Опыт Юнга
Дело вот в чем. Многим известен опыт юнги, который демонстрирует интерференцию света.
В итоге мне стало интересно, существует ли видеозапись, в котором можно пронаблюдать этот опыт полностью. После нескольких часов поисков я нашел лишь любительский опыт, сомнительного происхождения. Ничего более серьезного я найти так и не смог. Хотел бы попросить, поделится видео с этим экспериментом, если у кого то, оно имеется.
Вот ссылка на любительский опыт, о котором я упоминал.
https://www.youtube.com/watch?v=R-6St1rDbzo
Простите, рейтинг не позволяет вставлять видео.
Квантовая вагонетка
(Честно спёрто)
Перевод: Квантовая вагонетка едет вниз по рельсам. Если вы направите вагонетку через ворота А, вы убьёте человека на этом пути, а если направите её через ворота Б — убьёте человека на том пути. Однако, если вы не будете делать ничего и не станете смотреть на вагонетку, она пройдёт по обоим путям, деструктивно проинтерферирует с собой и проедет мимо обоих людей.
Ученые: "Время существует только лишь наших головах"
Прошлое. Настоящее. Будущее. Для физики это все одно и то же. Однако для вас, меня и всех остальных время движется только в одном направлении: от ожиданий к опыту и воспоминаниям. Эта линейность носит название оси времени (иногда называют стрелой времени), и некоторые физики считают, что движется она в одном направлении только для человека и других видов, способных воспринимать ее движение только таким образом.
Вопрос оси времени разбирается учеными уже довольно давно. И основной его аспект заключен не в том, существует ли время вообще, а в том, в каком направлении это время движется на самом деле. Многие физики считают, что время проявляется тогда, когда достаточное количество крошечных элементарных частиц, индивидуально управляемых довольно странными законами квантовой механики, начинают между собой взаимодействовать и проявлять поведение, которое можно объяснить уже с помощью классических законов физики. Однако на страницах свежего номера немецкого журнала Annalen der physic (тот самый журнал, на страницах которого была опубликована серия статей Эйнштейна об общей и специальной теориях относительности) два ученых заявляют, что гравитация не обладает достаточной силой для того, чтобы абсолютно все объекты Вселенной следовали принципу направления оси времени прошлое — настоящее — будущее. Вместо этого ученые считают, что саму ось времени создают сторонние наблюдатели.
Одна из основных современных проблем физики заключается в подстроении квантовой механики к классической. В квантовой механике частицы могут обладать суперпозициями. Например, один электрон может существовать сразу в двух местах одновременно и выяснить, где какой, нельзя до тех пор, пока не проведешь наблюдение. Здесь основным аспектом является вероятность. Выяснить расположение можно только экспериментальным путем.
Однако правила резко меняются, если электроны начинают взаимодействовать с другими объектами, например, с атомами воздуха, или в составе частиц пыли и вообще всех видов вещества. Здесь в силу вступают правила классической механики, а важнейшим фактором взаимодействия этих частиц становится гравитация.
«Позиция электрона, каждого атома управляется вероятностью», — говорит Ясунори Номура, физик Калифорнийского университета в Беркли.
Но как только они начинают взаимодействовать с более крупными частицами или становятся частью объекта, например, бейсбольного мяча, то все эти индивидуальные вероятности их позиции смешиваются, а шансы нахождения всех этих электронов в суперпозиции уменьшаются. Поэтому вы никогда не увидите, как один и тот же бейсбольный мяч сможет находиться в двух местах сразу – в перчатке кэтчера и вылетающим за пределы игрового поля.
Момент, когда физика элементарных частиц сталкивается (сливается) с классической механикой, называется декогеренцией. С точки зрения физики это происходит тогда, когда направление течения времени становится математически значимым. Многие физики считают, что ось времени как раз и происходит из декогеренции.
Наиболее известной теорией, объясняющей принцип декогеренции является уравнение Уиллера — Девитта. Теория появилась в 1965 году, когда физику Джону Уиллеру пришлось надолго задержаться в аэропорту Северной Каролины (США). Чтобы «убить время», он попросил своего коллегу Брюса Девитта его встретить. Двое ученых встретились и, как это обычно и бывает, начали вести разговор о различных теориях и «играться с цифрами». В какой-то момент оба пришли к уравнению, которое, по мнению Уиллера (так как Девитт был более скептичен в этом вопросе), является швом между квантовой и классической механиками.
Теория получилась неидеальной. Однако она оказалась очень важной для физики. Многие ученые согласились с тем, что она является важным инструментом в понимании всех странностей процесса декогеренции и так называемой квантовой гравитации.
Несмотря на то, что в уравнение не включена переменная времени (в физике время измеряется переходом одного объекта из одного места в другое или сменой его состояния), оно создает основу для связывания всего во Вселенной.
Тем не менее в новой научной статье двое ученых говорят о том, что в уравнении Уиллера — Девитта гравитация влияет на время слишком медленно, чтобы ее можно было принять в качестве универсальной оси времени.
«Если посмотреть на примеры и провести расчеты, то окажется, что уравнение не объясняет, как появляется направленность времени», — говорит Роберт Ланза, биолог, эрудит и соавтор статьи. (Ланза является сторонником биоцентризма – теории, согласно которой биологическая жизнь создаёт окружающую нас реальность, время и вселенную — то есть жизнь создаёт вселенную, а не наоборот).
Ученый объясняет это тем, что квантовые частицы должны сохранять свойства своих суперпозиций до того момента, пока их не захватит гравитация. Если гравитация окажется слишком слабой для поддержания взаимодействия между частицами при их декогеренции в нечто более крупное, то и заставить частицы двигаться в одном и том же направлении она будет неспособна при любых раскладах.
Если математика не может решить этого вопроса, то ответ может заключаться в наблюдателе. То есть в нас самих. Время движется именно так, как оно движется, потому что мы, люди, изначально биологически, неврологически и философски «запрограммированы» на восприятие времени именно таким образом. Это как кот Шредингера на макроуровне. Вполне возможно, что дальний край Вселенной движется из будущего в прошлое, а не наоборот. Вполне возможно, что при взгляде в телескопы время переходит из этого состояния и приобретает более понятное для нас направление «прошлого — будущего».
«В своих работах по теории относительности Эйнштейн показал, что время относительно наблюдателя», — говорит Ланза.
«Наша работа развивает эту мысль и говорит о том, что на самом деле время создает сам наблюдатель».
Назвать эту теорию новой, конечно же, нельзя. Итальянский физик Карло Ровелли еще в прошлом году опубликовал статью об этом в крупнейшей открытой научной веб-библиотеке ArXiv.org. Противоречий в ней тоже хватает. Например, Номура говорит, что пока непонятно, как выяснить — является ли понятие «время наблюдателя» реальным.
«Ответ будет зависеть от того, может ли концепт (понятие) времени быть определен математическим методом без включения наблюдателей в систему», — говорит ученый.
Авторы статьи утверждают, что нет никакой возможности исключить наблюдателя из любого уравнения, так как эти уравнения по умолчанию выводятся и анализируются людьми.
Номура также замечает, что авторы теорий не учитывали тот факт, что вся Вселенная существует в так называемом переходном состоянии «пространства-времени».
«Когда мы говорим о пространстве-времени, мы говорим об уже декогерированной системе».
Конечно же, Намура не стал говорить о том, что другие ученые совершенно неправы и что физика по-прежнему остается неполноценной, незавершенной и неполной наукой (и, что интересно, поспорить с этим сложно), но он отметил, что совершенно не согласен с выводами, которые были сделаны этими учеными. По его мнению, как и само время, все интерпретации в физике относительны.
Немного из истории открытия кварков
Есть такая замечательная книга (к сожалению, не переведённая на русский) "Candid science: Conversations with Famous Physicists". В ней собраны глубокие интервью со звёздами физики 20 века. Вот одна из интересных историй оттуда.
Юваль Неэман в 15 лет закончил школу как вундеркинд, но не пошел в универ, а пошел воевать в ополчение. Ибо Вторая Мировая шла. Он жил в Израиле и прибился к военной организации "Хагана", где готовил парашютистов. Среди них была национальная героиня Израиля Хана Сенеш, которая в итоге попала в плен и была расстреляна нацистами.
Потом Неэман воевал с арабами, участвовал во множестве сражений, дослужился до бригадного генерала, участвовал в построении территориальной обороны Израиля. пошел в политику, стал нефигово влиятельным военным, но в какой-то момент - ему было 33 - решил, что хватит, и подался работать в науке.
Он хотел в Технион, но Моше Даян отправил Юваля в Лондон военным атташе и разрешил совмещать с аспирантурой. Юваль был атташе сразу в 5 (!) странах, и часто мотался по Скандинавии.
В Лондоне Юваля взял в группу Абдус Салам (нобелевка по физике за 1979, разработка теории электрослабого взаимодействия). Параллельно с разруливанием вопросов израильской обороны Неэман хреначил хардкорный теорфиз.
Он придумал классификацию адронов (SU(3) ароматическая симметрия или восьмеричний путь). Сам он в интервью сравнивает своё достижение с таблицей Менделеева. Ещё типа когда он увидел, что адроны складываются в звезду Давида, он понял, что это знак свыше.
Теория имела сложную судьбу, её не хотели сначала принимать. Параллельно схожие идеи высказал Гелл-Манн, и на пару они всё же пробили недоверие научного сообщества.
Юваль пошел глубже, докопав до кварков. У него получалось, что адроны (протоны, например) состоят из более мелких частичек с дробным зарядом. Но свою статью он написал очень математически сложно, используя незапоминаемые термины.
Здесь как раз я вижу пользу и необходимость популяризации идей даже среди учёных. Как Тауссен и Костерлиц разобрались в статье Вадима Березинского о топологии в тонких плёнках, переведя из математики на язык, понятный физикам, так и Гелл-Манн впоследствии, тоже дойдя до кварков, назвал их, собсно, кварками, используя литературную аллюзию. Кварки оказались хорошим мемом, лучше, чем "триплет субчастиц с дробным спином". Ололо
История с восьмеричным путём и кварками вообще полна множества оттенков. Неэмана не пустили с докладом на симпозиум в CERN, ибо его модель посчитали чушью. Потом произошло следующее. Он ехал в полупустом автобусе из отеля, и увидел там супружескую пару. В теорфизе тогда было не так много женщин, и Юваль догадался, что перед ним Гершон и Суламифь Гольдбахеры, крупные физики. Неэман рискнул подойти, сказав "Шалом" - оказалось, реально Гольдбахеры! Он рассказал им свою идею, они её приняли и посоветовали обязательно рассказать на симпозиуме. А на следующий день обсуждались детали эксперимента по поиску новых частиц, и Неэман как раз имел что сказать по поводу отрицательных результатов. Он поднял руку, Боголюбов, председатель конференции, указал в его сторону и сказал "Гелл-Манн". Неэман удивился подобным раскладом, но потом увидел сидевшего рядом Гелл-Манна, который тоже тянул руку. Он встал и рассказал точь-в-точь идеи Юваля, хоть они и не общались до того. Так слава ушла Гелл-Менну.
Неэман и Гелл-Манн проработали несколько лет в Калтехе, но когда в 1969 последнему давали Нобелевку, он не позвал коллегу на награждение. Сам Юваль думает, что Гелл-Манну было неловко, ибо, по-хорошему, нобелевку они должны были разделить. Так же куча других учёных считает. И типа Нобелевский комитет таки рассматривал Неэмана как лауреата, но на них надавили по политическим причинам.
Еще Неэман работал над израильским ядерным оружием, был министром науки и образование, министром энергетики (параллельно), зам. министра обороны, президентом университета Тель-Авива.
Автор: Олег Фея
Квантовая телепортация: развенчивая мифы
В последние годы нарастает количество публикаций и новостей, связанных с изучением и применением эффекта квантовой телепортации. И несмотря на то, что это явление изучается уже довольно давно, у людей, далёких от науки, зачастую отсутствует понимание того, что же это такое. Попробую развеять некоторые мифы, часто встречающие в комментариях к подобным новостям.
Миф 1: Квантовая телепортация теоретически позволяет телепортировать любой объект
На самом деле, при квантовой телепортации передаются не физические объекты, а некая информация, записанная при помощи квантовых состояний объектов. Обычно этим состоянием является поляризация фотонов. Как известно, фотон может иметь две различные поляризации: например, горизонтальную и вертикальную. Их можно использовать как переносчики побитовой информации: скажем, 0 будет соответствовать горизонтальной поляризации, а 1 — вертикальной. Тогда передача состояния одного фотона другому обеспечит и передачу информации.
В случае квантовой телепортации передача данных происходит следующим образом. Вначале создаётся пара так называемых сцепленных фотонов. Это означает, что их состояния оказываются в некотором смысле связанными: если у одного при измерении поляризация окажется горизонтальной, то у другого всегда будет вертикальной и наоборот, при чём и тот, и другой вариант возникает с одинаковой вероятностью. Затем эти фотоны разносятся: один остаётся у источника сообщения, а другой уносится его приёмником.
Когда источник хочет передать своё сообщение, он связывает свой фотон с ещё одним фотоном, состояние (то есть поляризация) которого точно известно, а затем производит измерение поляризации обоих своих фотонов. В этот момент согласованным образом меняется состояние и фотона, находящегося у приёмника. Измерив его поляризацию и узнав по другим каналам связи результаты измерений фотонов источника, приёмник может точно установит, какой бит информации был передан.
Миф 2: С помощью квантовой телепортации можно передавать информацию со скоростью, превышающей скорость света
Действительно, согласно современным представлениям передача состояний между сцепленными фотонами происходит мгновенно, таким образом, может возникнуть ощущение, что и информация передаётся мгновенно. Это, однако, не так, поскольку хотя состояние и было передано, прочитать его, расшифровав послание, можно только после передачи дополнительной информации о том, каковы же поляризации двух фотонов, находящихся у источника. Эта дополнительная информация передаётся по классическим каналам связи и скорость её передачи превышать скорость света не может.
Миф 3: Получается, что квантовая телепортация совершенно неинтересна
Конечно, на практике оказывается, что процесс квантовой телепортации, возможно, не так захватывающ, как это может показаться по его названию, однако и он может получить важное практическое применение. В первую очередь, это безопасная передача данных. Всегда можно перехватить сообщение, посланное по классическим каналам связи, однако воспользоваться им сможет только тот, у кого находится второй сцепленный фотон. Все остальные прочитать сообщение просто не смогут. К сожалению, пока до реального использования этого эффекта далеко, на данном этапе идут лишь научные эксперименты, требующие достаточно сложной аппаратуры.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.