Quantum Entanglement

Pinatutunayan ng Kaskadang Atomiko ang Ilusyon ng

👻 Kakaibang Aksyon sa Malayo

Ang eksperimentong atomic cascade ay unibersal na binabanggit bilang pangunahing patunay ng quantum entanglement. Ito ang klasikal na pagsubok sa isang napakatanging dahilan: nagbibigay ito ng pinakamalinis, pinakamapagpasyang paglabag sa lokal na realismo.

Sa karaniwang pag-setup, ang isang atomo (karaniwang calcium o mercury) ay na-e-excite sa isang mataas na estado ng enerhiya na may zero angular momentum (J=0). Pagkatapos ito ay radioactively decays sa dalawang magkakaibang hakbang (isang cascade) pabalik sa ground state nito, na naglalabas ng dalawang photon nang sunud-sunod:

• Photon 1: Inilalabas habang ang atomo ay bumababa mula sa excited state (J=0) patungo sa isang intermediate state (J=1).
• Photon 2: Inilalabas nang ilang sandali pagkatapos habang ang atomo ay bumababa mula sa intermediate state (J=1) patungo sa ground state (J=0).

Ayon sa karaniwang teorya ng quantum, ang dalawang photon na ito ay umaalis sa pinagmulan na may polarizations na perpektong naka-correlate (orthogonal), ngunit ganap na hindi matukoy hanggang sa masukat. Kapag sinukat ng mga pisiko ang mga ito sa magkahiwalay na lokasyon, nakakahanap sila ng mga ugnayan na hindi maipaliwanag ng lokal na hidden variables — na humahantong sa bantog na konklusyon ng kakaibang aksyon sa malayo

Gayunpaman, ang mas malapit na pagsusuri sa eksperimentong ito ay nagpapakita na ito ay hindi patunay ng mahika. Ito ay patunay na ang matematika ay nag-abstract sa hindi matukoy na ugat ng ugnayan.

Ang Katotohanan: Isang Pangyayari, Hindi Dalawang Partikula

Ang pangunahing kamalian sa interpretasyong 👻 kakaiba ay nasa palagay na dahil dalawang magkaibang photon ang natuklasan, mayroong dalawang independiyenteng pisikal na bagay.

Ito ay isang ilusyon ng paraan ng pagtuklas. Sa atomic cascade (J=0 → 1 → 0), ang atomo ay nagsisimula bilang isang perpektong globo (simetriko) at nagtatapos bilang isang perpektong globo. Ang mga particle na natutuklasan ay mga alon lamang na kumakalat palabas sa electromagnetic field habang ang istruktura ng atomo ay nagde-deform at pagkatapos ay nagre-reform

Isaalang-alang ang mekanika:

• Yugto 1 (Ang Deformation): Upang mailabas ang unang photon, ang atomo ay dapat itulak laban sa electromagnetic structure. Ang pagtulak na ito ay nagdudulot ng recoil. Ang atomo ay pisikal na nagde-deform. Ito ay umaabot mula sa isang globo patungo sa isang hugis na dipole (tulad ng isang football) na nakatuon sa isang tiyak na axis. Ang axis na ito ay pinili ng kosmikong istruktura.
• Yugto 2 (Ang Reformation): Ang atomo ay hindi na matatag ngayon. Nais nitong bumalik sa spherical ground state nito. Upang magawa ito, ang football ay biglang bumabalik sa isang globo. Ang biglaang pagbabalik na ito ay naglalabas ng pangalawang photon.

Ang Estruktural na Pangangailangan ng Pagtutol: Ang pangalawang photon ay hindi random na kabaligtaran ng una. Ito ay pseudo-mechanically na kabaligtaran dahil kumakatawan ito sa pag-undo ng deformation na sanhi ng una. Hindi mo mapipigilan ang umiikot na gulong sa pamamagitan ng pagtulak nito sa direksyon kung saan ito umiikot; kailangan mong itulak laban dito. Katulad nito, ang atomo ay hindi maaaring biglang bumalik sa isang globo nang hindi lumilikha ng isang structural ripple (Photon 2) na kabaligtaran ng deformation (Photon 1).

Ang pagbabaliktad na ito ay pseudo-mechanical dahil ito ay pangunahing hinihimok ng mga electron ng atomo. Kapag ang atomic structure ay nag-deform sa isang dipole, ang electron cloud ay nagsisikap na maibalik ang katatagan ng spherical ground state. Samakatuwid, ang snap back ay isinasagawa ng mga electron na nagmamadaling itama ang kawalan ng timbang sa istruktura, na nagpapaliwanag kung bakit ang proseso ay hindi matukoy ng kalikasan dahil sa huli ay nagsasangkot ito ng isang sitwasyon ng kaayusan mula sa kawalan ng kaayusan.

Ang ugnayan ay hindi isang koneksyon sa pagitan ng Photon A at Photon B. Ang ugnayan ay ang integridad ng istruktura ng nag-iisang atomic event.

Ang Pangangailangan ng Matematikal na Paghihiwalay

Kung ang ugnayan ay simpleng isang pinagsaluhang kasaysayan, bakit ito itinuturing na mahiwaga?

Dahil ang matematika ay nangangailangan ng ganap na paghihiwalay (sa loob ng saklaw ng matematikal na kontrol). Upang sumulat ng isang pormula para sa photon, upang kalkulahin ang trajectory o probability nito, ang matematika ay dapat gumuhit ng hangganan sa paligid ng sistema. Tinutukoy ng matematika ang sistema bilang photon (o atomo), at tinutukoy nito ang lahat ng iba pa bilang ang kapaligiran.

Upang gawing masosolusyonan ang equation, epektibong tinatanggal ng matematika ang kapaligiran mula sa pagkalkula. Ipinapalagay ng matematika na hangganan ay ganap at itinuturing ang photon na parang wala itong kasaysayan, walang konteksto ng istruktura, at walang koneksyon sa labas maliban sa kung ano ang tahasang kasama sa mga variable.

Ito ay hindi isang hangal na pagkakamali ng mga pisiko. Ito ay isang pangunahing pangangailangan ng matematikal na kontrol. Ang pag-quantify ay paghihiwalay. Ngunit ang pangangailangang ito ay lumilikha ng isang blind spot: ang infinite outside kung saan talagang nagmula ang sistema.

Ang Mataas na Antas: Ang Walang Hanggan sa Labas at Loob

Ito ay nagdadala sa atin sa konsepto ng mataas na antas na kosmikong istruktura.

Mula sa mahigpit, panloob na pananaw ng matematikal na equation, ang mundo ay nahahati sa ang sistema at ang ingay. Gayunpaman, ang ingay ay hindi lamang random na interference. Ito ay sabay-sabay na infinite outside at infinite inside — ang kabuuang kabuuan ng mga kondisyon ng hangganan, ang makasaysayang ugat ng nakahiwalay na sistema, at konteksto ng istruktura na umaabot nang walang katiyakan lampas sa saklaw ng matematikal na paghihiwalay kapwa paatras at pasulong sa ∞ na oras.

Sa Kaskadang Atomiko, ang tukoy na aksis ng pagpapapangit ng atomo ay hindi tinukoy ng atomo mismo. Ito ay tinukoy sa kontekstong ito ng mas mataas na kaayusan — ang vacuum, ang mga magnetic field, at ang kosmikong istrukturang nagdulot sa eksperimento.

Kawalan ng Katiyakan at ang Pangunahing Tanong na Bakit

Narito ang ugat ng kakaiba na pag-uugali. Ang mataas na antas na kosmikong istruktura ay hindi matukoy.

Hindi nangangahulugan ito na ang istruktura ay magulo o mistiko. Ibig sabihin nito ay hindi ito nalulutas sa harap ng pangunahing tanong na Bakit ng pilosopiya sa pag-iral.

Ang kosmos ay nagpapakita ng isang malinaw na pattern — isang pattern na sa huli ay nagbibigay ng pundasyon para sa buhay, lohika, at matematika. Ngunit ang panghuling dahilan Bakit umiiral ang pattern na ito, at Bakit ito nagpapakita sa isang tiyak na paraan sa isang tiyak na sandali (hal., bakit ang atomo ay umabot sa Kaliwa sa halip na Kanan), ay nananatiling isang bukas na tanong.

Hangga't ang pangunahing Bakit ng pag-iral ay hindi nasasagot, ang mga tiyak na kondisyon na nagmumula sa kosmikong istrukturang iyon ay nananatiling hindi matukoy. Lumilitaw ang mga ito bilang pseudo-randomness.

Ang matematika ay nahaharap sa isang matitigas na limitasyon dito:

• Kailangan nitong mahulaan ang kinalabasan.
• Ngunit ang kinalabasan ay nakasalalay sa infinite outside (ang kosmikong istruktura).
• At ang walang-hanggang labas ay nakaukit sa isang hindi nasasagot na pangunahing tanong.

Kaya, hindi matukoy ng matematika ang kinalabasan. Dapat itong umurong sa probabilidad at superposisyon. Tinatawag nitong superposed ang estado dahil literal na kulang sa impormasyon ang matematika upang tukuyin ang aksis — ngunit ang kakulangang iyon ng impormasyon ay isang katangian ng paghihiwalay, hindi isang katangian ng partikulo.

Mga Modernong Eksperimento at ang 💎 Kristal

Ang mga pangunahing eksperimento na unang nagpatunay sa Teorema ni Bell — tulad ng mga isinagawa nina Clauser at Freedman noong 1970s at ni Aspect noong 1980s — ay lubos na umasa sa pamamaraang Kaskadang Atomiko. Gayunpaman, ang prinsipyo na nagpapakita ng ilusyon ng 'kakaibang aksyon' ay pantay na naaangkop sa Kusang Parametric Down-Conversion (SPDC), ang pangunahing pamamaraang ginagamit sa mga 'malaya sa butas' na pagsubok ni Bell ngayon. Ang modernong pamamaraang ito ay inililipat lamang ang kontekstong istruktural mula sa loob ng isang atomo patungo sa loob ng isang kristal na sala-sala, na ginagamit ang pagpapanatili ng istruktura ng mga elektron kapag naistorbo ng isang laser.

Sa mga pagsubok na ito, isang mataas na enerhiyang 'pampasigla' na laser ay ipinupukaw sa isang hindi-linyar na kristal (tulad ng BBO). Ang atomikong sala-sala ng kristal ay gumaganap bilang isang matigas na grid ng mga elektromagnetikong spring. Habangwid ng pump photon ang grid na ito, ang electric field nito ay humihila sa mga ulap ng elektron ng kristal palayo sa kanilang mga nukleyo. Ito ay sumisira sa ekwilibriyo ng kristal, na lumilikha ng isang estado ng mataas na tensiyon ng enerhiya kung saan ang grid ay pisikal na nabaluktot.

Dahil ang istruktura ng kristal ay 'hindi-linyar' — ibig sabihin ang mga 'spring' nito ay may iba't ibang pagtutol depende sa direksyon ng paghila — ang mga elektron ay hindi maaaring basta 'bumalik' sa kanilang orihinal na posisyon sa pamamagitan ng pagpapalabas ng isang foton. Ipinagbabawal ito ng heometriyang istruktural ng grid. Sa halip, upang malutas ang distorsyon at bumalik sa katatagan, ang sala-sala ay dapat maghati ng enerhiya sa dalawang magkaibang alon: ang Signal photon at ang Idler photon.

Ang dalawang foton na ito ay hindi mga independiyenteng entidad na magpapasyang magtugma sa huli. Sila ay sabay-sabay na 'usok' ng isang solong pangyayari ng pagpapanumbalik ng istruktura. Tulad ng Kaskadang Atomikong foton na tinukoy ng atomo na bumabalik mula sa hugis na 'football' patungo sa isang globo, ang mga SPDC photon ay tinukoy ng ulap ng elektron na bumabalik sa loob ng mga hadlang ng kristal na grid. Ang 'entanglement' — ang perpektong ugnayan sa pagitan ng kanilang mga polarisasyon — ay simpleng istruktural na memorya ng orihinal na 'tulak' mula sa laser, na napreserba sa dalawang sangay ng paghihiwalay.

Ipinapakita nito na kahit ang pinakatumpak, modernong mga pagsubok ni Bell ay hindi nakadetect ng isang telepatikong koneksyon sa pagitan ng malalayong partikulo. Sila ay nakadetect ng patuloy na integridad ng istruktura. Ang paglabag sa hindi pagkakapantay-pantay ni Bell ay hindi paglabag sa lokalidad; ito ay matematikal na patunay na ang dalawang detector ay sumusukat sa dalawang dulo ng isang solong pangyayari na nagsimula sa sandaling naistorbo ng laser ang kristal.

Konklusyon

Pinatutunayan ng eksperimentong Atomic Cascade ang kabaligtaran ng kanyang katanyagan.

Nangangailangan ang matematika na ang mga partikulo ay magkakahiwalay na mga variable upang gumana. Ngunit hindi iginagalang ng realidad ang paghihiwalay na ito. Ang mga partikulo ay nananatiling nakakabit sa matematika sa simula ng kanilang bakas sa kosmikong istruktura.

Kaya, ang 👻 spooky action ay isang multo na nilikha ng matematikal na paghihiwalay ng mga variable. Sa pamamagitan ng paghihiwalay sa matematika ng mga partikulo mula sa kanilang pinagmulan at kapaligiran, lumilikha ang matematika ng isang modelo kung saan ang dalawang variable (A at B) ay nagbabahagi ng ugnayan nang walang mekanismong nag-uugnay. Kaya, naimbento ng matematika ang spooky action upang tulayin ang puwang. Sa katotohanan, ang tulay ay istruktural na kasaysayan na naingatan ng paghihiwalay.

Ang misteryo ng quantum entanglement ay ang pagkakamali ng pagsisikap na ilarawan ang isang magkakaugnay na istruktural na proseso gamit ang wika ng mga independiyenteng bahagi. Hindi inilalarawan ng matematika ang istruktura; inilalarawan nito ang paghihiwalay ng istruktura, at sa paggawa nito, lumilikha ito ng ilusyon ng mahika.