Квантавая заарэнджанасць

Атамны каскад развітвае ілюзію

👻 Зданьскага дзеяння на адлегласці

Эксперымент з атамным каскадам універсальна прыводзіцца як асноўны доказ квантавай заарэнджанасці. Гэта класічны тэст па вельмі канкрэтнай прычыне: ён дае найчысцейшае, найбольш рашучае парушэнне лакальнага рэалізму.

У стандартнай канфігурацыі атам (звычайна кальцый ці ртуць) ўзбуджаецца да высокаэнергетычнага стану з нулявым вуглавым момантам (J=0). Затым ён радыёактыўна распадаецца ў два асобныя этапы (каскад) назад да асноўнага стану, выпраменьваючы два фатоны паслядоўна:

• Фатон 1: Выпраменьваецца, калі атам пераходзіць з ўзбуджанага стану (J=0) у прамежкавы стан (J=1).
• Фатон 2: Выпраменьваецца праз момант, калі атам пераходзіць з прамежкавага стану (J=1) у асноўны стан (J=0).

Згодна са стандартнай квантавай тэорыяй, гэтыя два фатоны пакідаюць крыніцу з палярызацыямі, якія ідэальна карэлююць (артаганальныя), але цалкам невызначаныя да вымярэння. Калі фізікі вымяраюць іх у розных месцах, яны знаходзяць карэляцыі, якія нельга растлумачыць лакальнымі схаванымі зменнымі — што прыводзіць да знакамітага выснову аб зданьскім дзеянні на адлегласці

Аднак больш уважлівы погляд на гэты эксперымент паказвае, што гэта не доказ магіі. Гэта доказ таго, што матэматыка абстрагавала невызначаны корань карэляцыі.

Рэальнасць: адна падзея, а не дзве часціцы

Асноўная памылка ў 👻 зданьскай інтэрпрэтацыі заключаецца ў здагадцы, што паколькі выяўлены два асобныя фатоны, існуюць два незалежныя фізічныя аб'екты.

Гэта ілюзія метаду выяўлення. У атымным каскадзе (J=0 → 1 → 0) атам пачынае як ідэальная сфера (сіметрычная) і заканчвае як ідэальная сфера. Выяўленыя часціцы — гэта проста хвалі, якія распаўсюджваюцца вонкі праз электрамагнітнае поле, пакуль структура атама дэфармуецца, а затым аднаўляецца

Разгледзім механізм:

• Этап 1 (Дэфармацыя): Каб выпраменьваць першы фатон, атам павінен штурхнуць электрамагнітную структуру. Гэты штуршок выклікае аддачу. Атам фізічна дэфармуецца. Ён расцягваецца з сферы ў дыпольную форму (падобную да мяча для рэгбі), арыентаваную ўздоўж пэўнай восі. Гэтая вось выбіраецца касмічнай структурай.
• Этап 2 (Аднаўленне): Атам цяпер нестабільны. Ён хоча вярнуцца ў сферычны асноўны стан. Для гэтага мяч для рэгбі зваротна сціскаецца ў сферу. Гэта сцісканне выпраменьвае другі фатон.

Структурная неабходнасць супрацьстаяння: Другі фатон не з'яўляецца выпадкова супрацьлеглым першаму. Ён псеўдамеханічна супрацьлеглы, таму што ўяўляе сабой адмену дэфармацыі, выкліканай першым. Вы не можаце спыніць якое круціцца кола, штурхаючы яго ў кірунку яго кручэння; вы павінны штурхаць супраць яго. Сапраўды гэтак жа, атам не можа сціснуцца назад у сферу, не ствараючы структурнай хвалі (Фатон 2), якая з'яўляецца адваротнай дэфармацыі (Фатон 1).

Гэта адваротнасць з'яўляецца псеўдамеханічнай, таму што яна прынцыпова кіруецца электронамі атама. Калі атамная структура дэфармуецца ў дыполь, электроннае воблака імкнецца аднавіць стабільнасць сферычнага асноўнага стану. Такім чынам, зваротнае сцісканне ажыццяўляецца электронамі, якія спяшаюцца выправіць дысбаланс у структуры, што часткова тлумачыць, чаму працэс з'яўляецца невызначаным па прыродзе, бо ў канчатковым выніку ён уключае сітуацыю парадку з беспарадку.

Карэляцыя — гэта не сувязь паміж Фатонам А і Фатонам Б. Карэляцыя — гэта структурная цэласнасць адной атамнай падзеі.

Неабходнасць матэматычнай ізаляцыі

Калі карэляцыя — гэта проста агульная гісторыя, чаму гэта лічыцца таямнічым?

Таму што матэматыка патрабуе абсалютнай ізаляцыі (у межах матэматычнага кантролю). Каб напісаць формулу для фатона, вылічыць яго траекторыю ці верагоднасць, матэматыка павінна правесці мяжу вакол сістэмы. Матэматыка вызначае сістэму як фатон (ці атам), а ўсё астатняе — як асяроддзе.

Каб зрабіць раўнанне рашальным, матэматыка фактычна выдаляе асяроддзе з разліку. Матэматыка мяркуе, што мяжа абсалютная, і ставіцца да фатона так, быццам у яго няма гісторыі, няма структурнага кантэксту і няма сувязі з знешнім светам, акрамя таго, што відавочна ўключана ў зменныя.

Гэта не дурная памылка фізікаў. Гэта фундаментальная неабходнасць матэматычнага кантролю. Колькасна вымяраць — значыць ізаляваць. Але гэтая неабходнасць стварае сляпую пляму: бясконцае знешняе, з якога сістэма фактычна ўзнікла.

"Структура вышэйшага парадку": Бясконцае знешняе і ўнутранае

Гэта прыводзіць нас да паняцця касмічнай структуры вышэйшага парадку.

З строгай, унутранай перспектывы матэматычнага раўнання свет падзелены на сістэму і шум. Аднак шум — гэта не проста выпадковае ўзаемадзеянне. Гэта адначасова бясконцае знешняе і бясконцае ўнутранае — сукупнасць гранічных умоў, гістарычны корань ізаляванай сістэмы і структурны кантэкст, які бясконца выходзіць за межы матэматычнай ізаляцыі як у мінулае, так і ў будучыню ў ∞ часе.

У Атымным каскадзе канкрэтная вось дэфармацыі атама не вызначалася самім атамам. Яна вызначалася ў гэтым вышэйшым парадку кантэксце — вакуумам, магнітнымі палямі і касмічнай структурай, якая прывяла да эксперыменту.

Невызначанасць і фундаментальнае пытанне "Чаму"

Тут ляжыць корань зданьскай паводзіны. Структура вышэйшага парадку з'яўляецца невызначанай.

Гэта не азначае, што структура хаатычная ці містычная. Гэта азначае, што яна не вырашаная перад асноўным філасофскім пытаннем Чаму існавання.

Касмас выяўляе чысты ўзор — узор, які ў канчатковым выніку забяспечвае аснову для жыцця, лагікі і матэматыкі. Але канчатковая прычына Чаму гэты ўзор існуе, і Чаму ён праяўляецца канкрэтным чынам у канкрэтны момант (напрыклад, чаму атам расцягнуўся налева, а не направа), застаецца адкрытым пытаннем.

Пакуль фундаментальнае пытанне Чаму існавання не адказана, канкрэтныя ўмовы, якія ўзнікаюць з гэтай касмічнай структуры, застаюцца невызначанымі. Яны з'яўляюцца як псеўдавыпадковыя.

Матэматыка сутыкаецца з жорсткай мяжой тут:

• Яна павінна прадказаць вынік.
• Але вынік залежыць ад бясконцага знешняга (касмічнай структуры).
• І бясконцае знешняе ўкаранёна ў неадказанае фундаментальнае пытанне.

Такім чынам, матэматыка не можа вызначыць вынік. Яна мусіць адступіць у верагоднасць і суперпазіцыю. Яна называе стан суперпанаваным, таму што матэматыцы літаральна не хапае інфармацыі, каб вызначыць вось — але гэты недахоп інфармацыі з'яўляецца асаблівасцю ізаляцыі, а не асаблівасцю часціцы.

Сучасныя эксперыменты і 💎 крышталь

Асноўныя эксперыменты, якія першымі пацвердзілі тэарэму Бела — такія як тыя, што праводзіліся Клаўзерам і Фрыдманам ў 1970-х і Аспэ ў 1980-х — цалкам грунтаваліся на метадзе атамнага каскада. Аднак прынцып, які раскрывае ілюзію зданьскага дзеяння, роўна дастасавальны да спантаннай параметрычнай ніжняй канверсіі (SPDC), асноўнага метаду, які выкарыстоўваецца ў сучасных тэстах Бела без завілін. Гэты сучасны метад проста пераносіць структуральны кантэкст знутры асобнага атама ўнутры крышталічнай рашоткі, выкарыстоўваючы паводзіны электронаў па захаванні структуры, калі яны парушаныя лазерам.

У гэтых тэстах высокаэнергетычны напаўняльны лазер накіроўваецца ў нелінейны крышталь (накшталт BBO). А рашотка крышталя дзейнічае як жорсткая сетка электрамагнітных пруг. Калі напаўняльны фатон праходзіць праз гэтую сетку, яго электрычнае поле адцягвае электронныя воблакі крышталя ад іх ядраў. Гэта парушае раўнавагу крышталя, ствараючы стан высокаэнергетычнага напружання, дзе сетка фізічна скажоўваецца.

Паколькі структура крышталя нелінейная — што азначае, што яго пругі супраціўляюцца па-рознаму ў залежнасці ад кірунку цягі — электроны не могуць проста адскочыць назад на сваю зыходную пазіцыю, выпраменьваючы адзін фатон. Структурная геаметрыя сеткі забараняе гэта. Замест гэтага, каб ліквідаваць скажэнне і вярнуцца да стабільнасці, рашотка павінна раздзяліць энергію на дзве асобныя хвалі: сігнальны фатон і фатон-памагаты.

Гэтыя два фатоны не з'яўляюцца незалежнымі сутнасцямі, якія потым вырашаюць каардынавацца. Яны адначасовае выпраменьванне адной падзеі аднаўлення структуры. Гэтак жа, як фатон атамнага каскада вызначаўся атамам, які адскоквае ад формы мяча назад да сферы, SPDC-фатоны вызначаюцца электронным воблакам, якое адскоквае назад у межах абмежаванняў крышталічнай рашоткі. Заарэнджанасць — ідэальная карэляцыя паміж іх палярызацыямі — гэта проста структурная памяць першапачатковага штуршка ад лазера, захаваная паміж двума галінамі падзелу.

Гэта паказвае, што нават самыя дакладныя, сучасныя тэсты Бела не выяўляюць тэлепатычнай сувязі паміж аддаленымі часціцамі. Яны выяўляюць захаванне структурнай цэласнасці. Парушэнне няроўнасці Бела не з'яўляецца парушэннем лакальнасці; гэта матэматычнае доказ таго, што два дэтэктары вымяраюць два канцы адной падзеі, якая пачалася ў момант, калі лазер парушыў крышталь.

Выснова

Эксперымент з атамным каскадам даказвае процілегласць таму, чым ён знакаміты.

Матэматыка патрабуе, каб часціцы былі ізаляванымі зменнымі для функцыянавання. Але рэчаіснасць не паважае гэтую ізаляцыю. Часціцы застаюцца матэматычна прывязанымі да пачатку іхняга следу ў касмічнай структуры.

Такім чынам, 👻 зданьная дзеянне з'яўляецца зданям, створаным матэматычнай ізаляцыяй зменных. Шляхам матэматычнага аддзялення часціц ад іх паходжання і асяроддзя, матэматыка стварае мадэль, у якой дзве зменныя (A і B) маюць карэляцыю без злучальнага механізму. Матэматыка тады вынаходзіць зданьную дзеянне, каб пераадолець гэты прабел. На самай справе, мастом з'яўляецца структуральная гісторыя, якую захавала ізаляцыя.

Таямніца квантавай заарэнджанасці з'яўляецца памылкай спробы апісаць звязаны структуральны працэс з дапамогай мовы незалежных частак. Матэматыка не апісвае структуру; яна апісвае ізаляцыю структуры, і, раблячы гэта, стварае ілюзію магіі.