Физики приблизились?? к разгадке важнейшей тайны Вселенной Наблюдая за излучением квазаров, выпущенным миллиарды лет назад, астрофизики подтвердили существование квантовой запутанности. А значит, Вселенной управляют вовсе не те силы, о которых говорит классическая физика. Квантовая запутанность - предсказанная физиками-теоретиками способность двух частиц сохранять связь между собой, даже находясь на большом расстоянии. Например, в разных частях Вселенной. И если состояние одной частицы изменится под воздействием неких обстоятельств, то таким же образом изменится и состояние другой частицы. Феномен квантовой запутанности - одна из главных загадок современной физики. Это - один из тех моментов, которые не позволяют привести классическую физику в согласование с новой квантовой физикой. Ведь, если предположить, что квантовая запутанность существует на самом деле, это означает, что две частицы могут обмениваться между собой информацией со скоростью выше, чем скорость света. Это невозможно в рамках современной физики, согласно которой скорость света - это максимально возможная скорость во Вселенной. Таким образом, вопрос стоит ребром - либо квантовая запутанность не существует, либо Эйнштейн ошибался и скорость света - не предел. Новое исследование группы астрофизиков из Массачусетского технологического института сдвигает чашу весов в сторону второго утверждения. Древний свет
Квазары представляют собой активные ядра галактик на начальном этапе развития. Теоретически, в середине таких ядер находятся сверхмассивные черные дыры, которые поглощают материю, формируя так называемый аккреционный диск, состоящий из газа. Он формирует мощное излучение. В некоторых случаях гораздо мощнее, чем суммарная мощность всех звезд целой галактики. Во многих случаях наблюдение за квазарами по сути представляет собой изучение света, выпущенного миллиарды лет назад. Именно здесь астрофизики решили искать доказательство того, что квантовая запутанность действительно существует. Первым шагом в этом направлении стал прошлогодний эксперимент со светом звезды, которому потребовалось 600 лет для того, чтобы долететь до Земли. Взаимодействие частиц этого светового потока между собой уже было бы довольно сложно объяснить в рамках классической физики. В той работе физики рассуждали о единственной “лазейке”, которая остается у классической теории. Речь идет о факторе “свободы выбора”. Так называют гипотетическую возможность влияния факторов классической физики на наблюдателя и наблюдение за взаимосвязанными частицами. Для проведения эксперимента необходимо выбрать, какое именно свойство частиц будет измерено. Согласно некоторым теориям, которые пытаются опровергать квантовую запутанность, хотя экспериментатор на первый взгляд волен настраивать детекторы любым способом, какое-то событие из прошлого может повлиять на выбор этих настроек и тем самым испортить чистоту эксперимента, предопределив результаты. Используя свет 600-летней давности в качестве “регулировщика” настроек для детекторов частиц, физики увеличили “чистоту” эксперимента. Ведь если предположить, что на выбор настроек детектора влияла какая-то сила, то пришлось бы предположить, что она должна была начать действовать за 600 лет до эксперимента. Нынешнее исследовании носит еще более эпический масштаб. Для эксперимента были выбраны два квазара, свет одного из которых летел к Земле целых 7,8 млрд лет, а второго и того больше - 12,2 млрд лет. Исследователи использовали свет этих квазаров, чтобы определить угол наклона поляризатора, который измеряет ориентацию фотонов в электрическом поле. Пары “запутанных” фотонов генерировались в лаборатории, которая размещалась между двумя детекторами. В качестве детекторов использовались 4-метровые телескопы на Канарских островах, которые измеряли длину волны фотонов в свете квазаров, выступавших в качестве “камертона” для настройки эксперимента. Кванты света в излучении двух разных квазаров, разумеется, отличаются длиной волны. И предсказать, какой будет следующий квант, было невозможно. Именно этот фактор имел решающее значение. За точку отсчета взяли длину волны, которая точно не могла повториться в данном эксперименте. Если свет квазара имел смещение в красную сторону спектра, поляризатор менял положение для измерения входящего фотона. Если свет имел смещение в голубую сторону спектра, то поляризатор проводил измерения под другим углом. В ходе этого процесса была найдена корреляция у более чем 30 тыс пар фотонов. Если у этих корреляций есть какое-то объяснение в рамках классической физики, то это значит, что нечто должно было произойти миллиарды лет назад - до того, как квазары испустили свет. “Если существует некий “заговор” с целью симулировать квантовую механику с помощью механизмов, которые вписываются в рамки классической физики, то эти механизмы должны были быть запущены миллиарды лет назад”, - констатирует Алан Гут, физик из Массачусетского технологического института, один из авторов исследования. Причем, по его словам, тот, кто запустил эти механизмы, должен был знать, где, когда и кто будет проводить именно этот эксперимент по замерам фотонов. Т.е. эксперимент физиков из Массачусетса кто-то предвидел еще 7,8 млрд лет назад, иронизирует Гут. Самой Земле лишь 4,5 млрд лет, поэтому не стоит надеяться и на фактор “свободы выбора”. Ведь не то, что Массачуссетского технологического институт, а и самой Земли еще не было в момент, когда квазары излучали свет, содержащий “запутанные фотоны”, - подчеркивает еще один из авторов исследования Дэвид Кайзер. “Следовательно, у нас есть очень сильное доказательство того, что квантовая механика в действительности работает”, - подводит итог Гут. У найденного феномена не может быть объяснений в рамках классической физики, таким образом квантовая запутанность действительно существует, заключают авторы исследования. Что это означает?
Альберт Эйнштейн вместе со знаменитыми физиками Борисом Подольским и Натаном Розеном считал, что если квантовая запутанность, то самое “жуткое действие на расстоянии” и в самом деле существует, то объяснить ее можно только одним из двух вариантов. Либо скорость света - не предел. Либо в частицах хранится какая-то скрытая информация, диктующая их поведение. Информация, к которой у современной науки нет доступа. Однако, за десятилетия исследований ученые пришли к выводу, что невозможно объяснить заранее записанной информацией поведение частиц, которое порой провоцируется квантовыми экспериментами. Новое исследование физиков из Массачусетского технологического института доказывает, что квантовая запутанность существует на самом деле. И ее нельзя объяснить в рамках традиционной физики. Из этого следуют многие далеко идущие выводы. Например, о перспективности квантовых компьютеров, которые, как подчеркивает Кайзер, построены на предположении о том, что квантовая запутанность существует. Равно как и о том, что скорость света пора перестать воспринимать как непоколебимую константу. Или о том, что “жуткое действие”, как его описывал Эйнштейн, является нормой в квантовом мире.
Озарение.
0