Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое.

Недавно на пикабу вышла интересная статья «D-mail существует. Ученным удалось отправить сообщение на 8 наносекунд в прошлое». Речь об эксперименте «Квантовый ластик с отложенным выбором». Сам эксперимент чрезвычайно интересен, однако автор поста (@hochk) при рассмотрении совершил несколько ошибок, что привело его к неверным выводам.


В моей статье никаких путешествий во времени и нарушений причинности, к сожалению, не будет. Классическая квантовая механика. Скукота одним словом, но

Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост

Первая серьезная ошибка. Вспомним эту схему и комментарий автора.

Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост
Детектор D0 выполняет роль регистрирующего экрана из опыта Юнга, он не позволяет нам увидеть сквозь какую щель пролетают фотоны, он просто может зафиксировать координаты фотона на экране в момент падения, а вот датчики D3 и D4, позволяют нам точно узнать сквозь какую щель проходит фотон. Если вы читали довольно внимательно всё что сверху написано, то уже догадались, что на детекторе D0, мы будем видеть две светящихся полоски. А если мы выключим датчики D3 и D4, то вновь на D0 увидим череду светлых и тёмных полосок. Что уже само по себе довольно невероятно.

Довольно невероятно? Нет, это практически фантастика, ведь рождается неразрешимый парадокс. Мы можем отнести датчики(D3,D4) очень далеко, увидеть на D0 интерференцию, и после включить датчики. Т.е. мы видим и интерференцию, и знаем через какую щель прошел каждый фотон. Зачем дальше продолжать эксперимент, ведь надо прямо сейчас переписывать всю квантовую механику.


Ответ прост. На D0 не будет интерференции вне зависимости включены датчики (D3, D4) или нет. Данная схема не является аналогом опыта Юнга. Коллапс волновой функции (т.е. волна превращается в частицу) происходит в нелинейном оптическом кристалле, сразу за пластиной с щелями. Т.е. фотон точно пойдет либо на датчик D3, либо на датчик D4. И даже если мы не будет его ловить, фотон все равно уже определился. Не важно попадет он на какой-то датчик, увидит это какой-то человек, таракан, или котенок – это уже не важно. В нашем мире он определился.


Для примера мысленный эксперимент. Проводим опыт Юнга, и видим интерференцию. Затем ставим датчик после щели – не видим интерференцию. А теперь ставим датчик, но со словами: «Вселенная, я сразу после эксперимента датчик уничтожу, и не буду смотреть его показатели, мамой клянусь». Вселенная типа «ладно, верю», и показывает интерференцию. Ты уничтожаешь датчик, как честный человек. И все типа в порядке, ведь никто не узнал, через какую щель пролетел фотон.

Абсурд? Конечно. Никогда не поверит нам вселенная, если у нас есть шанс её обмануть. Поэтому и не покажет интерференцию.

Вот и на схеме аналогичная ситуация. Мы выключили датчики (D3, D4), и обещаем вселенной никогда не ловить фотон. Но и в этом случае вселенная нам не поверит, и на D0 никогда не будет интерференции.


«Но как же ластик, там же вроде дальше ластик» - наверное, вы уже задаете этот вопрос. К нему и переходим прямо сейчас, и ошибка автора номер два. Напомним схему и цитату:

Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост

Первоначальную информацию о том куда попадает фотон, мы можем получить с экрана D0. Она ближе всего к двухщелевой пластинке. И мы уже можем догадываться это интерференция или две полоски. И только спусти 8 наносекунд, пока фотон блуждает в недрах установки можно сказать быль ли он зарегистрирован на точных датчиках D3 или D4. Либо информация о его траектории была стёрта, и он попал на обезличенные датчики D1 или D2.


Теперь по полочкам. Мы с гипотетическим Толей заключаем спор о том, что если фотон будет интерферировать, то я плачу за пиво. Если фотон будет вести себя как классическая частица, то он. Затем мы выстрелили фотоном в эту установку, и заметили, что на детекторе D0, он попал в светлую область, которая соответствует интерференционной картине. И мы в течении последующих 8-ми наносекунд пьём пиво за мой счет. Разговариваем о жизни, и я сетую на то, как она несправедлива. Затем мы наблюдаем частицу в датчике D3. Понятно, что данная ситуация невозможна, ибо при регистрации этим датчиком интерференция невозможна. Для разрешения парадокса вселенная возвращает назад в прошлое, и на этот раз наблюдаем частицу на детекторе D0 в правильной области. Наша память перезатирается. Мы 8 Наносекунд пьём пиво, а Толя при этом нервно курит. Ведь теперь он проставляется. Затем идём смотреть на результаты со следующего датчика. Это датчик D3 мы уже знаем. Парадокса нет. Скачков не происходит.

Ничего вы не пьете в течении 8-ми наносекунд, а чешете репу, ибо по датчику D0 вы не можете понять, в какую область попал фотон. Нет отдельной области для интерференции и ее отсутствию. Смотрим картинку:

Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост

R01, R02, R03, R04 это схемы попаданий фотонов в D0 соответствующие попаданию спутанного фотона в датчики D1, D2, D3, D4 соответственно.

На D0 накладываются 4 схемы (R01, R02, R03, R04), поэтому мы не можем увидеть на D0 ничего полезного. Нужная нам информация просто засвечивается не нужной.


Из этой схемы мы видим, что на D0 никак не увидеть интерференцию.


Выходит, что пока спутанный фотон не дойдет до одного из датчиков (D1, D2, D3, D4), мы не сможет понять попал основной фотон в зону интерференции или нет.

Спор разрешится не раньше, чем через 8 наносекунд.


А значит: Никаких путешествий во времени.  Никаких нарушений причинности.

Как и обещал.


Кстати, эксперимент и не ставил целью нарушить какие-то законы квантовой механики. Такой результат как раз прогнозировался.

Отдельно стоит прочитать про "квантовый ластик" и про "отложенный выбор".



PS.

Еще картинки для понимания. И обратите внимание, что графики интерференции сдвинуты по фазе, чтобы пики одного приходились на провалы другого.

Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост
Ученым не удалось отправить сообщение в прошлое. Временной парадокс, Научпоп, Квантовая механика, Опровержение, Гифка, Длиннопост

Источник https://en.wikipedia.org/wiki/Delayed-choice_quantum_eraser

Наука | Научпоп

7.6K постов78.3K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество Пикабу.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
1
Автор поста оценил этот комментарий

"Т.е. фотон точно пойдет либо на датчик D3, либо на датчик D4. И даже если мы не будет его ловить, фотон все равно уже определился."

а если фотон не пройдет датчик D3 или D4, автор? Без наблюдателя как он определился?

раскрыть ветку (6)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Напротив каждой щели стоит призма (призма Глана-Томпсона). Два штука! Хотя на схема одна общая - это не верно. И можно их повернуть, чтобы они спутанные фотоны в разные стороны отправляли, а не параллельно, как на схеме.


Фотон на призме делится на два фотона с энергий изначального 1/2. Т.е. общая энергия двух фотонов останется единица (как была исходная).


Если мы представим, что коллапс волной функции не произошел, то фотон прошел через обе щели, и попал на обе призмы, то каждая призма выдаст по два фотона 1/2 энергии фотона. Итого будет 4 *1/2=2. Что увеличило начальную энергию в два раз. Это противоречит закону сохранения энергии.


Т.е. эти призмы аналог датчиков в щелевом опыте Юнга. Будет коллапс, и фотон попадет на одну из двух призм. А значит на пути D3 или D4. Но никак не одновременно на них, как в опыте с двумя щелями.

раскрыть ветку (5)
Автор поста оценил этот комментарий

Каким образом фотон может разделиться на два? О_о

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Я тоже не понял самый первый этап опыта. Фото́н — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Каким образом они его делят на два? В эксперименте с двумя щелями нет путешествий во времени, фотон проходит свободно - получаем волновую функцию, регистрируем фотон при прохождении через щель, от воздействия волновая природа фотона исчезает, дальше фотон ведёт себя как частица. Тут же придумали "разделение фотона", значит раньше разделить стекляшкой не могли, а тут вдруг смогли? Что за новая технология разделения фотона?

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
Автор поста оценил этот комментарий

Сейчас бы фотон делить по полам. И новые условия прикидывать,для того,чтобы свои слова оправдать

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

@sarth, @elfonsso

Разделение фотона - это в условии задачи.

Происходит вот так:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Спонтанное_параметрическое_рас...

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку