Вчені довели порушення реалізму у фізиці

Опубликованно 11.05.2018 08:09

Міжнародна група вчених довела порушення локального реалізму при квантовому заплутуванні, здійснивши перевірку нерівностей Белла з допомогою абсолютно випадкових чисел. Ці числа були отримані за допомогою ста тисяч людей, що грають в мобільний додаток. Таким чином, було спростовано існування прихованих параметрів, що визначають сам хід експерименту. Про це повідомляється в статті, опублікованій в журналі Nature.

Відповідно до теореми Белла, між квантовою механікою та класичною механікою є принципові відмінності. Якщо квантова заплутаність пояснюється наявністю якихось прихованих параметрів, які визначають результат експерименту, то їх можна виявити в серії експериментів. Якщо нерівності Белла порушується, то справедлива копенгагенська інтерпретація квантової механіки, яка вказує на імовірнісний характер квантових станів. Іншими словами, принцип невизначеності Гейзенберга є властивістю мікросвіту, а не наслідком неповноти наших знань про нього.

В експерименті Белла перевіряється, чи дійсно вимірювання однієї з пари заплутаних часток впливає на властивості іншої, як би далеко вони не перебувала один від одного, або між частинками існує «домовленість», встановлена в момент заплутування, коли частинки ще здатні безпосередньо взаємодіяти один з одним. В останньому випадку дотримується принцип локального реалізму, однак ряд експериментів показав, що він порушується при перевірці більшості гіпотез, які передбачають, що частинки лише здаються заплутаними через недосконалість самих експериментів, у тому числі систематичної помилки відбору.

Автори нової роботи вказують на суттєвий недолік таких експериментів: порушення локального реалізму може бути показано лише в тому випадку, якщо експериментатори дійсно вільні в тому, щоб вибрати, як саме вимірювати заплутані частинки, а частинки вільно реагують на ці вимірювання. Однак є можливість того, що використання фізичних пристроїв в тестах сильно обмежують цей вибір, лишаючи лазівку для прихованих параметрів.

Для подолання цих обмежень вчені використовували істинно випадкові числа, які абсолютно непередбачувані. Для їх одержання експериментатори використовували інтернет-аудиторію, що складається зі ста тисяч учасників. Добровольці випадковим чином обирали нуль або одиницю в ігровому мобільному додатку. Ці дані, що включають більше 97 мільйонів бітів, служили вхідними даними для 13 різних тестів з перевірки нерівностей Белла (з фотонами, атомами, ансамблями атомів і надпровідними пристроями). Виявилося, що у всіх випадках принцип локального реалізму порушувався.

Альберт Ейнштейн вважав, що в рамках копенгагенської інтерпретації квантової механіки порушується реалізм світу і фізичні об'єкти об'єктивно перестають існувати. Вчений вважав, що це неправильно, і імовірнісний характер поведінки частинок насправді детермінований. Квантове заплутування він називав "моторошним дальнодействием".

Категория: Технологии