб'екты, якія абменьваюцца часцінкамі, якія даюць альбо штуршок, альбо цяга да аднаго, альбо абодвух.

Вы, зразумела, чакаеце, што для гэтага ўзаемадзеяння будзе абмежавана хуткасць: хуткасць святла. Адноснасць не дае іншага выйсця, паколькі хуткасць, з якой распаўсюджваюцца часціцы, якія адказваюць за сілы, абмежаваная хуткасцю, якую яны могуць падарожнічаць, і ніколі не можа перавышаць хуткасць святла для любой часціцы Сусвету. Здаецца, гэта проста, і ўсё ж Сусвет поўны сюрпрызаў.

Прыклад светлавога конусу, трохмерная паверхня ўсіх магчымых светлавых прамянёў, якія паступаюць і адыходзяць ад пункту ў прасторы-часу. Чым больш вы рухаецеся ў прасторы, тым менш вы рухаецеся праз час, і наадварот. Толькі рэчы, якія змяшчаюцца ў вашым мінулым светлавым конусе, могуць паўплываць на вас сёння; У будучыні вы можаце ўспрымаць толькі рэчы, якія змяшчаюцца ў вашым будучым светлавым конусе. (WIKIMEDIA COMMONS USER MISSMJ)

У нас ёсць такое паняцце прычынна-выніковых вынікаў, якое ўвязваецца ў нас досведам рэчаіснасці. Фізікі называюць гэтую прычыннасць, і гэта адна з рэдкіх ідэй фізікі, якая на самай справе адпавядае нашай інтуіцыі. Кожны назіральнік у Сусвеце, з уласнай пункту гледжання, мае шэраг падзей, якія існуюць у яго мінулым і ў яго будучыні.

У адноснасці гэта падзеі, якія змяшчаюцца альбо ў вашым мінулым светлавым конусе (для падзей, якія могуць прычыніць вам ўздзеянне), альбо ў вашым будучыні светлавым конусе (для падзей, якія вы можаце выклікаць прычынна). Падзеі, якія можна ўбачыць, успрымаць ці могуць інакш уздзейнічаць на назіральніка, вядомыя як прычынна-выніковыя сувязі. Сігналы і фізічныя эфекты, як з мінулага, так і ў будучыню, могуць распаўсюджвацца са хуткасцю святла, але не хутчэй. Прынамсі, гэта тое, пра што кажуць вашы інтуітыўныя ўяўленні пра рэчаіснасць.

Усярэдзіне скрынкі кошка будзе альбо жывой, альбо мёртвай, у залежнасці ад таго, радыяактыўная часціца згасла ці не. Калі б котка была сапраўднай квантавай сістэмай, кошка не была б ні жывой, ні мёртвай, але ў суперпазіцыі абодвух станаў, пакуль не назіралася. (WIKIMEDIA COMMONS USER DHATFIELD)

Але ў квантавай Сусвеце гэтае паняцце рэлятывісцкай прычыннасці не так проста і універсальна, як здавалася б. Ёсць шмат уласцівасцей, якія можа мець часціца - напрыклад, яе спінаванне або палярызацыя - якія прынцыпова не вызначаюцца, пакуль вы не зрабіце вымярэнне. Да назірання за часціцай альбо ўзаемадзеяння з ёй такім чынам, што яна вымушана знаходзіцца альбо ў адным, альбо ў іншым стане, гэта на самай справе ў суперпазіцыі ўсіх магчымых вынікаў.

Вы таксама можаце ўзяць дзве квантавыя часціцы і заблытаць іх, так што гэтыя самыя квантавыя ўласцівасці будуць звязаны паміж двума заблытанымі часціцамі. Кожны раз, калі вы ўзаемадзейнічаеце з адным членам заблытанай пары, вы атрымліваеце не толькі інфармацыю пра тое, у якім менавіта стане знаходзіцца, але і інфармацыю пра заблытанага партнёра.

Стварыўшы два заблытаных фатона з ужо існуючай сістэмы і аддзяліўшы іх на вялікія адлегласці, мы можам «тэлепартаваць» інфармацыю пра стан аднаго, вымяраючы стан другога, нават з незвычайна розных месцаў. (МЕЛІССА МЕЙСТАР, З ЛАСЕРНЫХ ФОТОГРАФІЙ ПРА ШЛЯХАМ БЕЛАРУСЬ)

Гэта не будзе так дрэнна, за выключэннем таго, што вы можаце наладзіць эксперымент наступным чынам.

  1. Вы можаце стварыць сваю пару заблытаных часціц у пэўным месцы ў прасторы і часе.
  2. Вы можаце перавозіць іх адвольна вялікую адлегласць адзін ад аднаго, падтрымліваючы гэта квантавае заблытанне.
  3. Нарэшце, вы можаце зрабіць гэтыя вымярэння (альбо прымусіць гэтыя ўзаемадзеянні) як мага бліжэй адначасова.

У кожным выпадку, калі вы робіце гэта, вы знойдзеце члена, якога вы вымяраеце, у пэўным стане, і імгненна "ведаеце" нейкую інфармацыю пра іншы заблытаны член.

Фатон можа мець два тыпы кругавой палярызацыі, адвольна вызначаны так, што адзін +, а адзін -. Распрацаваўшы эксперымент для праверкі карэляцыі паміж накіраванай палярызацыяй заблытаных часціц, можна паспрабаваць адрозніць пэўныя склады квантавай механікі, якія прыводзяць да розных эксперыментальных вынікаў (DAVE3457 / WIKIMEDIA COMMONS)

Дзівоснае тое, што вы не можаце праверыць, ці сапраўды гэтая інфармацыя праўдзівая, ці не пазней, таму што для атрымання светлавога сігналу ад іншага ўдзельніка патрабуецца абмежаваны час. Калі сігнал сапраўды паступае, ён заўсёды пацвярджае тое, што вы ведалі, толькі вымяраючы член заблытанай пары: ваша чаканне стану далёкай часціцы адпавядала 100% таму, што паказана яго вымярэнне.

Толькі, здаецца, ёсць праблемы. Вы "ведалі" інфармацыю пра вымярэнне, якое праводзілася не лакальна, гэта значыць, што вымярэнне адбылося па-за вашага светлавога конусу. Але неяк вы не былі зусім недасведчаныя ў тым, што там адбываецца. Нягледзячы на ​​тое, што інфармацыя не перадаецца хутчэй, чым хуткасць святла, гэта вымярэнне апісвае трывожную праўду пра квантавую фізіку: гэта ў асноўным нелакальная тэорыя.

Схема трэцяга эксперыменту Аспэкт-тэставання квантавай нелакалізацыі. Заблытаныя фатоны ад крыніцы накіроўваюцца да двух хуткіх перамыкачоў, якія накіроўваюць іх на палярызацыйныя дэтэктары. Перамыкачы вельмі хутка мяняюць налады, эфектыўна змяняючы налады дэтэктара для эксперыменту, пакуль фотаны знаходзяцца ў палёце. (CHAD ORZEL)

У гэтага, вядома, ёсць абмежаванні.

  • Гэта не так чыста, як вы хочаце: вымярэнне стану вашай часціцы не падказвае нам дакладны стан яе заблытанай пары, а проста верагодная інфармацыя пра партнёра.
  • Дагэтуль няма магчымасці пасылаць сігнал хутчэй, чым святло; вы можаце выкарыстоўваць гэтую нелакалістыку толькі для прагназавання статыстычнага сярэдняга ўласцівасці заблытаных часціц.
  • І хаця гэта была мара многіх, ад Эйнштэйна да Шрэдынгера да дэ Бройля, ніхто ніколі не прыдумаў удасканаленую версію квантавай механікі, якая раскажа вам пра што-небудзь большае, чым яе першапачатковую фармулёўку.

Але ёсць шмат, хто ўсё яшчэ марыць пра гэты сон.

Калі дзве часціцы заблыталіся, яны маюць дадатковыя ўласцівасці хвалевай функцыі і вымяраюць адно месца значным абмежаваннем уласцівасцей другой. (WIKIMEDIA COMMONS USER DAVID KORYAGIN)

Адзін з іх - Лі Смолін, які напісаў папяровы шлях яшчэ ў 2003 годзе, які паказаў інтрыгуючую сувязь паміж агульнымі ідэямі квантавай гравітацыі і фундаментальнай нелакалізацыяй квантавай фізікі. Хоць у нас няма паспяховай квантавай тэорыі гравітацыі, мы стварылі шэраг важных уласцівасцей, якія тычацца таго, як будзе паводзіць сябе квантавая тэорыя гравітацыі і па-ранейшаму адпавядае вядомай Сусвету.

Пры спробе квантыраваць гравітацыю, замяніўшы паняцце выгнутага прасторы часу на абмен часціцамі, якія апасродкуюць гравітацыйную сілу, паўстануць велізарныя парушэнні мясцовасці. Калі вы паглядзіце на наступствы тых парушэнняў, якія рабілі Смолін і яго суаўтар Фоціні Маркапулаў, - вы выявіце, што яны здольныя растлумачыць немедычныя паводзіны квантавай механікі з дапамогай новых, не лакальных, не назіраных зменных.

Разнастайнасць квантавых інтэрпрэтацый і іх рознае прызначэнне самых розных уласцівасцей. Нягледзячы на ​​іх адрозненні, не існуе ніякіх эксперыментаў, якія маглі б адрозніць гэтыя розныя інтэрпрэтацыі адзін ад аднаго, хоць пэўныя інтэрпрэтацыі, як, напрыклад, з лакальнымі, рэальнымі, дэтэрмінаванымі скрытымі зменнымі, можна выключыць. (АНГЛІЙСКАЯ ВІКІПЕДЫЯ СТРАНЫЦА ІНТЭРПРЭТАЦЫІ КВАНТАЛЬНАЙ МЕХАНІКІ

Ёсць шмат прычын быць скептычным, што гэтая здагадка будзе падтрымліваць далейшае вывучэнне. Для першага мы сапраўды не разумеем квантавую гравітацыю, і ўсё, што можна сказаць пра яе, з'яўляецца надзвычай папярэднім. З іншага боку, замена нелокальных паводзін квантавай механікі на нелакальнае паводзіны квантавай гравітацыі, верагодна, пагаршае праблему, а не лепш. І, па трэцяй прычыне, няма нічога, што можна назіраць ці выпрабаваць адносна гэтых нелакальных пераменных, якія, паводле Маркапулу і Смоліна, маглі растлумачыць гэтую мудрагелістую ўласцівасць квантавай Сусветы.

На шчасце, у нас будзе магчымасць пачуць гісторыю непасрэдна ад самога Смоліна і ацаніць яго самастойна. Разумееце, у 7 гадзін вечара (16:00 па ПТ) 17 красавіка Лі Смолін прачытае ў Інстытуце перыметра публічную лекцыю менавіта на гэтую тэму, і паглядзець яе можна тут.

Я буду назіраць разам з вамі, цікаўлюся над тым, што Смолін называе Эйнштэйна Незавершаная рэвалюцыя, і гэта найвышэйшая задача па замене двух нашых цяперашніх (але ўзаемна несумяшчальных) апісанняў рэчаіснасці: Агульная адноснасць і квантавая механіка. Лепш за ўсё, я дам вам свае думкі і каментарыі ніжэй у форме жывога блога, пачынаючы за 10 хвілін да пачатку размовы.

Даведайцеся, дзе мы знаходзімся ў пошуках квантавай гравітацыі, і якія абяцанні яны могуць (а могуць і не зрабіць) для рэвалюцыі адной з найвялікшых контрвучальных загадак пра квантавую прыроду рэальнасці!

(Жывы блог пачынаецца ў 03:50 па тэлефоне; усе часы пералічаныя ніжэй у ціхаакіянскі час.)

15:50: І вітаем! Я ўвесь дзень думаў пра ідэю квантавай гравітацыі, рыхтуючыся і ўсхваляваны для гэтай размовы.

Хвалі хваляў для электронаў, якія праходзяць праз падвойную шчыліну, адна па адной. Калі вы вымяраеце, «праз якую шчыліну» будзе праходзіць электрон, вы знішчыце малюнак, паказаны тут. Правілы стандартнай мадэлі і агульнай адноснасці не кажуць пра тое, што адбываецца з гравітацыйным полем электрона, калі ён праходзіць праз двайную шчыліну; для гэтага спатрэбіцца нешта, што выходзіць за рамкі нашага цяперашняга разумення, напрыклад, квантавая гравітацыя. (ДР. ТАНОМУРА І БЕЛАРАЗАР АВЯНІЦЫ ВІКІМЕДЫІ)

15:54: Вы можаце гэтага не распазнаць, але ўсе размовы пра тое, наколькі агульная адноснасць і квантавая фізіка прынцыпова несумяшчальныя, не вельмі далёка "тэарэтычна". Замест гэтага, вы можаце зрабіць просты эксперымент, які можна зрабіць для сябе, каб даведацца, чаму яны несумяшчальныя. Каб патрапіць туды, я хачу, каб вы прыдумалі адзін з самых класічных эксперыментаў з усіх: эксперымент з падвойнай шчылінай.

Уявіце, што вы прапускаеце электрон праз падвойную шчыліну. Калі вы не вымяраеце, праз якую шчыліну ён праходзіць, вы робіце выснову, што яна павінна праходзіць праз абедзве шчыліны адначасова, умешваючыся ў сябе, як гэта адбываецца. Вось так вы атрымаеце малюнак перашкод на экране за ім. Затым вы пытаецеся, што адбываецца, калі вы паспрабуеце вымераць яго гравітацыйнае поле?

Візуалізацыя гравітацыйнага поля электрона пры яго праходжанні праз двайную шчыліну. (Сабін Хоссенфелдэр)

Ці адлюстроўвае гравітацыйнае поле перашкода? Ці яна ідзе па адной траекторыі, падобнай на часціцы, праходзячы праз адну шчыліну ў адзіночку?

Калі б мы маглі правесці гэты эксперымент, мы б атрымалі вынік, але General Relativity не дае ніякіх прагнозаў. Без квантавай тэорыі гравітацыі мы не можам адказаць на гэтае пытанне.

15:58: Займальная ідэя, якую прэзентуе Смолін, заключаецца ў тым, што гэта, магчыма, тое, што мы бачым сёння, як квантавы індэтэрмінізм, заблытанасць альбо жахлівасць (ці, як вы хочаце гэта назваць), грунтуецца на фундаментальнай праблеме: што мы не разумеем квантавай гравітацыі. Калі квантавая гравітацыя прыходзіць разам з нелакалізацыямі, магчыма, тое, што мы разглядаем як жахлівы ў пытаннях квантавай фізікі, гэта сапраўды толькі праява гэтых фундаментальных нелакалій.

Для вас з выдатнымі ўспамінамі Фоціні Маркапулу, суаўтарам Смоліна на арыгінальнай газеце (2004 г.), якая пастулюе гэта, стала тэмай займальнага артыкула пра Наўтылус, які я рэкамендую ўсім праверыць.

Прадстаўленне спінавай сеткі ў квантавай гравітацыі Петля, сур'ёзная альтэрнатыўная спроба квантавання гравітацыі, адна з адзіных асноўных для канкурэнцыі тэорыі струн. (Маркус Пассел)

16:02: Акрамя таго, калі вы калі-небудзь чулі пра квантовую гравітацыю цыклу (LQG), якая лічыцца самым сур'ёзным канкурэнтам тэорыі струн у намаганнях па колькасным вызначэнні гравітацыі, Лі Смолін з'яўляецца каінвентарам LQG. Ён вось-вось пачне гаварыць літаральна праз хвіліну, але вось з кім вы сёння будзеце чытаць лекцыі. Я не магу чакаць!

16:06: Лі Смолін вельмі ненаўмысна забаўляецца, кажучы пра цэлы шэраг людзей, якія дасылаюць яму непажаданыя "рашэнні" для самых вялікіх праблем квантавай фізікі. Хоць ён, як і я, ніколі не хоча адгаварыць людзей ад глыбокага роздуму над праблемамі для сябе, ён вельмі асцярожна адгаворвае іх адняць у яго час і энергію, размясціўшы іх на гэтым форуме.

(Для тых, хто думае, што гэта адкрытае запрашэнне даслаць мне гэтыя тэорыі, параіце мне, што я больш не ацэньваю непажаданыя рукапісы і ідэі, якія мне дасылаюць як палітыку.)

Фотаэфект падрабязна распавядае пра тое, як электроны можна іянізаваць фотанамі, абапіраючыся на даўжыню хвалі асобных фатонаў, а не на інтэнсіўнасць святла ці якую-небудзь іншую ўласцівасць. (WOLFMANKURD / WIKIMEDIA COMMONS)

16:08: Гэта крыху той факт, пра які мы звычайна не гаворым: калі Эйнштэйн у 1905 годзе прайшоў «цудадзейны год», фотаэлектрычны эфект быў самай рэвалюцыйнай складнікам яго працы. Калі мы гаворым пра тое, што святло з'яўляецца часціцай і хваляй, гэта быў першы эксперымент, які прадэманстраваў характар, падобны на часціцы, так як бліскучае святло на аб'екце стварала іянізаваныя электроны, але толькі ў тым выпадку, калі кожны асобны квант святла меў дастатковую энергію, каб зрабі так.

Тут Смолін атрымлівае ідэю "Незавершанай рэвалюцыі Эйнштэйна", бо дзецішча квантавай прыроды рэчаіснасці павінна ў канчатковым выніку нарадзіць гатовую рэвалюцыю: рэальнасць не залежыць ад нас, назіральніка.

Гэта скрыншот з 12 хвілін падчас размовы Смоліна ў Інстытуце перыметра. (ІНСТЫТУТ ПЕРЫМЕТРА)

16:12: Ці існуе прырода незалежна ад нашых ведаў і існавання? Гэта пазіцыя кванта-рэаліста, але гэта філасофская пазіцыя. Пакуль што квантавая механіка спарадзіла вялікую колькасць інтэрпрэтацый, якія альбо прымаюць, альбо адкідаюць рэалізм, але гэта, на жаль, не было па-сапраўднаму выпрабавальнай перадумовай.

Рэверс рэаліста - абсервацыяніст, дзе ўмяшанне назіральніка адыгрывае фундаментальную ролю. Ёсць пэўныя камбінацыі:

  • рэалізм,
  • населены пункт,
  • дэтэрмінізм,
  • і наяўнасць або адсутнасць схаваных зменных,

якія могуць быць выключаны альбо не выключаны. Увогуле, аднак, вы павінны прыняць нешта вельмі нязручна, інакш вы апынецеся канфліктным з эксперыментамі, якія вы можаце правесці.

Ілюстрацыя ранняга Сусвету як складаецца з квантавай пены, у якой квантавыя ваганні вялікія, разнастайныя і важныя на найменшых маштабах. (NASA / CXC / M.WEISS)

16:16: Для тых, хто пакідае каментарыі накшталт "Смолін цьмяны", я заклікаю вас засяродзіцца на змесце яго размовы, а не на стылі. Ён на самай справе кажа тут некаторыя глыбокія рэчы. Напрыклад, наступная цытата Нільса Бора:

"Калі мы штосьці вымяраем, мы прымушаем нявызначаны, нявызначаны свет прыняць эксперыментальнае значэнне. Мы не вымяраем свет, мы яго ствараем ".

Трэба разумець, што гэта нешта вельмі тонкае, але гэта бясспрэчна. Вы можаце праводзіць эксперыменты, якія паказваюць, што свет паводзіць сябе па-рознаму, калі вы робіце гэта ці не вымяраеце яго.

Шматразовыя паслядоўныя эксперыменты Штэрн-Герлаха, якія раздзяляюць квантавыя часціцы ўздоўж адной восі ў залежнасці ад іх спінаў, выклічуць далейшае магнітнае расшчапленне ў напрамках, перпендыкулярных да апошняга вымеранага, але без дадатковага расшчаплення ў тым жа кірунку (FRANCESCO VERSACI з WIKIMEDIA COMMONS)

16:20: Напрыклад, ёсць эксперымент, які можна зрабіць пад назвай эксперымент Штэрн-Герлаха, пры якім вы ўводзіце электрон праз магнітнае поле, арыентаванае ў пэўным кірунку. Гэта можа быць, скажам, вось X. Электроны, якія круцяцца ў адным кірунку, будуць расшчапляцца ў станоўчым кірунку, а электроны, якія круцяцца ў другім кірунку, адхіляюцца ў адмоўным кірунку.

Акт вызначэння гэтага выніку па восі х знішчае любую інфармацыю ўздоўж восі y або z. Калі вы ўсталюеце яшчэ адзін эксперымент Штэрн-Герлаха на восі х, часціцы, якія адхіляюцца станоўча, усё роўна будуць адлюстроўвацца станоўча; тыя, хто адхіліўся адмоўна, усё роўна будуць адмоўна.

Але калі вы, напрыклад, увядзіце іншы эксперымент у напрамку "у", вы не толькі ўбачыце раскол у гэтым новым кірунку, вы знішчыце любую інфармацыю пра х-кірунак. Гэта пераблыталася, але гэта эксперыментальна.

Ілюстрацыя паміж уласцівай нявызначанасцю паміж становішчам і імпульсам на квантавым узроўні. Існуе абмежаванне таго, наколькі добра вы можаце адначасова вымераць гэтыя дзве велічыні, і нявызначанасць выяўляецца ў тых месцах, дзе людзі часта менш за ўсё чакаюць гэтага. (Э. SIEGEL / WIKIMEDIA COMMONS USER MASCHEN)

16:24: І гэта яшчэ адзін рэальны аспект квантавай фізікі: фундаментальная квантавая нявызначанасць. Ёсць пэўныя камбінацыі уласцівасцей, якія не могуць быць адначасова вядомыя лепш, чым пэўная дакладнасць, разам узятыя. Становішча і імпульс, энергія і час, ці нават (як мы толькі што праілюстравалі) раскручваюцца ў двух узаемна перпендыкулярных кірунках, не могуць быць вядомыя з адвольнай дакладнасцю.

"Чаму гэта так?"

Мы не ведаем! У гэтым і заключаецца праблема: няма прынцыпу кіравання, які ляжыць у аснове яго. Гэта прынцып.

Траекторыі часціцы ў скрынцы (яе таксама называюць бясконцым квадратнай студняй) у класічнай механіцы (А) і квантавай механіцы (БФ). У (А) часціца рухаецца з пастаяннай хуткасцю, адскокваючы наперад і назад. У (BF) рашэнні хвалевых функцый залежнага ад часу раўнання Шродзінгера прыведзены для той жа геаметрыі і патэнцыялу. Гарызантальная вось - гэта становішча, вертыкальная вось - рэальная частка (сіняя) альбо ўяўная частка (чырвоная) хвалевай функцыі. (B, C, D) - гэта стацыянарныя стану (уласныя ўласцівасці энергіі), якія паходзяць з рашэнняў у залежнасць ад часу Шрадзінгера. (E, F) - нестацыянарныя стану, рашэнні ў залежнасці ад часу раўнання Шродзінгера. (СТЫВ БРЫНС / СБЫРНЕ321 ГАЛОЎ ВІКІМЕДЫІ)

16:28: Смолін таксама хоча, каб вы зразумелі верагоднасць і суперпазіцыю. Вы не можаце апісаць што-небудзь так, як класічна, з абсалютнымі ўласцівасцямі, якія не залежаць ад вашых вымярэнняў.

Мы накладваем замеры; мы робім іх па сістэме. Але гэта стрымлівае патэнцыйныя вынікі і дазваляе нам размеркаваць верагоднасць таго, што могуць быць такія, якія можна назіраць, якія вымяраюцца велічынямі. Гэта можа быць па-філасофску незадаволена, але гэта цалкам на 100% паслядоўна, так што нічога іншага з нашым назіраецца рэальнасцю.

16:31: Проста на выгаду, яшчэ не было прадстаўлена ніякай сувязі з гравітацыяй. Вы гэтага не прапусцілі; не хвалюйцеся.

Яркія і цёмныя махры, якія з'яўляюцца на аддаленым ад дзвюх шчылінах эксперыменце, праведзеным са святлом, можна растлумачыць толькі хвалевым характарам, а не прамянёвым характарам. (WIKIMEDIA COMMONS USER INDUCTIVELOAD)

16:33: Гэта сутнасць таго, што Смолін не любіць. Існуе дзве часткі квантавай механікі.

  1. Калі вы не робіце назірання, рэальнасць развіваецца плаўна, як хваля, і ўсё застаецца ў гэтым нявызначаным стане.
  2. У гэтым выпадку мы не можам прадказаць, дзе будуць знаходзіцца часціцы і якія ўласцівасці яны будуць мець, але толькі размеркаванне верагоднасці таго, якімі магчымымі вынікамі будуць.

Калі б мы не існавалі, рэчаіснасць развівалася б толькі ў адпаведнасці з пунктам 1. (Ну, калі б не было назіральнікаў, гэта сапраўды так. Не трэба быць чалавекам, каб рабіць назіранне!) Але гэтыя дзве рэчы, у тандэме , уяўляе вялікую праблему для рэалістычнай інтэрпрэтацыі квантавай механікі.

16:37: Збярыце кучу часціц у нявызначаны стан, і што будзе? Яны ўзаемадзейнічаюць у адпаведнасці з правілам суперпазіцыі: яны хвалі, і яны ўмешваюцца як канструктыўна, так і разбуральна, і гэта наладжвае вас з поўным наборам верагодных вынікаў.

Але калі б вы ішлі і зрабілі вымярэнне, вы маглі б атрымаць толькі адзін вынік. Ад капенгагенскай інтэрпрэтацыі да "Сусветнай" інтэрпрэтацыі да трансакцыйнай і ўсіх іншых, розніца ў тым, што вы бачыце ў плане вымярэнняў, не адрозніваецца. Людзі хочуць пазбавіцца ад другога правіла (або яго часткі), якое Смолін не любіць, але вы не атрымаеце адказу, які адпавядае рэчаіснасці. Вы не можаце з дакладнасцю прадказаць вынік квантавага механічнага эксперыменту.

16:39: Добра, Смолін проста сказаў тое, што кажуць крытыкі рэалізму, і гэта важна, таму што я часта кажу сам. Са слоў Смоліна:

Зараз ёсць людзі, якія лічаць, што праблема вымярэнняў на самай справе не з'яўляецца праблемай, і яна перанапружана, і гэта куча людзей, якія прайшлі сваё галоўнае месца і павінны быць пенсіянеры, якія задумваліся пра гэта назаўжды, але мне было цікава пра гэта, так як мне было семнаццаць!

І гэта цудоўна. Вы можаце турбавацца пра ўсё, што хочаце. Але калі вы хочаце куды-небудзь дабрацца, вам трэба сфармуляваць праблему такім чынам, што патэнцыйна можа прывесці да адказу, альбо вы проста філасофстваваць і абгрунтоўваць уласную недапрацаваную канцэпцыю таго, якой павінна быць рэчаіснасць.

Вы не можаце сказаць рэчаіснасці, што павінна быць. Вы можаце толькі спытаць, што гэта такое, і рабіць высновы, абапіраючыся на тое, што вы можаце назіраць альбо вымяраць, абапіраючыся на прагнозы вашай тэорыі і асновы.

Ідэя паралельных Сусветных адносін да коткі Шрэдынгера. Гэтак жа весела і пераканаўча, што без бясконца вялікай прасторы прасторы, каб утрымліваць гэтыя магчымасці, нават інфляцыя не створыць дастатковай колькасці Сусветаў, каб утрымліваць усе магчымасці, якія нам прынесла 13,8 мільярда гадоў касмічнай эвалюцыі. (ХРЫСТЫЙСКАЯ СХІМА)

16:42: Вас турбуе кот Шродзінгера? Вас турбуе той факт, што рэальнасць не вызначаецца, пакуль вы не зрабіце вымярэнне?

Ну, вы можаце перажываць за ўсё, што вам падабаецца, і прыдумаць усе спосабы прагляду праблемы, якая вам падабаецца. Але пакуль вы не зробіце вымярэнне, вы не можаце паспяхова прадказаць вынік. Вось чаму, пакаленні пасля Шродзінгера, людзі ўсё яшчэ турбуюцца пра гэта.

Нават скарыстаўшыся квантавым заблытаннем, немагчыма зрабіць лепш, чым выпадкова гадаць, калі гаворка ідзе пра тое, што ў руках дылера. (MAKSIM / CSTAR ВІКІМЕДЫЙСКІХ ГАЛОЎ)

16:45: Такім чынам, што зараз стварае Смолін, гэта праблема квантавага заблытання. Калі ўзяць пару заблытаных часціц і аддзяліць іх на вельмі вялікую адлегласць, і назіральнік ідзе разам з кожнай, абодва могуць вымераць квантавыя ўласцівасці іх часціц.

Назіральнік № 1 можа вымераць, напрыклад, што іх часціца раскручваецца.

Назіральнік № 2 можа вымераць, што іх часціца спінаецца.

Справа нават у тым, што нават не атрымліваючы вымярэння назіральніка №2, назіральнік № 1 можа зрабіць лепш, чым выпадковыя (50/50) здагадкі пра тое, якім было вымярэнне № 2 назіральніка. І гэта адбываецца імгненна, нават калі вымярэнне займае секунду і назіральнік № 2 знаходзіцца на светлавых гадах. Смолін сцвярджае, што ў гэтым маёмасці павінна быць нешта сапраўды "сапраўднае"!

16:48: Як кажа Смолін, мы вымяраем толькі адну з гэтых часціц, і ўсё ж мы ведаем што-небудзь пра фізічную рэчаіснасць, пра іншае.

Гэты тып эксперыменту ў думках цікавы. Дапусцім, вы вымяраеце становішча часціцы № 1 і імпульс часціцы № 2: ці можаце вы перамагчы Гейзенберга ў гэтым нявызначанасці? Адказ, вядома, не, але вы можаце даведацца пра фізічную рэальнасць. Гэта мысленне ў вялікай ступені звязана з парадоксам ЭПР, і таму Эйнштэйн назваў квантавую механіку няпоўнай.

Нільс Бор і Альберт Эйнштэйн абмяркоўвалі вельмі шмат тэм у доме Пола Эрэнфеста ў 1925 годзе. Абмеркаванні Бор-Эйнштэйна былі адным з самых уплывовых з'яў у працэсе развіцця квантавай механікі. Сёння Бор найбольш вядомы сваімі квантавымі ўкладамі, але Эйнштэйн больш вядомы сваім укладам у адноснасць і эквівалентнасць масы-энергіі. Што тычыцца герояў, то абодва мужчыны валодалі велізарнымі недахопамі як у прафесійным, так і ў асабістым жыцці. (Паўла Эрэнфест)

16:51: Смолін усведамляе, што ў гэтым аргуменце ёсць недахоп. Справа ў тым, што ў вас дзве сістэмы, і вы вымяраеце нешта пра адну сістэму, каб зрабіць выснову пра ўласцівасць другой. Такім чынам, вы вызначаеце нешта пра фізічную рэальнасць другой сістэмы, не вымяраючы яе, і таму ёсць нейкая аб'ектыўная рэальнасць.

Але тут хаваецца здагадка, што фізіка лакальная, гэта значыць, што парушаць сістэму можна толькі ў тым выпадку, калі яна знаходзіцца побач, непасрэдна ўзаемадзейнічаючы з ёй. І ў гэтым недахоп: вы перанеслі гэтыя рэчы далёка, і таму інфармацыя, якую вы атрымліваеце, з'яўляецца нелокальнай.

Ну, квантавая фізіка - гэта нелокальная тэорыя! І гэта праблема: вы не можаце мець тэорыю быць рэальнай, лакальнай і дэтэрмінаванай і ўтрымліваць схаваныя зменныя адразу.

16:54: Справа ў тым, дзе б вы ні знаходзіліся, Сусвет, як вы яго ўспрымаеце, прынцыпова нявызначаная, пакуль вы не зробіце вымярэнне. І тое, што вы даведаецеся пра Сусвет, заўсёды будзе адпавядаць таму. Нават калі б назіральнік на вялікай адлегласці зрабіў назіранне, якое "вызначыла" нешта ў вашай сістэме, вы не змаглі б гэтага ведаць.

Вы ўбачылі, што прадказвалі правілы квантавай фізікі і інфармацыю, якую далёкі назіральнік мог перадаць вам толькі з хуткасцю святла ці павольней. Да таго часу, як іх сігнал прыйшоў да вас і сказаў: "эй, гэтая часціца мела такое становішча, ці кручэнне, альбо гэты імпульс ...", вы ўжо мелі сваё вымярэнне і сказалі: "Так, гэта адпавядае таму, што я вымераў. Добра зроблена."

Найлепшая лакальная рэалістычная імітацыя (чырвоная) для квантавай карэляцыі двух спінаў у сінглетным стане (сіняя), настойваючы на ​​ідэальнай анты-карэляцыі пры нулявых градусах, ідэальнай карэляцыі пры 180 градусах. Шмат іншых магчымасцей для класічнай карэляцыі ў залежнасці ад гэтых пабочных умоў, але ўсе характарызуюцца рэзкімі пікамі (і далінамі) пры 0, 180, 360 градусах, і ні адна не мае больш экстрэмальных значэнняў (+/- 0,5) пры 45, 135, 225, 315 градусаў. Гэтыя значэнні на графіцы адзначаны зоркамі і з'яўляюцца значэннямі, вымеранымі ў стандартным эксперыменце тыпу Бэл-ЧШ. Квантовыя і класічныя прагнозы можна выразна разглядаць. (RICHARD GILL, 22 снежня 2013 г., ВЕРНІЦЬ З R)

16:58: Дзіўна тое, што вы не можаце мець мясцовую, рэалістычную інтэрпрэтацыю квантавай механікі. Смолін імкнецца вярнуць рэалізм цаной мясцовасці.

Для мяне гэта мыццё. Калі вы бачыце размытую выяву на тэлебачанні, гэта можа быць таму, што:

  • твае вочы размытыя,
  • тэлевізійны сігнал размыты,
  • альбо камера, якая запісала сігнал, размытая,

але без дадатковай інфармацыі гэта не мае значэння. Важна тое, што мы заўсёды назіраем гэтую фундаментальную размытасць.

17:00: Вы такі рэаліст, як Эйнштэйн, дэ Броглі, Шродзінгер, Бом, Бэл ці Пенроуз? Вы антырэаліст, як Бор, Гейзенберг ці Паўлі?

Ці вы чалавек, які прыпыняе і разлічвае, як Мермін, ці, відаць, Зігель?

Ну, Смолін - рэаліст, і спадзяецца вырашыць усе галаваломкі нязмястоўнасцю.

З нашага пункту гледжання Сусвет, які можна назіраць, можа мець 46 мільярдаў светлавых гадоў ва ўсіх напрамках, але, безумоўна, ёсць і больш, не назіраецца, магчыма, нават бясконцая колькасць, як і наша. З цягам часу мы зможам убачыць больш гэтага, з часам выявім прыблізна ў 2,3 разы больш галактык, чым мы можам цяпер іх бачыць. Нават для тых частак, якія мы ніколі не бачым, ёсць рэчы, якія мы хочам ведаць пра іх. Наўрад ці гэта здаецца бясплённым навуковым пачынаннем. (FRÉDÉRIC MICHEL AND ANDREW Z. COLVIN, АНОВАЦЫІ Э. СІГЕЛ)

17:02: Смолін дае добры адказ на першае пытанне, якое, па сутнасці, "ці зразумелая рэальнасць?" І яго адказ: "Я не ведаю, але хачу паспрабаваць". І гэта справядліва!

Я не абавязкова згодны з яго ацэнкай наступнага кроку, але я не магу вінаваціць кагосьці за крок у той бок, у якой ён не ведае, будзе гэта плённа ці не. Вы павінны паспрабаваць, нават калі вы паспрабуеце і няўдача. Вось пра што ідзе тэарэтычная фізіка.

17:05: Існуюць філасофскія праблемы з нагоды мультысвету, і як вы атрымаеце верагоднасць з фармулёўкі квантавай тэорыі без вымярэнняў. Пакуль што, як сцвярджаецца, усе такія фармулёўкі былі прынцыпова хібнымі і няўдалымі. Гэта не значыць, што гэта бясплённа, але гэта яшчэ не значыць.

17:07: Смолін дае доўгі і звілісты адказ на іншае пытанне, але прызнае, што адзіны спосаб дабрацца куды-небудзь - гэта распрацаваць тэорыю, якая мае праверкі прадказанняў, якія адрозніваюцца ад стандартнай квантавай механікі. Да гэтага часу ніхто не рабіў гэтага паспяхова. Ім удалося выключыць альтэрнатывы, якія адрозніваюцца ад стандартнай (г.зн. Бора) квантавай механікі.

Святло, прапушчанае праз дзве тоўстыя шчыліны (уверсе), дзве тонкія шчыліны (пасярэдзіне) або адну тоўстую шчыліну (унізе), паказвае сведчанне перашкод, якія паказваюць на хвалепадобны характар. (BENJAMIN CROWELL)

17:10: Смешна, калі злучыць усё гэта, здаецца, што адзіным спосабам адначасова стварыць "лакальны" і "сапраўдны" Сусвет, як Смолін хоча, - ніколі не рабіць назірання. Хлопчык, ці не праўда, што ў рэчаіснасці нездавальняючыя адказы?

17:12: І, акрамя гэтага, ён выклікае цікавы момант: чаму мы вырашылі распрацаваць інтэрпрэтацыю квантавай фізікі Бора (і Гейзенберга і г.д.), якая ўхіляецца ад рэалізму, а не дэ Броль, дзе захоўваецца рэалізм і мясцовасць ухіляецца?

Я даўно напісаў доўгую артыкул, дзе мой асноўны адказ быў, каго хвалюе? Слухаючы размовы Лі Смоліна, я пераконваюся, што калі-небудзь, пакуль у вас не з'явіцца тэорыя, якая робіць розныя прагнозы ні ад адной (тэорыі Бора і Дэ Бройля даюць ідэнтычны прагноз), вы можаце паспрабаваць распрацаваць яе, як Смолін ці вы можаце марнаваць свой час на гэта.

Гэта напэўна засмучае многіх, але часам праўда Сусвету засмучае. Усё адбываецца так, як яны ёсць, і яны не абавязаны адпавядаць вашым інтуітыўным чаканням таго, як "рэчаіснасць" павінна паводзіць сябе.

17:16: Канчатковы момант Смоліна з'яўляецца выдатным: мы займаемся навукай, таму што не ведаем адказу. Мы верым, што будзем выбіраць тлумачэнне альбо тэорыю, альбо фармулёўку, якая максімальна дазваляе нам растлумачыць пра Сусвет. І мы спадзяемся, што праз 100 гадоў людзі будуць прымаць правільныя рашэнні аб тым, якія тэорыі яны вырашылі захаваць і якія з іх адкінуць.

Дзякуй, што далучыўся да мяне за цікавую лекцыю і дыскусіі па навуцы, і проста, магчыма, калі-небудзь мы даможамся цікавага прагрэсу па гэтай тэме. Да гэтага часу вам не трэба маўчаць, але вы ўсё роўна павінны разлічваць!

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан з'яўляецца аўтарам дзвюх кніг "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".