Время как результат спутывания квантовых частиц

Время как результат спутывания квантовых частиц

Опубликовано: 13-10-2014 | Рубрика: Наука

Физики уверяют нас, что время – это феномен, побочный эффект, возникающий при квантовом спутывании частиц. А теперь, проведя прорывной эксперимент, они обнародовали его результаты, подтверждающие эту теорию.

Идея Дона Пейджа и Уильяма Вутерса

Новаторская теория о феномене квантового спутывания была выдвинута еще в далеком 1983 г. физиками-теоретиками Доном Пейджем и Уильямом Вутерсом. Этот феномен позволяет двум квантовым частицам иметь общее существование, даже будучи разделенными физически.

Квантовое спутывание является мощной глубинной связью, и физики наглядно продемонстрировали, что эту связь можно использовать для того, чтобы измерить то, что плохо поддается измерению – время.

Однако интересно, что результаты, которые получаются в ходе эксперимента, напрямую зависят от способа, которым проводилось наблюдение. Вот вам и кот Шредингера в действии!

Первый способ – сравнение с применением внешних часов, независимых от Вселенной, изменений, происходящих в спутанных частицах. Таким образом мы получаем эквивалент некоего богоподобного наблюдателя, который находится за пределами Вселенной и измеряет эволюцию квантовых частиц с помощью внешних часов. В таком случае частицы будут полностью неизменными, и время в таком сценарии просто не будет существовать.

Второй способ, дающий другой результат – когда наблюдатель находится не извне, а внутри Вселенной и с ее помощью сравнивает эволюцию квантовых частиц. Тогда этот наблюдатель увидит изменения, и тогда эта разница в эволюции частиц будет важной мерой времени (в сравнении с остальным).

Эта концепция Пейджа и Вутерса удивляет своим изяществом и мощью. Она делает предположение, что время – это феномен, возникающий благодаря квантовому спутыванию, который существует только для тех наблюдателей, которые находятся в нашей Вселенной. Всякий же внешний наблюдатель будет видеть абсолютно неизменную, статичную Вселенную, как и предсказывало в свое время квантовое уравнение Уилера-ДеВитта.

OQ4oAlTOatI

Смелое экспериментальное подтверждение

Почему же мы вспоминаем о концепции Пейджа и Вутерса, выдвинутой еще в 1989 году? До недавних пор она была лишь философским курьезом, который нельзя было ни подтвердить, ни опровергнуть экспериментальным путем: как мы могли бы получить наблюдателя, который находился вне нашей Вселенной?

Однако совсем недавно сотрудники Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Италия, Турин) – Екатерина Морева и ее сотрудники – совершили невозможное: проверили эти идеи экспериментальным путем.

Научная группа создала некую игрушечную вселенную, которая состояла из двух спутанных фотонов, а также наблюдателя, способного измерить их состояние и первым, и вторым способом. В первом наблюдатель измерял эволюцию системы, спутывая себя с ней; во втором – измерял эволюцию с помощью внешних часов, никак не связанных с этой игрушечной вселенной.

Этот эксперимент довольно прямолинеен. Поляризация каждого спутанного фотона может измениться с помощью прохождения через двулучепреломляющую пластинку. В первом варианте наблюдатель измеряет поляризацию одного фотона и таким образом спутывается с ним, а после сравнивает полученный результат с поляризацией другого фотона. Полученная разница как раз и будет мерой измерения времени.

Во втором же варианте через эту пластинку проходят уже оба фотона, и наблюдатель измеряет лишь глобальные свойства этих двух фотонов с помощью сравнения их с независимыми часами. В таком случае наблюдатель, не спутываясь ни с одним из фотонов, не в состоянии заметить между ними какую-либо разницу, а значит, он видит систему как некое статичное образование, и время в ней попросту не возникает.

Значение эксперимента

Этот эксперимент удивителен тем, что некую абстрактную идею ему удалось поставить на экспериментальную основу, превратить из гипотезы в устойчивую теорию. Возможно, еще одно важное значение этой работы – демонстрация того, что общая теория относительности и квантовая механика не являются чем-то несовместимым.

Дальнейшие планы группы ученых Екатерины Моревы – дальнейшее развитие данной концепции, в том числе и на макроскопическом уровне, ведь механизм возникновения времени в фотонах – это одно, а его возникновение для людей – это уже особый разговор. Работа предстоит непростая!

30ee79a7ecc041aa248f1f07b02b62e314693760