Çift yarık deneyine benzer deneyler. Girişim ihlalinin nedenleri

Daha önce Bölüm 2'de ayrıntılı olarak tartıştığımız bir soruyu tekrar ele alalım. 37 (sayı 3). Şimdi size nasıl çalıştığını göstermek için genlik fikrini tüm gücüyle kullanıyoruz. Şekil 2'de gösterilen eski deneye dönelim. 1.1, ona başka bir ışık kaynağı ekleyerek ve onu yarıkların arkasına yerleştirerek (bkz. Şekil 37.4, Bölüm 37). Ch'de. 37 aşağıdaki dikkat çekici sonucu bulduk. Eğer 1. yarığın arkasına bakarsak ve onun arkasında bir yere saçılan fotonları fark edersek, bu fotonlar aynı anda gözlemlendiğinde bir elektronun çarpma olasılık dağılımı, 2. yarık kapalıymış gibi tamamen aynı olacaktır. Yarık 2'de veya yarık 2'de "görülen" elektronların toplam dağılımı, bireysel dağılımların toplamıydı ve ışık kapatıldığında elde edilen dağılıma hiç benzemiyordu. En azından kısa dalga boyuna sahip ışık kullanıldığında bu gerçekleşti. Dalga boyu artmaya başladığında ve hangi yarıktan ışığın saçıldığından artık emin olmadığımızda, dağılım ışık kapatıldığındakine benzer hale geldi.

Şimdi yeni notasyonumuzu ve genlik kompozisyonu ilkelerimizi kullanarak burada neler olduğuna bakalım. Gösterimi basitleştirmek için yine yuva 1'den gelen elektronun genliğini gösterebiliriz, yani.

Benzer şekilde, yarık 2'den dedektöre ulaşan elektronun genliği şu şekilde gösterilecektir:

Bunlar, yarıktan elektron nüfuzunun genlikleri ve ışık olmadığında ortaya çıkan görünümdür. Ve eğer ışık açılırsa kendimize şu soruyu sorarız: İlk başta elektronun ayrıldığı ve fotonun ışık kaynağı tarafından yayıldığı ve sonunda elektronun sona erdiği sürecin genliği nedir? foton yarık 1'de bulunuyor mu? 1. yarıktaki bir fotonu gözlemlemek için bir sayaç kullandığımızı (Şekil 1.3) ve aynı sayacın 2. yarıktaki saçılan fotonları saydığını varsayalım. Daha sonra bir fotonun sayaçta ve elektronun görünme genliği hakkında konuşabiliriz. Sayaçta bir fotonun ve sayaçta elektronun ortaya çıkmasının genliği yaklaşık olarak yaklaşıktır. Bunları saymaya çalışalım.

Şekil 1.3. Bir elektronun hangi yarıktan geçtiğinin belirlendiği bir deney.

Bu hesaplamaya dahil edilen tüm faktörler için doğru matematiksel formüle sahip olmasak da, aşağıdaki mantıktan hesaplamanın ruhunu hissedeceksiniz. Birincisi, elektronun kaynaktan yarık 1'e gittiği genlik var. Daha sonra elektronun yarık 1'deyken sayaca bir foton saçtığı sonlu bir genlik olduğunu varsayabiliriz. Bu genliği ile gösterelim. Daha sonra yarık 1'den elektron sayacına hareket eden elektronun genliği vardır. k'den 1 numaralı yarığa geçen ve sayaca bir foton saçan bir elektronun genliği şuna eşittir:

Veya önceki gösterimimizde basitçe .

Ayrıca yarık 2'den geçen bir elektronun sayaca bir foton saçacağı belli bir genlik vardır. “Bu imkânsız; Doğrudan yarık 1'e bakarsa nasıl sayacın içine dağılabilir?" Dalga boyu yeterince uzunsa kırınım etkileri ortaya çıkar ve bu mümkün olur. Elbette, eğer cihaz iyi bir şekilde monte edilirse ve sadece kısa dalga boyuna sahip fotonlar kullanılırsa, yarık 2'deki elektrondan sayaca saçılan fotonun genliği çok küçük olacaktır. Ancak akıl yürütmenin genelliği adına, böyle bir genliğin her zaman var olduğu gerçeğini dikkate alacağız ve onu ile göstereceğiz. Daha sonra yarık 2'den geçen ve fotonu sayaca saçan elektronun genliği şöyledir:

Sayaçtaki bir elektronun ve bir fotonun tespit genliği, her biri için bir tane olmak üzere iki terimin toplamıdır. akla gelebilecek yol elektron. Bunların her biri sırasıyla iki faktörden oluşur: Birincisi, elektronun yarıktan geçtiğini ifade eder ve ikincisi, fotonun böyle bir elektron tarafından sayaca saçıldığını ifade eder; sahibiz

Fotonun başka bir sayaç tarafından tespit edilmesi durumunda da benzer bir ifade elde edilebilir. Basitlik açısından sistemin simetrik olduğunu varsayarsak, o zaman elektron yarık 2'den atladığında sayaca çarpan fotonun genliği de olacaktır ve elektron yarık 1'den geçtiğinde sayaca çarpan fotonun genliği de olacaktır. karşılık gelen toplam genlik, fotonun sayaçta olacağı genliktir ve içindeki elektron şuna eşittir:

Hepsi bu. Artık belirli durumların olasılığını kolayca hesaplayabiliriz. Diyelim ki bir elektron çarptığında sayacın hangi olasılıkla okuma üreteceğini bilmek istiyoruz. Bu, formül (1.8) tarafından verilen genlik modülünün karesi olacaktır, yani basitçe . Bu ifadeye daha yakından bakalım. Her şeyden önce, eğer (cihazımızın bu şekilde çalışmasını istiyoruz), cevap basitçe . Bu, Şekil 2'de gösterildiği gibi yalnızca tek bir yarık olması durumunda ortaya çıkacak olasılık dağılımının tam olarak aynısıdır. 1.4, a. Öte yandan, eğer dalga boyu uzunsa, sayaçtaki 2. yarık arkasındaki saçılma, 1. yarık arkasındaki saçılma ile hemen hemen aynı olabilir. Bazı fazlar sayaca girebilse de, en basit durumu ele alalım; her iki faz da aynı olduğunda. . Eğer pratikte ile çakışıyorsa, o zaman toplam olasılık çarpılır çünkü ortak çarpan dayanılabilir. Ancak daha sonra, hiç foton olmasaydı ortaya çıkacak olan aynı olasılık dağılımı ortaya çıkıyor. Bu nedenle, dalga boyu çok uzun olduğunda (ve fotonları tespit etmenin bir faydası olmadığında), Şekil 2'de gösterildiği gibi girişim etkilerinin görülebildiği orijinal dağılım eğrisine dönersiniz. 1.4, b. Tespit kısmen etkili olduğunda, büyük miktar ile küçük miktar arasında girişim olur ve Şekil 1'de gösterilen gibi bir ara dağılım elde edersiniz. 1.4, c. Sayaçtaki fotonların ve içindeki elektronların eşzamanlı sayımıyla ilgilenirsek aynı sonucu elde edeceğimizi söylemeye gerek yok. Bölüm'ün gerekçesini hatırlarsanız. 37 (sayı 3), bu sonuçların orada veya içinde söylenenleri niceliksel olarak tanımladığını göreceksiniz. (1.8) ve (1.9) genliklerini eklemeli misiniz? HAYIR! Birbirinden farklı olan farklı uç durumların genliklerini asla toplamayın. Foton, foton sayaçlarından biri tarafından algılanır algılanmaz, gerekirse sistemi daha fazla bozmadan alternatiflerden hangisinin (birbirini dışlayan olaylar) gerçekleştiğini her zaman öğrenebiliriz. Her alternatifin diğerinden tamamen bağımsız olarak kendi olasılığı vardır. Tekrarlıyoruz, farklı son koşullar için genlikleri toplamayız ("son" derken olasılıkla ilgilendiğimiz anı, yani deneyin "bittiği" anı kastediyoruz). Ancak süreç tamamen tamamlanmadan önce deney sırasında çeşitli ayırt edilemeyen alternatiflerin genliklerini toplamak gerekir. İşlemin sonunda dilerseniz "fotona bakmak istemiyorum" diyebilirsiniz. Bu sizin kişisel işinizdir, ancak yine de genlikler eklenemez. Doğa sizin neye baktığınızı bilmiyor, olması gerektiği gibi davranıyor ve kendi verileriyle ilgilenip ilgilenmediğinizi umursamıyor. Yani genlikleri eklememize gerek yok. İlk önce olası tüm farklı son durumlar için genliklerin büyüklüklerinin karesini alırız ve sonra bunları toplarız. : içindeki bir elektron ve aşağıdakilerden herhangi birindeki bir foton için doğru sonuç:

(1.10)

Feynman'a göre girişim veya çift yarık deneyi "kuantum mekaniğinin kalbini içerir" ve kuantum süperpozisyonunun temel ilkesidir. Doğrusal dalga optiğinin temel ilkesi olan girişim ilkesi ilk kez 1801'de Thomas Young tarafından açıkça formüle edildi. Ayrıca 1803'te ilk kez "müdahale" terimini icat etti. Bilim adamı keşfettiği prensibi (zamanımızda “Young'un çift yarık deneyi” olarak bilinen bir deney, http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm) çok net bir şekilde açıklıyor: “İkiyi üst üste bindirmenin etkilerini elde etmek için Işık parçalarının aynı kaynaktan gelip aynı noktaya varmaları gerekir. farklı şekillerde, ancak birbirine yakın yönlerde. Kırınım, yansıma, kırılma veya bu etkilerin bir kombinasyonu, ışının bir kısmını veya her ikisini de saptırmak için kullanılabilir, ancak en basit yöntem, tek biçimli bir ışık ışınının [ilk yarıktan] (tek renk veya dalga boyu) üzerine düşmesidir. ışığın kırınıma bağlı olarak her yöne dağıldığı, sapma merkezleri olarak kabul edilebilecek iki çok küçük delik veya yarıktan oluşan bir ekran." Modern bir deney düzeneği, bir foton kaynağından, iki yarıktan oluşan bir diyaframdan oluşur. ve girişim deseninin gözlemlendiği bir ekran.

Şekildeki gibi bir girişim olayını incelemek için, yakınlarda gösterilen deney düzeneğini kullanmak doğaldır. Tanımı ayrıntılı momentum dengesi bilgisi gerektiren olayları incelerken, tüm cihazın bazı parçalarının serbestçe (birbirinden bağımsız olarak) hareket etmesine izin vermek açıkça gereklidir. Kitaptan çizim: Niels Bohr, “Seçilmiş Bilimsel Çalışmalar ve Makaleler,” 1925 - 1961b s.415.

Ekrandaki yarıklar bariyerin arkasından geçtikten sonra, değişen parlak ve koyu şeritlerden oluşan bir girişim deseni belirir:

Şekil 1 Girişim saçakları

Fotonlar ekrana ayrı noktalardan çarpıyor ancak ekranda girişim saçaklarının bulunması fotonların çarpmadığı noktaların olduğunu gösteriyor. Bu noktalardan biri p olsun. Ancak yarıklardan herhangi biri kapalıysa foton p'ye girebilir. Alternatif olasılıkların bazen ortadan kalktığı bu tür yıkıcı girişim, kuantum mekaniğinin en kafa karıştırıcı özelliklerinden biridir. İlginç mülkÇift yarık deneyinin avantajı, girişim deseninin her seferinde bir parçacık "bir araya getirilebilmesi", yani kaynağın yoğunluğunun her bir parçacığın kurulumda tek başına "uçuş halinde" olacağı kadar düşük ayarlanması ve yalnızca kendisine müdahale edebilir. Bu durumda, parçacığın iki yarıktan hangisinde "gerçekten" uçtuğunu kendimize sorma eğilimindeyiz. İki farklı parçacığın girişim deseni oluşturmadığını unutmayın. Girişim olgusunun açıklamasının gizemi, tutarsızlığı ve saçmalığı nedir? Bunlar, diğer birçok teori ve olgunun paradoksal doğasından çarpıcı biçimde farklıdırlar.özel teori görelilik, kuantum ışınlanması, dolaşmış kuantum parçacıklarının paradoksu ve diğerleri. İlk bakışta girişim açıklamalarında her şey basit ve açıktır. İki sınıfa ayrılabilecek bu açıklamaları ele alalım: dalgadan açıklamalar ve parçacık (kuantum) bakış açısından açıklamalar. Analize başlamadan önce, girişim olgusunun paradoksallığı, tutarsızlığı ve saçmalığı derken, bu kuantum mekaniksel olgunun tanımının biçimsel mantık ve mantıkla uyumsuzluğunu kast ettiğimizi belirtelim.

sağduyu

. Burada uyguladığımız bu kavramların anlamları bu makalede özetlenmiştir.
Dalga açısından girişim

Çift yarık deneyinin sonuçlarının en yaygın ve mükemmel açıklaması dalga açısından şöyledir:

Görünüşe göre girişim olgusunun dalga bakış açısından tanımlanması ne mantıkla ne de sağduyuyla çelişmiyor. Ancak foton genellikle kuantum olarak kabul edilir. parçacık . Eğer dalga özellikleri sergiliyorsa, o zaman yine de kendi başına bir foton olarak kalmalıdır. Aksi halde, olayın tek bir dalga dikkate alınmasıyla, aslında bir element olan fotonu yok etmiş oluruz. fiziksel gerçeklik. Bu değerlendirmeyle fotonun var olmadığı ortaya çıkıyor! Foton yalnızca dalga özellikleri sergilemez; burada o, içinde parçacıktan hiçbir şeyin bulunmadığı bir dalgadır. Aksi takdirde, dalga bölündüğü anda yarıkların her birinden yarım parçacığın (bir foton, yarım foton) geçtiğini kabul etmeliyiz. Ancak o zaman bu yarı fotonları "yakalayabilecek" deneyler mümkün olmalıdır. Ancak şimdiye kadar hiç kimse aynı yarı fotonları kaydetmeyi başaramadı. Dolayısıyla girişim olgusunun dalga yorumu, fotonun bir parçacık olduğu fikrini dışlıyor. Dolayısıyla bu durumda fotonun parçacık olarak ele alınması saçma, mantıksız ve sağduyuya aykırıdır. Mantıksal olarak fotonun A noktasından parçacık olarak uçtuğunu varsaymalıyız. Bir engele yaklaşırken aniden dönüşler dalgaya! Bir dalga gibi çatlaklardan geçerek iki akıntıya ayrılır. Aksi halde buna inanmamız gerekir tüm Bir parçacık aynı anda iki yarıktan geçer, çünkü şunu varsayıyoruz: ayrılma İki zerre (yarı) hakkımız yok. Sonra tekrar iki yarım dalga bağlamak bütün bir parçacığa. Aynı zamanda mevcut değil yarım dalgalardan birini bastırmanın bir yolu yoktur. Öyle görünüyor ki var iki yarım dalgalar ama kimse bunlardan birini yok etmeyi başaramadı. Her defasında bu yarım dalgaların her biri, kaydedildiğinde, tüm foton. Bir parça her zaman istisnasız bir bütün olarak ortaya çıkar. Yani, bir fotonun dalga olduğu fikri, yarım dalgaların her birinin tam olarak bir fotonun yarısı kadar "yakalanması" ihtimaline izin vermelidir. Ama bu olmuyor. Her yarıktan yarım foton geçer, ancak yalnızca tam bir foton kaydedilir. Yarım bir bütüne eşit midir? Bir foton parçacığının aynı anda iki yerde aynı anda bulunmasının yorumlanması çok daha mantıklı ve mantıklı görünmüyor.şunu hatırlatalım

matematiksel açıklama

Parçacıksal açıdan bakıldığında, bir fotonun "yarılarının" hareketini açıklamak için karmaşık fonksiyonların kullanılması uygundur. Bu işlevler kuantum mekaniğinin temel kavramından kaynaklanır - bir kuantum parçacığının durum vektörü (burada bir foton), başka bir adı olan dalga işlevi - olasılık genliği. Çift yarık deneyi durumunda bir fotonun ekranda belirli bir noktaya (fotoğraf plakası) çarpma olasılığı, fotonun iki olası yörüngesi için toplam dalga fonksiyonunun karesine eşittir ve durumların üst üste binmesini oluşturur. "İkinin w+z toplamının modülünün karesini oluşturduğumuzda karmaşık sayılar w ve z, genellikle yalnızca bu sayıların modüllerinin karelerinin toplamını elde etmeyiz; ek bir "düzeltme terimi" vardır: |w + z| 2 = |w| 2 + |z| 2 + 2|w||z|cos θ, burada θ, Argand düzlemindeki koordinatların orijininden z ve w noktalarına doğrultuların oluşturduğu açıdır... Düzeltme terimidir 2|w||z| cos θ, kuantum mekaniği alternatifleri arasındaki kuantum girişimini tanımlar." Matematiksel olarak her şey mantıklı ve açıktır: hesaplama kurallarına göre karmaşık ifadeler dalga benzeri bir girişim eğrisi elde ediyoruz. Burada hiçbir yoruma veya açıklamaya gerek yoktur; yalnızca rutin matematiksel hesaplamalar vardır. Ancak fotonun (veya elektronun) ekranla buluşmadan önce hangi yönde, hangi yörüngelerde hareket ettiğini hayal etmeye çalışırsanız, verilen açıklama şunu görmenize izin vermez: “Dolayısıyla, elektronların ya 1. yarıktan ya da 2. yarıktan geçtiği ifadesi Her iki yarıktan da aynı anda geçiyorlar. Böyle bir süreci açıklayan çok basit bir matematiksel aygıt, deneyle kesinlikle doğru bir uyum sağlıyor." Gerçekten mi, matematiksel ifadeler basit ve net. Ancak fiziksel anlamda ne olduğuna dair hiçbir şey söylemeden, sürecin yalnızca dışsal tezahürünü, yalnızca sonucunu anlatırlar. Bir parçacığın, gerçek nokta boyutları olmasa bile, yine de sürekli bir hacimle sınırlı olsa bile, birbiriyle bağlantısı olmayan iki delikten aynı anda nasıl geçtiğini sağduyu açısından hayal etmek imkansızdır. Örneğin, fenomeni analiz eden Sudbury şöyle yazıyor: "Girişim modelinin kendisi aynı zamanda dolaylı olarak incelenen parçacıkların parçacık davranışını da gösteriyor, çünkü aslında sürekli değil, bir TV ekranındaki birçok noktadan oluşturulan bir görüntü gibi oluşuyor." Ancak bu girişim desenini, elektronların her birinin ya bir yarıktan ya da diğer yarıktan geçtiği varsayımına dayanarak açıklamak kesinlikle imkansızdır." Bir parçacığın geçmesinin imkansızlığı konusunda da aynı sonuca varıyor. aynı anda iki yarıktan geçebilir: "bir parçacık ya bir yarıktan ya da başka bir yarıktan geçmelidir", bariz parçacık yapısına dikkat çekiyor. Bir parçacık aynı anda iki yarıktan geçemez, ancak birinden ya da diğerinden de geçemez. Kuşkusuz elektronun bir parçacık olduğu, ekrandaki parlamalardan da anlaşılacağı üzere bir parçacıktır. Ve bu parçacık şüphesiz yarıklardan yalnızca birinden geçemezdi. Bu durumda elektron şüphesiz iki parçaya, iki yarıya bölünmemişti; bu durumda her birinin elektronun kütlesinin yarısına ve yükünün yarısına sahip olması gerekirdi. Hiç kimse bu tür yarı elektronları gözlemlemedi. Bu, elektronun çatallanarak iki parçaya bölünerek her iki yarıktan aynı anda geçemeyeceği anlamına gelir. Bize açıkladıkları gibi, bir bütün olarak kalırken, aynı anda iki farklı yarıktan geçer. İki parçaya bölünmez, aynı anda iki yarıktan geçer. Bu, iki yarıktaki fiziksel girişimin kuantum mekaniksel (parçacık) tanımının saçmalığıdır. Bu sürecin matematiksel olarak kusursuz bir şekilde tanımlanabileceğini unutmayalım. Ancak fiziksel süreç sağduyunun aksine tamamen mantıksızdır. Üstelik her zamanki gibi, bunun nasıl olduğunu anlayamayan sağduyu suçludur: ikiye bölünmedi, ancak iki yerde sona erdi. Öte yandan bunun tersini varsaymak da imkansızdır: Bir fotonun (veya elektronun) hala bilinmeyen bir şekilde iki yarıktan birinden geçtiğini varsaymak imkansızdır. O halde parçacık neden belirli noktalara çarpıyor ve diğerlerinden kaçınıyor? Sanki yasaklı bölgeleri biliyormuş gibi. Bu özellikle parçacık düşük akı yoğunluğunda kendi kendine girişim yaptığında açıkça görülür. Bu durumda hala parçacığın her iki yarıktan geçmesinin eşzamanlılığını dikkate almak zorundayız. Aksi halde parçacığı hemen hemen aynı şekilde düşünmek zorunda kalırdık. duyarlı varlık öngörü yeteneğine sahip. Geçiş dedektörleri veya dışlama dedektörleri ile yapılan deneyler (bir parçacığın bir yarığın yakınında tespit edilmemesi onun diğerinden geçtiği anlamına gelir) resmi netleştirmez. Sağlam bir parçacığın, içinden geçmediği ikinci bir yarığın varlığına nasıl ve neden tepki verdiğine dair makul bir açıklama yoktur. Yarıklardan birinin yakınında parçacık tespit edilemiyorsa diğerinden geçmiş demektir. Ancak bu durumda ekranda “yasak” bir noktaya, yani ikinci yarık açık olsaydı asla ulaşamayacağı bir noktaya varabilir. Görünüşe göre hiçbir şey bu tutulmayan parçacıkların "yarım" girişim deseni oluşturmasını engellememelidir. Ancak bu gerçekleşmez: Eğer yarıklardan biri kapatılırsa, parçacıklar ekranın "yasak" bölgelerine girmek için bir "geçiş" almış gibi görünürler. Her iki yarık da açıksa, yarıktan geçtiği varsayılan parçacık bu "yasak" bölgelere girme fırsatından mahrum kalır. İkinci boşluğun kendisine nasıl "bakıştığını" ve belirli yönlerde hareketi yasakladığını hissediyor gibi görünüyor. dalga özellikleri. Parçacık sihirli bir şekilde dalga veya parçacık taraflarını deneyciye gösterir, aslında onları hareket halindeyken, uçuş sırasında değiştirir. Yarıklardan birinin hemen arkasına bir soğurucu yerleştirilirse, parçacık, bir dalga gibi, her iki yarıktan da soğurucuya doğru geçerek parçacık olarak uçuşuna devam eder. Bu durumda soğurucunun parçacığın enerjisinin küçük bir kısmını bile ortadan kaldırmadığı ortaya çıktı. Parçacığın en azından bir kısmının hala tıkalı boşluktan geçmek zorunda olduğu açık olmasına rağmen. aynı anda Gördüğümüz gibi, fiziksel sürece ilişkin dikkate alınan açıklamaların hiçbiri mantıksal bir bakış açısı ve sağduyu açısından eleştiriye dayanamaz. Şu anda baskın olan dalga-parçacık ikiliği, girişimin dahil edilmesine kısmen bile izin vermiyor. Foton yalnızca parçacık ya da dalga özellikleri sergilemez. Onları tezahür ettiriyor ve bu tezahürler karşılıklıdır hariç tutmak

birbirine göre. Yarım dalgalardan birinin "söndürülmesi", fotonu anında bir girişim deseni oluşturmayı "nasıl bilmeyen" bir parçacığa dönüştürür. Tam tersine, iki açık yarık, bir fotonu iki yarım dalgaya dönüştürür; bunlar daha sonra birleştirildiğinde tam bir fotona dönüşür; bu da dalga şeyleşmesinin gizemli prosedürünü bir kez daha ortaya koyar.

Çift yarık deneyine benzer deneyler

Çift yarık deneyinde, yarıklar birbirine nispeten yakın olduğundan parçacıkların "yarılarının" yörüngelerini deneysel olarak kontrol etmek biraz zordur. Aynı zamanda, bir fotonu açıkça ayırt edilebilen iki yörünge boyunca "ayırmanıza" olanak tanıyan benzer ama daha görsel bir deney var. Bu durumda, bir fotonun aralarında metrelerce veya daha fazla mesafe bulunan iki kanaldan aynı anda geçmesi fikrinin saçmalığı daha da netleşiyor. Böyle bir deney, Mach-Zehnder interferometresi kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu durumda gözlemlenen etkiler, çift yarık deneyinde gözlemlenen etkilere benzer. Belinsky bunları şöyle tanımlıyor: "Mach-Zehnder girişimölçeriyle bir deney düşünün (Şekil 3). Onu tek fotonlu bir durumla besleyelim ve ilk önce fotodetektörlerin önünde bulunan ikinci ışın ayırıcıyı kaldıralım. Dedektörler kayıt yapacaktır. Girişte bir foton olduğundan, tek bir foto sayımı kanallardan birinde veya diğerinde yapılır ve hiçbir zaman ikisi birden aynı anda sayılmaz.

Işın ayırıcıyı geri verelim. Dedektörlerdeki fotosayımın olasılığı 1 + cos(Ф1 - Ф2) fonksiyonuyla tanımlanır; burada Ф1 ve Ф2, interferometre kollarındaki faz gecikmeleridir. İşaret, kayıt için hangi dedektörün kullanıldığına bağlıdır. Bu harmonik fonksiyon iki olasılığın toplamı olarak temsil edilemez: P(F1) + P(F2). Sonuç olarak, ilk ışın bölücüden sonra foton, deneyin ilk aşamasında yalnızca bir kolda olmasına rağmen, girişimölçerin her iki kolunda da aynı anda mevcuttur. Uzaydaki bu alışılmadık davranışa kuantum mekansızlığı denir. Bu, genellikle makrokozmosta mevcut olan, sağduyunun olağan mekansal sezgileri açısından açıklanamaz." Eğer her iki yol da girişte bir foton için serbestse, o zaman foton, çıkışta çift yarık deneyindeki gibi davranır: ikinci ayna yalnızca bir yoldan geçebilir - farklı bir yoldan gelen bir "kopyasına" müdahale eder. Eğer ikinci yol kapalıysa, foton tek başına gelir ve ikinci aynayı herhangi bir yönde geçer. Çift yarık deneyinin ana hatları Penrose tarafından anlatılmıştır (açıklama çok anlamlıdır, bu yüzden neredeyse tamamını vereceğiz): “Bir fotonun içlerinden aynı anda geçebilmesi için yarıkların birbirine yakın yerleştirilmesi gerekli değildir. Bir kuantum parçacığının, yerler ne kadar uzakta olursa olsun nasıl "aynı anda iki yerde" olabileceğini anlamak için, çift yarık deneyinden biraz farklı bir deney düzeneği düşünün. Daha önce olduğu gibi, yayan bir lambamız var tek renkli ışık, her seferinde bir foton; ancak ışığı iki yarıktan geçirmek yerine, ışına 45 derecelik açıyla eğik, yarı gümüş kaplı bir aynadan yansıtalım.

Şekil 4. Dalga fonksiyonunun iki tepe noktası, fotonun bir yerde veya başka bir yerde lokalizasyonunun basit olasılıksal ağırlıkları olarak düşünülemez. Fotonun izlediği iki yol birbirine müdahale edecek şekilde yapılabilir.

Aynayla karşılaştıktan sonra fotonun dalga fonksiyonu iki parçaya bölünür; bunlardan biri yana yansır, ikincisi ise fotonun başlangıçta hareket ettiği yönde yayılmaya devam eder. İki yarıktan çıkan bir fotonun durumunda olduğu gibi, dalga fonksiyonunun da iki tepe noktası vardır, ancak artık bu tepe noktaları birbirinden şu şekilde ayrılmıştır: daha uzun mesafe- bir tepe noktası yansıyan bir fotonu, diğeri ise aynadan geçen bir fotonu tanımlar. Ek olarak, zamanla zirveler arasındaki mesafe giderek büyür ve süresiz olarak artar. Dalga fonksiyonunun bu iki parçasının uzaya gittiğini ve bir yıl beklediğimizi düşünün. O zaman foton dalga fonksiyonunun iki zirvesi birbirinden uzakta olacaktır. ışık yılı birbirlerinden. Her nasılsa foton aynı anda iki yerde, birbirlerinden bir ışık yılı uzaklıkla ayrılıyor! Yollardan birinin engellenmesi fotonun B dedektörüne ulaşmasını sağlar! Her iki yol da açıksa, foton bir şekilde B dedektörüne girmesine izin verilmediğini "bilir" ve bu nedenle aynı anda iki yolu takip etmek zorunda kalır.

Girişim ihlalinin nedenleri - parçacık yolunun bilgisi

Bir kuantum parçacığının girişimi olgusu göz önüne alındığında ana sorulardan biri, girişimin ihlalinin nedeni sorusudur. Girişim deseninin nasıl ve ne zaman ortaya çıktığı genel olarak açıktır. Ancak bilinen bu koşullar altında yine de bazen girişim deseni ortaya çıkmaz. Bir şey bunun olmasını engelliyor. Zarechny bu soruyu şu şekilde formüle ediyor: “Bir durumların süperpozisyonunu, bir girişim desenini gözlemlemek için ne gereklidir? Bu sorunun cevabı oldukça açıktır: Bir süperpozisyon gözlemlemek için, bir nesneye baktığımızda durumunu sabitlememeliyiz. Elektronun ya bir delikten geçtiğini ya da diğerinden geçtiğini görüyoruz. Ve ona bakmadığımızda aynı anda iki yarıktan geçtiğini ve bunların dağılımlarını görüyoruz. ekran onlara baktığımız zaman olduğundan tamamen farklı!” Yani, parçacığın yörüngesine ilişkin bilginin varlığından dolayı girişimin ihlali meydana gelir. Parçacığın yörüngesini bilirsek girişim deseni ortaya çıkmaz. Bacciagaluppi de benzer bir sonuca varıyor: girişim teriminin gözlemlenmediği durumlar var; Olasılıkların hesaplanmasında kullanılan klasik formül geçerlidir. Bu, ölçümün dalga fonksiyonunun "gerçek" çöküşünden kaynaklandığına olan inancımızdan bağımsız olarak, yarıklarda tespit yaptığımızda meydana gelir (yani yalnızca bir Bileşenlerin sayısı ölçülür ve ekranda bir iz bırakır). Dahası, yalnızca sistemin durumu hakkında edinilen bilgi müdahaleyi ihlal etmekle kalmıyor, aynı zamanda potansiyel Bu bilgiyi elde etme olasılığı, müdahalenin ezici nedenidir. Bilginin kendisi değil, temel gelecekte parçacığın durumunun girişimi yok ettiğini öğrenin. Bu, Tsypenyuk'un deneyinde çok açık bir şekilde kanıtlanmıştır: “Manyeto-optik bir tuzakta bir rubidyum atomu demeti yakalanır, lazerle soğutulur ve ardından atomik bulut serbest bırakılır ve düşmeleri sırasında bir yerçekimi alanının etkisi altına düşer. atomlar iki ayaktan sırayla geçer ışık dalgaları parçacıkların dağıldığı periyodik bir potansiyel oluşturur. Aslında atomların kırınımı, ışık kırınımının nasıl oluştuğuna benzer şekilde sinüzoidal bir kırınım ızgarasında meydana gelir. ultrasonik dalga sıvı içinde. Gelen ışın A (etkileşim bölgesindeki hızı yalnızca 2 m/s'dir) önce B ve C ışınlarına bölünür, sonra ikinci ışına çarpar. ışık ızgarası bundan sonra iki çift kiriş (D, E) ve (F, G) oluşturulur. Uzak bölgedeki bu iki örtüşen ışın çifti, ilk ızgaradan sonra ışınların enine sapmasına eşit bir d mesafesinde bulunan iki yarık üzerindeki atomların kırınımına karşılık gelen standart bir girişim deseni oluşturur." Deney sırasında, atomlar "işaretlendi" ve bu işarete göre, girişim deseni oluşmadan önce tam olarak hangi yörüngede hareket ettiklerini belirlemeleri gerekiyordu: "Işık ızgarasından sonra mikrodalga alanıyla ikincil etkileşimin bir sonucu olarak, bu faz kayması dönüştürülür." B ve C ışınlarındaki |2> ve |3> elektronik durumlarına sahip farklı bir atom popülasyonuna bölünür: B ışınında ağırlıklı olarak |2> durumundaki atomlar vardır, C ışınında |3> durumundaki atomlar vardır. Bu oldukça karmaşık yöntemle, atomik ışınların işaretlendiği ve daha sonra girişime maruz kaldığı ortaya çıktı. Daha sonra atomun elektronik durumunu belirleyerek atomun hangi yörüngeyi izlediğini öğrenebilirsiniz. Bu etiketleme işlemi sırasında atomun momentumunda neredeyse hiçbir değişiklik meydana gelmediğini bir kez daha vurgulamak gerekir., ancak bu özellikler kısmen bile uyumlu değildir: Parçacık ya tamamen bir dalga gibi davranır ya da tamamen lokalize bir parçacık gibi davranır. Bir parçacığı bir parçacık olarak "ayarlarsak", onu bir parçacık için belirli bir durum karakteristiğine ayarlarsak, o zaman onun dalga özelliklerini tanımlamak için bir deney yürütürken, tüm ayarlarımız bozulacaktır.

Bu şaşırtıcı müdahale özelliğinin ne mantığa ne de sağduyuya aykırı olmadığına dikkat edin.

Kuantum merkezli fizik ve Wheeler

Günümüzün kuantum mekaniksel sisteminin merkezinde bir kuantum vardır ve onun çevresinde, Ptolemaios'un jeosantrik sisteminde olduğu gibi, kuantum yıldızları ve kuantum Güneş döner. Belki de en basit kuantum mekaniği deneyinin açıklaması, kuantum teorisinin matematiğinin kusursuz olduğunu gösterir, ancak sürecin gerçek fiziğinin tanımı bu deneyde tamamen yoktur.

1. Bir foton (veya başka bir kuantum parçacığı) iki yarığa doğru gönderilir. 2. Bir foton, gözlemlenmeden (tespit edilmeden), bir yarıktan, diğer yarıktan veya her iki yarıktan (mantıksal olarak bunların hepsi olası alternatiflerdir) yarıklardan geçer. Girişimin olabilmesi için "bir şeyin" her iki yarıktan da geçmesi gerektiğini varsayıyoruz; Parçacıkların dağılımını elde etmek için fotonun bir yarıktan ya da diğerinden geçmesi gerektiğini varsayıyoruz. Foton hangi seçimi yaparsa yapsın, yarıklardan geçtiği anda bunu yapması "zorunludur". 3. Foton yarıklardan geçtikten sonra arka duvara doğru hareket eder. İki tane var farklı yollar“arka duvarda” bir fotonun tespit edilmesi. 4. Öncelikle bir ekranımız (ya da farklı algılama sistemimiz) var. yatay koordinat Gelen foton, ancak fotonun nereden geldiğini belirleyemiyor). Ekran, taranmış okla gösterildiği gibi çıkarılabilir. Hızlı, çok hızlı bir şekilde kaldırılabilir, ta ki foton nasıl yapmış olursa olsun yarıklardan (2) geçene kadar. 5. Ekran kaldırılırsa iki teleskop buluruz. Teleskoplar, her biri yalnızca bir yarık etrafındaki uzayın yalnızca dar bölgelerini gözlemlemeye çok iyi odaklanmıştır. Sol teleskop sol yarığı gözlemliyor; sağ teleskop sağ yarığı gözlemler. (Teleskop mekanizması/metafor bize, eğer bir teleskopla bakarsak, yalnızca fotonun teleskobun odaklandığı yarıktan zorunlu olarak - tamamen veya en azından kısmen - geçmesi durumunda bir ışık parlaması göreceğimiz güvenini sağlar; aksi halde fotonu göremeyiz. Böylece fotonu teleskopla gözlemleyerek fotonun “hangi yoldan” geldiğine dair bilgi ediniriz.) Şimdi fotonun 3. bölgeye doğru yola çıktığını hayal edin. Foton çoktan geçmiştir. yarıklar. Örneğin ekranı yerinde bırakma seçeneğini hâlâ seçme şansımız var; bu durumda fotonun hangi yarıktan geçtiğini bilemeyeceğiz. Veya ekranı kaldırmaya karar verebiliriz. Ekranı kaldırırsak, gönderilen her foton için teleskoplardan birinde veya diğerinde (veya bu hiçbir zaman gerçekleşmese de her ikisinde de) bir flaş görmeyi bekleriz. Neden? Çünkü fotonun yarıkların birinden, diğerinden veya her ikisinden de geçmesi gerekiyor. Bu, tüm olasılıkları tüketir. Teleskopları gözlemlerken aşağıdakilerden birini görmeliyiz: sol teleskopta bir flaş var ve sağda flaş yok; bu, fotonun sol yarıktan geçtiğini gösterir; veya sağ teleskopta bir flaşın olması ve sol teleskopta flaşın olmaması, fotonun sağ yarıktan geçtiğini gösterir; veya her iki teleskopta da fotonun her iki yarıktan da geçtiğini gösteren yarı yoğunluktaki zayıf parlamalar. Bunların hepsi olasılık. Kuantum mekaniği bizim seçimimiz tarafından belirlenir. Ekranı yerinde bırakmayı seçersek, yarıklardan gelen iki varsayımsal dalganın girişimine karşılık gelen bir parçacık dağılımı elde ederiz. Fotonun (büyük bir isteksizlikle de olsa) kaynağından ekrana her iki yarıktan geçtiğini söyleyebiliriz. 4. Öncelikle bir ekranımız (ya da farklı algılama sistemimiz) var.Öte yandan, ekranı kaldırmayı seçersek, bir nokta parçacığın bir kaynaktan yarıklardan birinden geçerek ilgili teleskopa doğru hareketini gözlemlersek elde ettiğimiz iki maksimumla tutarlı bir parçacık dağılımı elde ederiz. Parçacık bir teleskopta veya diğerinde "görünür" (flaşı görürüz), ancak ekranın yönü boyunca aradaki herhangi bir noktada görünmez. Özetle, tespit için teleskop kullanmayı seçerek veya kullanmayarak parçacığın hangi yarıktan geçtiğini bulup bulmama konusunda bir seçim yaparız. Bu seçimi belli bir zamana erteliyoruz Parçacık deyim yerindeyse "yarıklardan birinden veya her iki yarıktan da geçti". Bu tür bilgileri alıp almamaya karar verirken geç tercihimizin aslında paradoksal olduğu görülüyor.
kendini belirler
deyim yerindeyse, parçacığın bir yarıktan mı, yoksa her ikisinden mi geçtiği. Bu şekilde düşünmeyi tercih ederseniz (ve ben bunu tavsiye etmiyorum), bir ekran kullanmayı seçerseniz parçacık olay sonrası dalga davranışı sergiler; ayrıca eğer teleskop kullanmayı seçerseniz parçacık bir nokta nesne gibi olay sonrası davranış sergiler. Dolayısıyla, bir parçacığın nasıl kaydedileceğine dair gecikmiş seçimimiz, parçacığın kayıttan önce gerçekte nasıl davrandığını belirliyor gibi görünüyor.

(Ross Rhodes, Wheeler'ın Gecikmiş Seçim Üzerine Klasik Deneyi, P.V. Kurakin tarafından çevrilmiştir,

Peki neden girişimin gizemini fiziğin ana gizemi olarak görmeliyiz? Fizikte, diğer bilimlerde ve hayatta pek çok gizem vardır. Parazitin nesi bu kadar özel? Çevremizdeki dünyada, yalnızca ilk bakışta anlaşılır ve açıklanmış görünen birçok olgu vardır. Ancak bu açıklamaları adım adım incelediğinizde her şey kafa karıştırıcı hale geliyor ve bir çıkmaz ortaya çıkıyor. Nasıl oluyor da müdahaleden daha kötü, daha az gizemli oluyorlar? Örneğin, herkesin hayatında karşılaştığı çok yaygın bir olguyu düşünün: asfalta atılan lastik bir topun sekmesi. Asfalta çarptığında neden atlıyor? Açıkçası, asfalta çarptığında top deforme oluyor ve sıkışıyor. Aynı zamanda içindeki gaz basıncı da artar. Top, şeklini düzeltmek ve eski haline döndürmek amacıyla asfalta baskı yapar ve asfalttan dışarı doğru itilir. Görünüşe göre atlamanın nedeni açıklığa kavuşturuldu. Ancak gelin daha yakından bakalım. Basitlik açısından, gaz sıkıştırma ve topun şeklinin restorasyonu süreçlerini dikkate almadan bırakacağız. Hemen top ile asfaltın temas noktasındaki süreci ele almaya geçelim. Top asfalttan sekiyor çünkü iki nokta (asfaltta ve topta) etkileşime giriyor: her biri diğerine baskı yapıyor, ondan uzaklaşıyor. Görünüşe göre burada da her şey basit. Ama kendimize şunu soralım: Bu baskı nedir? Neye benziyor? Maddenin moleküler yapısını inceleyelim. Topun yapıldığı kauçuk molekülü ile asfalttaki taş molekülü birbirine baskı yapar, yani birbirini itme eğilimindedir. Ve yine her şey basit görünüyor, ama öyle görünüyor ki yeni soru : Moleküllerin her birini uzaklaşmaya, “rakipten” uzaklaşma zorunluluğunu deneyimlemeye zorlayan “kuvvet” olgusunun nedeni, kaynağı nedir? Görünüşe göre kauçuk moleküllerinin atomları, taşı oluşturan atomlar tarafından itiliyor. Daha da kısa ve basit bir şekilde ifade edersek, bir atom diğerini itmektedir. Ve yine: neden?, çünkü benzer yükler birbirini iter. Ve yine: neden? Bu nasıl oluyor? Örneğin iki elektronun birbirini itmesini sağlayan şey nedir? Maddenin yapısında daha da ileri gitmemiz gerekiyor. Ama zaten burada, herhangi bir icatımızın, herhangi bir yeni açıklamanın fiziksel Örneğin iki elektronun birbirini itmesini sağlayan şey nedir? Maddenin yapısında daha da ileri gitmemiz gerekiyor. Ama zaten burada, herhangi bir icatımızın, herhangi bir yeni açıklamanın Her ne kadar resmi, matematiksel açıklama her zaman doğru ve net olsa da, itme mekanizması ufuk gibi giderek daha da kayacaktır. Ve aynı zamanda yokluğu da her zaman göreceğiz. İtme mekanizmasına ilişkin açıklamalar, bu mekanizmayı veya onun ara modelini saçma, mantıksız veya sağduyuya aykırı kılmaz. Onlar içeride belli bir dereceye kadar basitleştirilmiş, eksik, ancak mantıklı, makul, anlamlı

. Bu, müdahalenin açıklaması ile diğer birçok olgunun açıklaması arasındaki farktır: Müdahalenin açıklaması, özü itibariyle mantıksızdır, doğal değildir ve sağduyuya aykırıdır.

Kuantum dolanıklık, mekansızlık, Einstein'ın yerel gerçekçiliği Sağduyuya aykırı olduğu düşünülen başka bir olguyu ele alalım. Bu, doğanın en şaşırtıcı gizemlerinden biridir - kuantum dolaşıklık (dolaşıklık etkisi, dolanıklık, ayrılamazlık, yerelliksizlik). Bu olgunun özü, iki kuantum parçacığının etkileşimden ve müteakip ayrılmadan sonra (onları parçalara ayırarak) ortaya çıkmasıdır.çeşitli alanlar alan) birbirleriyle bilgi bağlantısının bir kısmını korur. Bunun en ünlü örneği EPR paradoksudur. 1935'te Einstein, Podolsky ve Rosen, örneğin ayrılma (ayrılma) sürecindeki iki bağlı fotonun böyle bir bilgi bağlantısı benzerliğini koruduğu fikrini dile getirdiler. Bu durumda, bir fotonun kuantum durumu, örneğin polarizasyon veya spin, anında başka bir fotona aktarılabilir; bu durumda bu, birincinin analogu haline gelir ve bunun tersi de geçerlidir. Bir parçacık üzerinde ölçüm yaparak, bu parçacıklar birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun, aynı anda diğer bir parçacığın durumunu da anlık olarak tespit ediyoruz. Dolayısıyla parçacıklar arasındaki bağlantı temelde yerel değildir. Kuantum mekaniğinin mekansızlığının özü Rus fizikçi Doronin şu şekilde formüle ediyor: “Kalite Yönetiminde yerel olmamanın ne anlama geldiğine gelince, bilim camiasında bu konuda bazı fikir birliğine varıldığına inanıyorum. Genellikle, Kalite Yönetiminin yerel olmaması, Kalite Yönetiminin yerel olmaması durumu olarak anlaşılmaktadır. prensiple çelişiyor(buna genellikle Einstein'ın yerellik ilkesi de denir). Yerel gerçekçilik ilkesi şunu belirtir: Eğer iki A ve B sistemi uzaysal olarak ayrılmışsa, o zaman fiziksel gerçeklik, A sistemi üzerinde gerçekleştirilen eylemler B sisteminin özelliklerini değiştirmemelidir." Yukarıdaki yorumda yerel gerçekçiliğin ana konumunun, mekansal olarak ayrılmış sistemlerin birbirleri üzerindeki karşılıklı etkisinin reddedilmesi olduğuna dikkat edin. Einstein'ın ana konumu yerel gerçekçilik, uzaysal olarak ayrılmış iki sistemin birbirini etkilemesinin imkansızlığıdır. Açıklanan EPR paradoksunda, Einstein parçacıkların durumuna dolaylı bir bağımlılık olduğunu varsaydı. Bu bağımlılık parçacıkların dolaştığı anda oluşur ve sonuna kadar kalır. yani parçacıkların rastgele durumları, ayrılma anında ortaya çıkar, gelecekte dolaşma sırasında elde edilen durumları korurlar ve bu durumlar, "ek parametrelerle" tanımlanan fiziksel gerçekliğin belirli öğelerinde "depolanır". ", çünkü ayrı sistemler üzerindeki ölçümler birbirini etkileyemez: "Fakat bir varsayım bana tartışılmaz görünüyor. S 2 sisteminin gerçek durumu (durumu), mekansal olarak ayrılmış S 1 sistemiyle ne yapıldığına bağlı değildir ". "... ölçüm sırasında bu iki sistem artık etkileşime girmediğinden, o zaman herhangi bir sonucu olarak Birinci sistemde yapılan işlemlerde ikinci sistemde gerçek bir değişiklik meydana gelemez." Ancak gerçekte birbirinden uzak sistemlerdeki ölçümler bir şekilde birbirini etkilemektedir. Alain Aspect bu etkiyi şu şekilde tanımlamıştır: "i. Ölçülmeden önce açıkça tanımlanmış bir polarizasyona sahip olmayan foton ν1, ölçümü sırasında elde edilen sonuçla ilişkili polarizasyonu elde eder: bu şaşırtıcı değildir. Ölçümlerin birbirini etkilediği ortaya çıktı ancak bu etkinin aktarımı söz konusu değil. Buradan hareketle, yerelsizliğin esasen özel görelilik teorisiyle çelişmediği sonucuna varılmıştır. EPR parçacıkları arasında iletilen (koşullu) bilgiye bazen “kuantum bilgisi” adı verilir. Örneğin iki elektronun birbirini itmesini sağlayan şey nedir? Maddenin yapısında daha da ileri gitmemiz gerekiyor. Ama zaten burada, herhangi bir icatımızın, herhangi bir yeni açıklamanın tam açıklama Yerelsizliğin hiçbir açıklaması yoktur (açıklamayı bir yana bırakın). Gerçeğin yalnızca basit bir ifadesi var: iki boyut ilişkili . Einstein'ın "uzaktan hayaletimsi hareketi" hakkında ne söyleyebiliriz? Evet, tamamen aynı şey: makul ve ayrıntılı bir fiziksel tanım yok, aynı basit gerçek ifadesi: iki boyut bağlı birbirleriyle. Soru aslında terminolojiye geliyor: mekansızlık mı yoksa uzaktan hayaletimsi eylem mi? Ve ne birinin ne de diğerinin resmi olarak özel görelilik teorisiyle çelişmediğinin kabulü. Ancak bu, yerel gerçekçiliğin (yerelliğin) tutarlılığından başka bir anlama gelmez. Einstein tarafından formüle edilen ana ifadesi kesinlikle yürürlüktedir: Göreceli anlamda, S2 ve S1 sistemleri arasında hiçbir etkileşim yoktur, "hayalet uzun menzilli eylem" hipotezi, Einstein'ın yerel teorisine en ufak bir çelişki getirmez. gerçekçilik. Son olarak, yerel gerçekçilikte "uzaktan hayaletimsi eylem"i terk etme girişimi, mantıksal olarak bunun kuantum mekaniksel benzerine - yerel olmayanlığa karşı da aynı tutumu gerektirir. Aksi takdirde bu bir çifte standart, iki teoriye haksız bir çifte yaklaşım haline gelir (“Jüpiter'e izin verilen boğaya izin verilmez”). Böyle bir yaklaşımın ciddi bir değerlendirmeyi hak etmesi pek olası değildir. Bu nedenle, Einstein'ın yerel gerçekçiliğinin (yerelcilik) hipotezi daha eksiksiz bir biçimde formüle edilmelidir: " Gerçek durum S2 sistemleri göreceli anlamda, ancak Einstein'ın kuantum mekaniğinin eksikliğine ilişkin açıklamasının temelini oluşturan iç mekanizması açıklanmadı. Aynı zamanda dolanıklık olgusunun ne mantığa ne de sağduyuya aykırı olmayan tamamen basit bir açıklaması olabilir. İki kuantum parçacığı sanki birbirlerinin durumunu "biliyormuş" gibi davranıp birbirlerine anlaşılması zor bilgiler aktardıkları için, iletimin bazı "tamamen maddi" (maddesel değil) taşıyıcılar tarafından gerçekleştirildiğini varsayabiliriz. Bu sorunun, gerçekliğin temelleriyle, yani tüm dünyamızın yaratıldığı temel maddeyle ilgili derin bir felsefi geçmişi vardır. Aslında bu maddeye, doğrudan gözlemini dışlayan özellikler kazandıran madde adı verilmelidir. Tüm etrafımızdaki dünya maddeden dokunmuştur ve onu ancak maddeden türetilen bu dokuyla, maddeyle, alanlarla etkileşime girerek gözlemleyebiliriz. Bu hipotezin ayrıntılarına girmeden, sadece yazarın madde ve eteri aynı madde için iki isim olarak kabul ederek tanımladığını vurgulayacağız. Dünyanın yapısını temel prensip olan maddeyi terk ederek açıklamak imkansızdır, çünkü maddenin ayrıklığı hem mantığa hem de sağduyuya aykırıdır. Eğer madde her şeyin temel ilkesi ise, maddenin ayrık parçaları arasında ne olduğu sorusunun makul ve mantıklı bir cevabı yoktur. Dolayısıyla maddenin bir özelliği olduğu varsayımı, tezahür eden uzaktaki maddi nesnelerin anlık etkileşimi olarak oldukça mantıklı ve tutarlı. İki kuantum parçacığı birbirleriyle daha derin bir düzeyde etkileşime girer - malzeme, malzeme, alan, dalga veya başka herhangi bir taşıyıcıyla ilişkili olmayan ve kaydı doğrudan maddi düzeyde birbirlerine daha incelikli, anlaşılması zor bilgiler ileten malzeme temelde imkansızdır. Mekansızlık (ayrılamazlık) olgusu, her ne kadar açık ve net bir fiziksel tanımlamaya (açıklamaya) sahip olmasa da kuantum fiziği

Ancak gerçek bir süreç olarak anlaşılabilir ve açıklanabilir.

Dolayısıyla, dolaşık parçacıkların etkileşimi genel olarak ne mantığa ne de sağduyuya aykırı değildir ve fantastik de olsa oldukça uyumlu bir açıklamaya izin verir. Kuantum ışınlanma Bir başka ilginç ve paradoksal tezahür kuantum doğası ve ilk bakışta gerçek dışı bir şey izlenimi veriyor. Kuantum ışınlanma bir kuantum durumunun bir parçacıktan diğerine, aynı uzaklıktaki bir parçacıktan diğerine anında aktarılması anlamına gelir. uzun mesafe. Ancak parçacığın kendisinin ışınlanması ve kütle aktarımı gerçekleşmez. Kuantum ışınlanması sorunu ilk olarak 1993 yılında Bennett'in grubu tarafından gündeme getirildi; grup, EPR paradoksunu kullanarak, prensipte birbirine kenetlenen (dolaşık) parçacıkların bir tür bilgi "aktarım" görevi görebileceğini gösterdi. Bağlantılı parçacıklardan birine üçüncü bir "bilgi" parçacığı ekleyerek, onun özelliklerini diğerine aktarabilirsiniz ve hatta bu özellikleri ölçmeden. EPR kanalının uygulanması deneysel olarak gerçekleştirildi ve iki foton arasındaki polarizasyon durumlarının optik fiberler aracılığıyla üçüncü bir foton aracılığıyla 10 kilometreye kadar mesafelerde iletilmesi için EPR ilkelerinin pratikteki uygulanabilirliği kanıtlandı. Kuantum mekaniği kanunlarına göre bir fotonun hiçbir özelliği yoktur.. Parametrelerini ölçerek, orijinalin değil, yabancı bir fotonun polarizasyon yönünü anında istediğiniz kadar - ışınlanma - iletebilirsiniz. Prensip olarak, bir foton çiftinin başına gelen hemen hemen her şey, diğerini anında etkilemeli ve onun özelliklerini çok spesifik bir şekilde değiştirmelidir.

Ölçümün bir sonucu olarak, orijinal bağlı çiftin ikinci fotonu da bir miktar sabit polarizasyon elde etti: "haberci fotonun" orijinal durumunun bir kopyası uzaktaki fotona iletildi. En zor kısım, kuantum durumunun gerçekten ışınlandığını kanıtlamaktı: Bu, küresel kutuplaşmayı ölçmek için dedektörlerin tam olarak nasıl konumlandırıldığının bilinmesini ve dikkatli bir senkronizasyon gerektiriyordu.

Kuantum ışınlanmanın basitleştirilmiş bir diyagramı aşağıdaki gibi hayal edilebilir. Alice ve Bob'a (koşullu karakterler) bir çift dolaşık fotondan birer foton gönderilir. Alice'in (kendisinin bilmediği) A durumunda bir parçacığı (foton) vardır; çiftten bir foton ve Alice'in fotonu etkileşime girdiğinde ("dolanıklık"), Alice bir ölçüm yapar ve sahip olduğu iki fotondan oluşan sistemin durumunu belirler. Doğal olarak bu durumda Alice'in fotonunun başlangıç durumu A yok olur. Bununla birlikte, Bob'un bir çift dolaşık fotondan gelen fotonu A durumuna gider. Prensip olarak Bob, bir ışınlanma eyleminin gerçekleştiğinden bile haberdar değildir, bu nedenle Alice'in bu konudaki bilgiyi ona olağan şekilde iletmesi gerekir.

Matematiksel olarak kuantum mekaniği dilinde bu olgu şu şekilde tanımlanabilir. Işınlanma için cihazın şeması şekilde gösterilmektedir: Şekil 6. Bir foton durumunun kuantum ışınlanması için kurulumun şeması"Başlangıç durumu şu ifadeyle belirlenir:

Burada ilk iki kübitin (soldan sağa) Alice'e, üçüncü kübitin ise Bob'a ait olduğu varsayılmaktadır. Daha sonra Alice iki kübitini içinden geçirir.

CNOT

Bu, örneğin Alice, kübit çiftinin durumlarını ölçerse ve 00 alırsa (yani, M 1 = 0, M 2 = 0), o zaman Bob'un kübitinin |Ψ> durumunda olacağını, yani, tam da Alice'in Bob'a vermek istediği durumdaydı. Genel olarak Alice'in ölçüm sonucuna bağlı olarak Bob'un kübitinin ölçüm sürecinden sonraki durumu dört faktörden biriyle belirlenecektir: olası durumlar:

Ancak hangisinin olduğunu öğrenmek için dört eyalet Kübitinin yeri tespit edildiğinde Bob'un Alice'in ölçümünün sonucu hakkında klasik bilgi alması gerekir. Bob, Alice'in ölçümünün sonucunu öğrendikten sonra, şema (10.6)'ya karşılık gelen kuantum işlemlerini gerçekleştirerek Alice'in orijinal kübitinin |Ψ> durumunu elde edebilir. Yani Alice ona ölçüm sonucunun 00 olduğunu bildirdiyse Bob'un kübitiyle herhangi bir şey yapmasına gerek kalmaz - |Ψ> durumundadır, yani iletim sonucu zaten elde edilmiştir. Alice'in ölçümü 01 sonucunu verirse Bob'un bir geçitle kübitine göre hareket etmesi gerekir X. Alice'in ölçümü 10 ise Bob'un bir kapı uygulaması gerekir Z. Son olarak eğer sonuç 11 ise Bob kapıları çalıştırmalı X*Z iletilen durumu almak için |Ψ>.

Işınlanma olayını açıklayan toplam kuantum devresi şekilde gösterilmektedir. Işınlanma olgusunun genel fiziksel prensipler dikkate alınarak açıklanması gereken bir takım koşulları vardır. Örneğin ışınlanma, kuantum durumunun anında ve dolayısıyla ışık hızından daha hızlı aktarılmasına olanak sağlıyor gibi görünebilir. Bu ifade görelilik teorisiyle doğrudan çelişmektedir. Ancak ışınlanma olgusu izafiyet teorisiyle çelişmiyor çünkü ışınlanmanın gerçekleşebilmesi için Alice'in ölçüm sonucunu klasik bir iletişim kanalı üzerinden iletmesi gerekiyor ve ışınlanma herhangi bir bilgi iletmiyor." ve mantıksal olarak kuantum mekaniğinin formalizminden kaynaklanır. Açıkçası, bu fenomenin temeli, "özü" dolaşmadır. Bu nedenle ışınlanma, dolaşma gibi mantıksaldır, mantıkla herhangi bir çelişkiye yol açmadan kolayca ve basit bir şekilde matematiksel olarak tanımlanır. veya sağduyu.

"Bell eşitsizliklerinin" ihlaline ilişkin temelsiz referansların, Einstein'ın kuantum mekaniğini olduğu kadar bunları da ihlal eden yerel gerçekçiliğini çürüttüğü söyleniyor. D.S. Bell'in EPR paradoksu hakkındaki makalesi, Einstein'ın kuantum mekaniğinin eksikliği ve kendisi tarafından formüle edilen sözde "yerel gerçekçilik" hükümleri hakkındaki argümanlarının ikna edici bir matematiksel çürütülmesiydi. Makalenin yayımlandığı 1964 yılından bu yana, daha çok "Bell eşitsizlikleri" olarak bilinen Bell'in argümanları, kuantum mekaniğinin mekansızlığı ile ilgili fikirler ile bir teori arasındaki tartışmada en yaygın ve ana argüman olarak hizmet etmiştir. "gizli değişkenlere" veya "ek parametrelere" dayalı tüm teoriler sınıfı. iki sistem birbirinden ayrılmıştır. Bu değiş tokuş bugün yerel olmama veya ayrılamazlık olarak bilinmektedir. Yerellik aslında geleneksel olasılık teorisinin bağımlı ve bağımsız olaylara ilişkin hükümlerini reddeder ve yeni hükümleri - kuantum olasılığı, olayların olasılığını hesaplamak için kuantum kuralları (olasılık genliklerinin eklenmesi), kuantum mantığı - destekler. Böyle bir uzlaşma, mistik doğa görüşlerinin ortaya çıkmasının temelini oluşturur.

Bell'in EPR paradoksunun analizinden çıkan çok ilginç sonucunu düşünün: "Ek parametreler içeren kuantum teorisinde, istatistiksel tahminleri değiştirmeden bireysel ölçümlerin sonuçlarını belirlemek için, bir ölçüm cihazının ayarının ölçüm sonuçlarını etkileyebileceği bir mekanizmanın olması gerekir. uzaktaki başka bir cihazın okunması Üstelik söz konusu sinyalin anında yayılması gerekir ki böyle bir teori Lorentz değişmezi olamaz."

Hem Einstein hem de Bell, parçacıklar arasındaki süperluminal etkileşimleri dışlıyor. Ancak Bell, belirli bir süperluminal "ayar mekanizmasını" kabul etme pahasına da olsa, Einstein'ın "ek parametreler" hakkındaki argümanlarını ikna edici bir şekilde çürüttü. Teorinin Lorentz değişmezliğini korumak için iki yol görünür: mekansızlığın mistisizmini tanımak veya... parçacıkları birbirine bağlayan maddi olmayan bir maddenin varlığını tanımak. Henüz deneysel olarak kaydedilmemiş "kuantum bilgisinin" anında aktarılması varsayımı, mistisizmi mantık ve sağduyu lehine ve özel görelilik teorisinin adaleti adına terk etmeyi mümkün kılar. Her ne kadar açıklama bir bütün olarak harika görünse de. Kuantum mekaniği ile SRT arasındaki çelişki- yerel olmama olgusu, dolaşıklık ve özel görelilik teorisi. Bununla birlikte, dolanıklık olgusu yine de prensipte birbirine göre hareket eden saatlerin senkronize olduğunu açıkça gösterebilecek bir deney düzenlemeye izin verir. Bu, SRT'nin hareketli saatlerin geride kaldığı yönündeki iddiasının yanlış olduğu anlamına geliyor. Kuantum teorisi ile özel görelilik arasında, etkileşim aktarımının hızı ve kuantumun yerel olmaması açısından indirgenemez bir çelişki olduğuna inanmak için iyi nedenler var. Durum vektörünün anlık çöküşüyle ilgili kuantum teorisinin konumu, SRT'nin etkileşim iletiminin sınırlı hızı hakkındaki varsayımıyla çelişir, çünkü çöküşü bir senkronizasyon sinyali oluşturmak için kullanmanın bir yolu vardır; bu aslında anında yayılan bir bilgi sinyalidir. uzayda. Buradan teorilerden birinin kuantum ya da özel görelilik olduğu ya da her iki teorinin de etkileşim aktarım hızı konusunda revizyon gerektirdiği sonucu çıkmaktadır. Kuantum teorisi için bu, dolanık parçacıkların (mekansızlık) kuantum korelasyonunun dalga fonksiyonunun herhangi bir mesafedeki anlık çöküşüyle reddedilmesidir; bu, etkileşim aktarım hızının sınırıdır. Kuantum senkronizasyonunun özü aşağıdaki gibidir. İki dolaşmış parçacık (foton) anındaözdurumlar genel dalga fonksiyonu çöktüğünde, bu kuantum mekaniğinin konumudur. Ölçüm cihazı içerisinde fotonların her birinin kendi durumunu aldığı en az bir ISO mevcut olduğundan, fotonların bu durumları aldığı başka ISO'ların da bulunduğunu iddia etmenin makul bir temeli yoktur. dıştan aynı andaölçüm cihazları. Dolayısıyla iki metrenin çalışmasının gerçekleştiği kaçınılmaz sonuç bakış açısından herhangi ISO, çünkü herhangi aynı anda ISO'nun her iki sayacı da çalıştı dalga fonksiyonunun çökmesi nedeniyle Bu, özellikle kendi ölçüm cihazınızın hareketsiz ISO, ölçüm cihazıyla kesinlikle aynı anda çalıştı hareketli ISO, çökme anında kuantum dolaşık parçacıklar (fotonlar) ölçüm cihazlarının içinde olduğundan ve çökme anında meydana geldiğinden. İmzaların kullanılması (sayaç sinyallerinin dizileri), saatin senkronizasyonunun daha sonra gösterilmesini mümkün kılar. hiçbir şekilde sağduyuyla çelişmeyen tamamen mantıksal bir çözüme (deneysel doğrulama dahil) izin verir. Bununla birlikte, kuantum senkronizasyon olgusunun kendisinin tartışıldığı tüm muhaliflerin anlayışının ötesinde olduğu ortaya çıktığı belirtilmelidir.

Mısır piramitlerinin gizemleri

Okul yıllarımızdan itibaren bize, ünlü Mısır piramitlerinin, bildiğimiz hanedanlardan Mısırlılar tarafından inşa edildiği öğretildi. Ancak bugünlerde A.Yu Sklyarov tarafından düzenlenen bilimsel geziler, piramitlerin kökenine ilişkin bu tür görüşlerdeki birçok tutarsızlığı ve çelişkiyi ortaya çıkardı. Üstelik dünyanın başka yerlerinde de benzer yapıların ortaya çıkmasıyla ilgili yorumlarda çelişkiler de keşfedildi. Sklyarov'un keşif gezileri kendilerine oldukça fantastik görevler yükledi: “asıl mesele: aradığımız şeyi bulmak - son derece gelişmiş bir medeniyetin işaretleri ve izleri, onun tarafından yönetilen yetenekler ve teknolojiler açısından tarihçilerin bildiği tüm Orta Amerika halklarının bildiğinden kökten farklı. .” Yetkilinin hakim açıklamalarını eleştirerek tarih bilimi Şaşırtıcı antik yapıların ortaya çıkışı, bunların tamamen farklı kökenleri hakkında ikna edici bir sonuca varıyor: “Herkes ünlüleri okudu ve “bildi”. Mısır dikilitaşları . Ama ne biliyorlar?.. Kitaplarda dikilitaşların yüksekliğine ilişkin verileri, ağırlıklarına ilişkin bir tahmini ve yapıldıkları malzemenin bir göstergesini görebilirsiniz; majestelerinin bir açıklaması; Üretim, teslimat ve sahadaki kurulum versiyonunun beyanı. Hatta üzerlerindeki yazıların çeviri seçeneklerini bile bulabilirsiniz. Ancak, aynı dikilitaşlarda genellikle dar dekoratif yarıklar (girişte yaklaşık bir santimetre derinliğinde ve yalnızca birkaç milimetre genişliğinde ve neredeyse sıfıra eşit derinlikte) bulabileceğiniz gerçeğinden bahsetmeniz pek olası değildir. artık hiçbir süper mükemmel enstrümanı yeniden üretmek imkansız. Ve bu bizim yüksek teknoloji çağımızda!" Bütün bunlar filme çekildi ve gösterildi. gösterilenin gerçekliğine ilişkin herhangi bir şüphe ortadan kaldırılmıştır. Görüntüler muhteşem! Ve yapıların elemanlarının analizine dayanarak çıkarılan sonuçlar kesinlikle açık ve tartışılmazdır: “Bundan kaçınılmaz olarak ve otomatik olarak, bunu yalnızca uygun araçlara sahip olanların yapabileceği sonucu çıkar. üretim (ve kesinlikle manuel değil). Bu, böyle bir aletin çalıştırılması için üretim tabanına sahip olan. Aracı üreten tüm taban. Uygun bilgiye sahip olan bu beş vb. Sonuç olarak, hem bilgi hem de teknoloji açısından bizimkinden üstün bir medeniyet elde ediyoruz. boşluk gerçek!!!

Yüksek teknolojinin izlerinin varlığını inkar etmek için patolojik bir Şüpheci Thomas olmanız ve tüm bu çalışmaları eski Mısırlılara (ve topraklarında yapıları keşfedilen diğer halklara) atfetmek için inanılmaz bir vizyoner olmanız gerekir.

Dolayısıyla, gösterildiği gibi, en şaşırtıcı doğa olaylarının çoğu bile mantık ve sağduyu açısından açıklanabilir. Görünüşe göre, buna benzer daha birçok gizem ve fenomen bulabilirsiniz, ancak bunlar yine de en azından bazı mantıksal veya tutarlı açıklamalar yapmanıza izin verir. Ancak bu, açıklandığında mantık ve sağduyuyla aşılmaz çelişkilerle karşı karşıya kalan müdahale için geçerli değildir. Fantastik, çılgın olsa da mantığa ve sağduyuya dayalı olsa bile en azından bir açıklama formüle etmeye çalışalım. Fotonun bir dalgadan başka bir şey olmadığını, genel kabul görmüş bir dalga-parçacık ikiliğinin olmadığını varsayalım. Bununla birlikte, foton geleneksel biçimde bir dalga değildir: sadece bir elektromanyetik dalga ya da bir De Broglie dalgası değil, daha soyut, daha soyut bir şey, bir dalgadır. O halde parçacık dediğimiz ve hatta parçacık gibi görünen şey aslında bir anlamda dalganın katlanması, çökmesi, "ölümü", bir foton dalgasının soğurulması işlemi, bir dalganın yok olması sürecidir. foton dalgası. Şimdi bazı olayları bu bilim dışı, hatta saçma bakış açısıyla açıklamaya çalışalım. Mach-Zehnder interferometresi üzerinde deney yapın. İnterferometrenin girişinde “ne dalga ne de parçacık” olan foton iki parçaya ayrılıyor. tam olarak gerçekten bu kelime. Yarım foton bir kol boyunca hareket eder ve yarım foton diğer kol boyunca hareket eder. İnterferometrenin çıkışında foton tek bir bütün halinde yeniden birleştirilir. Şu ana kadar bu sadece sürecin taslak açıklamasıdır.Şimdi foton yollarından birinin engellendiğini varsayalım. Yarı foton bir engelle temas ettiğinde “yoğunlaşarak” tam bir fotona dönüşür. Bu, uzaydaki iki noktadan birinde gerçekleşir: ya engelle temas noktasında ya da uzak nokta Mach-Zehnder interferometresinin çıkışındaki girişimle. Foton ve yarı fotonlar da dalgadır, dolayısıyla tüm dalga etkileri bu bakış açısıyla basitçe açıklanır: "Eğer her iki yol da açıksa (her ikisi de aynı uzunlukta), o zaman foton, yarının girişimi nedeniyle yalnızca A'ya ulaşabilir." -foton dalgaları. Bir foton dalgasının bir ayırıcıdan (ışın ayırıcı) bir interferometreye geçmesiyle (yani, onu iki yarım fotona bölerek ve ardından yoğunlaşarak) "Yollardan birinin engellenmesi, fotonun dedektör B'ye ulaşmasına olanak tanır". dedektörlerden birinde - A veya B. Bu durumda, ortalama olarak her ikinci foton, çıkış bölücüye "toplu biçimde" gelir, çünkü yollardan birinin örtüşmesi, fotonun ikincisinde "bir araya gelmesine" neden olur. kanalda veya bir engel üzerinde. Aksine, "her iki yol da açıksa, foton bir şekilde B dedektörüne girmesine izin verilmediğini "bilir" ve bu nedenle aynı anda iki yolu takip etmek zorunda kalır, bunun sonucunda iki yarım foton birbirine ulaşır. bölücüye müdahale eden çıkış bölücü, ya dedektör A'ya ya da dedektör B'ye çarpıyor. Çift yarık deneyi. Yarıklara varıldığında, yukarıdaki gibi "ne dalga ne de parçacık" olan foton iki parçaya, iki yarım fotona bölünür. Yarıklardan geçen yarım fotonlar geleneksel olarak dalgalar halinde girişim yaparak ekranda karşılık gelen şeritler oluşturur. Yarıklardan biri kapatıldığında (çıkışta), yarı fotonlar da kuantum olasılık yasalarına göre bunlardan birinin üzerinde "yoğunlaşır". Yani, bir foton hem bir saplama üzerinde - ilk yarı fotonda hem de ilk yarı fotonun bu saplamaya dokunduğu anda ikinci yarı fotonun konumunda bir bütün halinde "toplanabilir". Bu durumda "yoğunlaştırılmış" foton, kuantum dalga fotonu için geleneksel olan şekilde ilerlemeye devam eder. Gecikmiş seçim olgusu. Önceki örnekte olduğu gibi yarı fotonlar yarıklardan geçer. Girişim tam olarak aynı şekilde gerçekleşir. Yarı fotonlar yarıklardan geçtikten sonra kayıt cihazı (ekran veya göz mercekleri) değiştirilirse, yarım fotonlar için özel bir şey olmayacaktır. Yolda bir ekranla karşılaşırlarsa müdahale ederler ve uzayda karşılık gelen noktada (ekran) “toplanırlar”. Bir göz merceğiyle karşılaşılırsa, kuantum olasılık yasalarına göre yarım fotonlar, bunlardan birinde tam bir foton halinde "toplanacaktır". Kuantum olasılığı, fotonun yarım fotonlardan hangisinin bir bütün halinde "yoğunlaştığı" ile ilgilenmez. Mercekte aslında fotonun belirli bir yarıktan geçtiğini tam olarak göreceğiz. Kuantum parçacıkları - örneğin etkileşim ve ardından ayrılma anında dalgalar "eşleşmelerini" korur. Başka bir deyişle parçacıkların her biri, yarım parçacıklar halinde aynı anda iki yöne “saçılır”. Yani, iki yarım parçacık - birinci parçacığın yarısı ve ikinci parçacığın yarısı - bir yönde, diğer iki yarı ise diğer yönde çıkarılır. Durum vektörünün çökmesi anında, yarım parçacıkların her biri, parçacıklar arasındaki mesafeye bakılmaksızın anında "kendi" tarafında "çöker". Kuantum hesaplama kurallarına göre, fotonlar durumunda, parçacıklardan birinin polarizasyonunu, durum vektörünü çökertmeden döndürmek mümkündür. Bu durumda, dolaşık fotonların karşılıklı polarizasyon yönlerinde bir dönüş meydana gelmelidir: çökme sırasında, polarizasyonları arasındaki açı artık düz çizginin katı olmayacaktır. Ancak bu aynı zamanda örneğin "yarıların" eşitsizliğiyle de açıklanabilir. Fantastik? Deli? Bilimsel değil mi? Görünüşe göre öyle. Üstelik bu açıklamalar, kuantum parçacıklarının kendilerini tam olarak kuantum olarak gösterdiği deneylerle, örneğin esnek çarpışmalarla açıkça çelişiyor. Ancak bu, mantığa ve sağduyuya bağlı kalma çabasının bedelidir. Gördüğümüz gibi, müdahale buna uygun değildir; hem mantıkla hem de sağduyuyla, burada ele alınan tüm olgulardan orantısız derecede daha fazla çelişmektedir. Kuantum süperpozisyonunun temel ilkesi olan "kuantum mekaniğinin kalbi" çözülemeyen bir gizemdir. Ve müdahalenin gerçekte olduğu göz önüne alındığında temel prensip Birçok kuantum mekaniği hesaplamasında şu ya da bu ölçüde yer alan, çözülmemiş bir saçmalıktır. .

Kuantum Fiziğinin Ana Gizemi

UYGULAMALAR

Bilimin gizemlerini analiz ederken mantık, paradoks, çelişki, saçmalık, sağduyu gibi temel kavramları kullanacağımız için bu kavramları nasıl yorumlayacağımızı belirlememiz gerekiyor.

Biçimsel mantık

Ana analiz aracı olarak, tıpkı ikili hesabın (diğer temellerle birlikte) tüm hesabın temeli olması gibi, diğer tüm mantık sınıflarının temeli olan biçimsel mantık aygıtını seçiyoruz. Bu, daha basit bir şeyin hayal edilemeyeceği en düşük seviyenin mantığıdır. Tüm akıl yürütme ve mantıksal yapılar sonuçta bu temel, temel mantığa dayanır ve ona gelir. Dolayısıyla kaçınılmaz sonuç, özündeki herhangi bir akıl yürütmenin (inşa etmenin) biçimsel mantıkla çelişmemesi gerektiğidir. Mantık şudur:
2. Makullük, sonuçların doğruluğu.
3. İç düzenlilik. ( Sözlük Rus dili Ushakov, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/12/us208212.htm) Mantık, “dil kullanılarak gerçekleştirilen entelektüel bilişsel aktivitenin biçimleri ve teknikleri hakkında normatif bilimdir. mantıksal yasalar onların yalnızca mantıksal biçimleri nedeniyle doğru olan ifadeler olmalarıdır. Başka bir deyişle, mantıksal biçim bu tür ifadeler, mantıksal olmayan terimlerin içeriğinin belirtilmesine bakılmaksızın doğruluklarını belirler." (Vasyukov V., Encyclopedia "Krugosvet", http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/b/bf/ 1010920.htm) Mantıksal teoriler arasında özellikle ilgileneceğiz klasik olmayan mantık - kuantum Mikrokozmosta klasik mantık yasalarının ihlal edilmesini gerektiren mantık. Bir dereceye kadar diyalektik mantığa, “çelişkiler” mantığına güveneceğiz: “Diyalektik mantık felsefe, hakikat teorisi(Hegel'e göre hakikat süreci), diğer "mantıklar" ise - özel alet bilgi sonuçlarının sabitlenmesi ve somutlaştırılması. Araç çok gerekli (örneğin, önermeleri hesaplamak için matematiksel ve mantıksal kurallara dayanmadan, tek bir bilgisayar programı çalışmayacaktır), ancak yine de özeldir. ... Bu tür bir mantık, bazen sadece dış benzerlikten değil, aynı zamanda çelişkili fenomenlerden de yoksun olan çeşitli tek bir kaynaktan ortaya çıkma ve gelişme yasalarını inceler. Üstelik diyalektik mantık içinçelişki

zaten fenomenlerin kökeninin kaynağında var. Buna “ortanın dışlanması kanunu” (A olsun ya da olmasın) şeklinde bir yasak koyan biçimsel mantığın aksine -

tertium olmayan datur : üçüncü bir seçenek yoktur). Peki, özünde ışık - "hakikat" olarak ışık - hem bir dalga hem de bir parçacık (parçacık) ise ve en karmaşık laboratuvar deneyi koşulları altında bile "bölünemeyecek"se ne yapabilirsiniz? (Kudryavtsev) V., Diyalektik mantık nedir? http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm) tamamen rasyonel bir şekilde işliyor.
(Oxford Açıklayıcı Psikoloji Sözlüğü / Düzenleyen: A. Reber, 2002,

http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB) Burada sağduyuyu yalnızca fenomenlerin karşılığı olarak görüyoruz biçimsel mantık için. Yalnızca yapılarda mantığa aykırılık, sonuçların yanlışlığını, eksikliğini veya saçmalığını tanımak için temel oluşturabilir. Yu.Sklyarov'un dediği gibi, bu açıklamalar ilk bakışta ne kadar tuhaf, sıradışı ve "bilim dışı" görünse de, gerçek gerçeklere ilişkin bir açıklama mantık ve sağduyu kullanılarak aranmalıdır.
Analiz yaparken deneme yanılma olarak kabul ettiğimiz bilimsel yönteme güveniyoruz.
(Serebryany A.I., Bilimsel yöntem ve hatalar, Nature, N3, 1997, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM) Aynı zamanda bilimin kendisinin de bilime dayalı olduğunun bilincindeyiz. inanç üzerine: “özünde, herhangi bir bilgi, (sezgi yoluyla a priori olarak alınan ve rasyonel olarak doğrudan ve kesin olarak kanıtlanamayan) ilk varsayımlara olan inanca dayanır - özellikle aşağıdakilerde: (i) zihnimiz gerçekliği kavrayabilir,(ii) duygularımız gerçeği yansıtır,

(iii) mantık yasaları." (V.S. Olkhovsky V.S., Evrimcilik ve yaratılışçılık inancının ilkeleri modern bilimsel verilerle nasıl ilişkilidir, http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm) " "Bilimin imana dayandığı ve dini inançtan niteliksel olarak farklı olmadığı bizzat bilim adamları tarafından kabul edilmektedir." (

“Biçimsel mantıkta, birbiriyle çelişen yargılar çifti, yani her biri diğerinin olumsuzu olan yargılar. Böyle bir yargı çiftinin herhangi bir akıl yürütme sırasında veya bir akıl yürütme sürecinde ortaya çıkması gerçeği. herhangi bir bilimsel teorinin çerçevesine de çelişki denir.”

(Büyük Sovyet Ansiklopedisi, Rubrikon, http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm) “Bir diğeriyle bağdaşmayan, diğerini çürüten, düşünce, ifade ve eylemlerde tutarsızlık olan düşünce veya konum. , mantığın veya gerçeğin ihlali."

(Ushakov'un Rus Dili Açıklayıcı Sözlüğü, http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm) “birbirini dışlayan iki tanım veya ifadenin eşzamanlı hakikatinin mantıksal durumu Aynı şey hakkında (yargılar) Biçimsel mantıkta, çelişki yasasına göre çelişki kabul edilemez olarak kabul edilir." (http://ru.wikipedia.org/wiki/Controversy) Paradoks

"1) “sağduyuya” aykırı (bazen sadece ilk bakışta) genel kabul görmüş olandan keskin bir şekilde ayrılan bir görüş, yargı, sonuç; 2) beklenmedik bir fenomen, olağan fikirlere uymayan bir olay; 3) içinde mantık - hakikatten herhangi bir sapmayla ortaya çıkan bir çelişki Çelişki, "antinomi" terimiyle eşanlamlıdır - yasadaki bir çelişki - bu, hem bir tezin doğruluğunu hem de onun olumsuzlanmasının doğruluğunu kanıtlayan herhangi bir akıl yürütmenin adıdır. Çoğu zaman, birbirini dışlayan (çelişkili) iki yargı kendilerini çatışma içinde bulduğunda bir paradoks ortaya çıkar.

Mantıksız, saçma, sağduyuya aykırı bir şey.

Edebiyat

- Bir ifade, dıştan çelişkili değilse de yine de bir çelişkinin türetilebildiği durumlarda saçma olarak kabul edilir.
- Saçma bir ifade anlamlıdır ve tutarsızlığı nedeniyle yanlıştır. Mantıksal çelişki yasası, hem onaylamanın hem de inkarın kabul edilemezliğinden söz eder.
- Saçma bir açıklama bu yasanın doğrudan ihlalidir. Mantıkta kanıtlar, reductio ad absürd ("saçmalığa indirgeme") yöntemiyle değerlendirilir: Eğer belirli bir önermeden bir çelişki çıkarılırsa, o zaman bu önerme yanlıştır.
(Wikipedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/Absurd) Yunanlılar için absürtlük kavramı mantıksal bir çıkmaz anlamına geliyordu, yani akıl yürütmenin akıl yürüten kişiyi bariz bir çelişkiye götürdüğü veya dahası, bariz saçmalık ve bu nedenle başka bir düşünce yolu gerektirir. Böylece saçmalık, rasyonelliğin merkezi bileşeni olan mantığın reddedilmesi olarak anlaşıldı. (http://www.ec-dejavu.net/a/Absurd.html)
Unsur A. "Bell teoremi: Bir deneycinin saf görüşü", 2001,
(http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
Görünüş: Alain Aspect, Bell Teoremi: Bir deneycinin saf görüşü, (İngilizceden Putenikhin P.V. tarafından çevrilmiştir), Quantum Magic, 2007.
Bacciagaluppi G., Kuantum teorisinde eşevresizliğin rolü: M.H. - Bilim ve Teknoloji Tarihi ve Felsefesi Enstitüsü (Paris) -
http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/ Belinsky A.V., Kuantum yerelsizliği ve fotonlarla yapılan deneylerde ölçülen niceliklerin önsel değerlerinin yokluğu, UFN, cilt 173, no 8, Ağustos 2003. Bouwmeister D., Eckert A., Zeilinger A., Kuantum bilgisinin fiziği. -
http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
Homojen olmayan ve doğrusal olmayan ortamlarda dalga süreçleri. Seminer 10. Kuantum ışınlanması, Voronej
devlet üniversitesi
, REC-010 Bilim ve Eğitim Merkezi,
http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
Doronin S.I., “Kuantum mekaniğinin yerel olmaması”, Sihir Fiziği Forumu, “Sihir Fiziği” web sitesi, Fizik, http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
Mensky M.B., Kuantum mekaniği: yeni deneyler, yeni uygulamalar ve eski soruların yeni formülasyonları. - UFN, Cilt 170, N 6, 2000
Penrose Roger, Kralın Yeni Zihni: Bilgisayarlar, Düşünme ve Fizik Yasaları Üzerine: Çev. İngilizce'den / Genel ed. V.O.Malyshenko. - M .: Editör URSS, 2003. - 384 s. Kitabın çevirisi:
Roger Penrose, İmparatorun Bilgisayarlara ve Zihinlere İlişkin Yeni Zihni. ve Fizik Kanunları. Oxford Üniversitesi Basın, 1989.
Putenikhin P.V., Kuantum mekaniği STR'ye karşı. - Samizdat, 2008,
http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
Putenikhin P.V., Bell'in eşitsizlikleri ihlal edilmediğinde. Samizdat, 2008
Putenikhin P.V., Bell'in "Einstein, Podolsky, Rosen Paradoksu" makalesindeki sonuçları hakkında yorum yapıyor. Samizdat, 2008
Sklyarov A., Aynaları bozmayan Antik Meksika, http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
Hawking S., Kısa Tarihçe büyük patlamadan kara deliklere kadar geçen süre. - St.Petersburg, 2001
Hawking S., Penrose R., Uzay ve zamanın doğası. - Izhevsk: "Düzenli ve Kaotik Dinamikler" Araştırma Merkezi, 2000, 160 s.
Tsypenyuk Yu.M., Belirsizlik ilişkisi mi yoksa tamamlayıcılık ilkesi mi? - M.: Priroda, no.5, 1999, s.90
Einstein A. Dört ciltlik bilimsel çalışmaların koleksiyonu. Cilt 4. Makaleler, incelemeler, mektuplar. Fiziğin evrimi. M.: Nauka, 1967,
http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Fiziksel gerçekliğin kuantum mekaniksel tanımının eksiksiz olduğu düşünülebilir mi? / Einstein A. Koleksiyonu. bilimsel çalışmalar, cilt 3. M., Nauka, 1966, s. 604-611,〉
http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

Dalgalar engellerin etrafından bükülür veya doğrusal yayılma Optik olarak homojen olmayan bir ortamda meydana gelen olaya kırınım denir.

Işık dalgaları opak ekranlardaki deliklerden, opak cisimlerin sınırlarına yakın yerlerden geçtiğinde kırınım meydana gelir.

Işık dalgalarının iki tür kırınımı vardır: Fresnel kırınımı veya birbirinden ayrılan ışınlarda kırınım ve Fraunhofer kırınımı veya paralel ışınlarda kırınımı.

İlk durumda, küresel veya düzlem dalgası ve kırınım deseni, engelin arkasında, ondan sınırlı bir mesafede bulunan bir ekranda gözlemlenir.

İkinci durumda, bir engelin üzerine düzlemsel bir dalga düşer ve engelin içinden geçen ışığın yoluna yerleştirilen bir toplayıcı merceğin odak düzleminde bulunan bir ekranda kırınım deseni gözlemlenir.

2.1. Opak bir ekrandaki uzun ve dar bir yarıktan Fraunhofer kırınımı

Yarık genişliği BC=b, gelen ışığın dalga boyu λ. Işık yarığın üzerine normal olarak yüzeyine düşer, böylece yarığın tüm noktalarındaki salınımlar aynı fazda meydana gelir. O merceğin optik merkezidir. Kırınım deseni, merceğin odak düzlemine yerleştirilen bir ekranda gözlemlenir. φ, kırınım açısı veya 0'dan 0'a kadar değerler alabilen olay dalgalarının doğrusal yayılımından sapma açısıdır.

F 0, kırınım açısı sıfır olan ışınların karıştığı kırınım modelinin merkezidir. F'de merkezi bir kırınım maksimumu vardır.

Yarık kenarlarından φ kırınım açısıyla gelen paralel BM ve CN ışınları, F φ yan odağındaki bir mercek tarafından toplanır.

Lens, BM ve DNF φ ışınlarının optik yollarının (burada D, B noktasından CN ışınının yönüne bırakılan dikin tabanıdır) aynı olma özelliğine sahiptir.

Ekranın F φ noktasındaki girişimin sonucu, dalga yolundaki farka bağlıdır. ve gelen ışığın dalga boyu. Boşluk, genişliği boyunca Fresnel bölgeleri adı verilen bölgelere bölünebilir. Bölgeler, kenarlarından yol farkı λ/2'ye eşit olan B kenarına paralel şeritler biçimindedir.

Deliğe uyan Fresnel bölgelerinin sayısı şuna eşittir:

Tüm bölgeler aynı genlikte söz konusu yönde ışık yayar ve iki bitişik bölgenin F φ noktasında neden olduğu salınımlar zıt fazdadır.

Bu nedenle delikteki Fresnel bölgelerinin sayısı çift ise

burada k=1,2…,

daha sonra koşulu karşılayan bir kırınım açısında, bir kırınım minimumu gözlenir. k kırınım minimumunun sırasıdır.

Fresnel bölgelerinin sayısı tek ise

Burada k=1,2…,

daha sonra koşulu karşılayan kırınım açısında φ

bir Fresnel bölgesinin hareketine karşılık gelen bir maksimum kırınım gözlenir (k, kırınım minimumunun sırasıdır).

En parlak merkezi maksimum, F 0 (φ=0) merceğinin ana odağında gözlenir.

k arttıkça Fresnel bölgelerinin genişliği azalır ve maksimumların yoğunluğu hızla azalır.

F φ noktasındaki ışığın genliği ve yoğunluğu şuna eşittir:

Ve ,

burada A 0 genliktir, I 0 merkezi maksimumun yoğunluğudur (φ=0).

2.2. Tek boyutlu bir kırınım ızgarası ile ışığın kırınımı

Tek boyutlu bir kırınım ızgarası, ekrandaki eşit geniş opak aralıklarla ayrılmış, eşit genişlikte ve birbirine paralel çok sayıda N yarığından oluşan bir sistemdir.

Şekil 8 sadece iki bitişik ızgara yarığını göstermektedir. d=a+b değerine ızgara periyodu denir (a=KC opak boşluğun genişliği, b=BK yarığın genişliği,

Izgara genişliği). Eğer ızgaraya λ uzunluğunda düz monokromatik bir dalga normal olarak geliyorsa, yarığın tüm noktalarındaki salınımlar aynı fazda meydana gelir. Salınımlar heyecanlı keyfi nokta Yarıkların her birinin merceğinin odak düzleminin Fφ genliği çakışır, ancak faz bakımından farklıdır. Her bir bitişik yarık çifti için, bu salınımlar arasındaki faz kayması Δφ0 μ aynıdır. Faz kayması, kırınım açısı φ ve dalga boyu λ'da B ve C noktalarından gelen dalgaların yolu arasındaki farka bağlıdır.

Nerede - vuruş farkı,

D, B noktasından C ışınının yönüne atılan dikmenin tabanıdır.

Ana maksimumlara uyma koşulu: veya (k=1,2,3)

k maksimum girişimin sırasıdır.

Spektrumun en yüksek sırası kırınım açısında gözlenir: ;

;

k yalnızca tam sayı değerlerini kabul edebilir, bu nedenle bölme işleminden elde edilen sonucun en yakın tam sayıya yuvarlanması gerekir. Ekranda gözlenen maksimumların sayısı. Ekranın ortasında F 0 noktasında merkezi bir maksimum vardır (φ=0, k=0).

Ana minimumlara uyma koşulu:

veya ;

k ana minimumun sırasıdır.

2.3. Kırınım ızgarası çözünürlüğü

Dalga boyları λ1 ve λ2 olan monokromatik olmayan ışığın bir kırınım ızgarası üzerine düşmesine izin verin.

; (yakın dalga boyları).

Kırınım ızgarasının periyodu d, yarık sayısı N'dir. Ekrandaki k'inci sıradaki spektrumda (Şekil 9), φ1 açısında, λ1 dalga boyu için bir maksimum gözlenir ve φ2 kırınım açısında λ2 değerinde bir dalga için maksimum gözlenir. (sırasıyla Fφ1 θ Fφ2 – ρ), koşul karşılanırsa ekrandaki iki dalga boyunun maksimumları uzaysal olarak ayrılır:

(Rayleigh formülü).

Bu duruma kırınım ızgarasının çözme gücü denir. λ, λ 1 veya λ 2'ye eşit alınabilir.

2.4. X-ışını kırınımı

Kristal kafes katılar Periyodu dalga boyundan önemli ölçüde daha az olan uzaysal bir kırınım ızgarası olarak düşünülebilir. görünür ışık(). Görünür ışık için kristaller optik olarak homojen bir ortamdır.

Aynı zamanda röntgen kristaller doğal kristal kafesleri temsil eder ( ).

Daha önce Bölüm 2'de ayrıntılı olarak tartıştığımız bir soruyu tekrar ele alalım. 37 (sayı 3). Şimdi size nasıl çalıştığını göstermek için genlik fikrini tüm gücüyle kullanıyoruz. Şekil 2'de gösterilen eski deneye dönelim. 1.1, ona başka bir ışık kaynağı ekleyerek ve onu yarıkların arkasına yerleştirerek (bkz. Şekil 37.4, Bölüm 37). Ch'de. 37 aşağıdaki dikkat çekici sonucu bulduk. 1. yarığın arkasına baktığımızda ve arkasında bir yerde fotonların saçıldığını fark edersek, elektronun düştüğü olasılık dağılımı X Bu fotonları aynı anda gözlemlerken sanki yarık 2 kapalıymış gibi bir durum oluştu. Yarık 1'de veya yarık 2'de "görülen" elektronların toplam dağılımı, bireysel dağılımların toplamıydı ve ışık kapatıldığında elde edilen dağılıma hiç benzemiyordu. En azından kısa dalga boyuna sahip ışık kullanıldığında bu gerçekleşti. Dalga boyu artmaya başladığında ve hangi yarıktan ışığın saçıldığından artık emin olmadığımızda, dağılım ışık kapatıldığındakine benzer hale geldi.

Şimdi yeni notasyonumuzu ve genlik kompozisyonu ilkelerimizi kullanarak burada neler olduğuna bakalım. Gösterimi basitleştirmek için, elektronun ulaşacağı genliği belirtmek için yine φ 1'i kullanabiliriz. X slot 1 aracılığıyla, yani

Benzer şekilde, φ 2 yarık 2'den dedektöre ulaşan elektronun genliğini gösterecektir:

Bunlar boşluktan elektron nüfuzunun genlikleri ve görünümdür. X,ışık olmadığında. Ve eğer ışık açılırsa kendimize şu soruyu sorarız: Elektronun ilk ayrıldığı sürecin genliği nedir? S, ve bir ışık kaynağından bir foton yayılır L, ve sonunda elektron X, ve foton yarık 1'de algılanıyor mu? Diyelim ki bir sayaç kullanıyoruz 1 1. yarıkta bir foton gözlemliyoruz (Şekil 1.3) ve aynı D2 sayacı, 2. yarıkta dağılan fotonları sayıyor. Daha sonra fotonun sayaçtaki görünüşünün genliği hakkında konuşabiliriz. 1 ve x'teki elektron ve D2 sayacındaki fotonun görünüşünün genliği ve X. Bunları saymaya çalışalım.

Bu hesaplamaya dahil edilen tüm faktörler için doğru matematiksel formüle sahip olmasak da, aşağıdaki mantıktan hesaplamanın ruhunu hissedeceksiniz. İlk olarak, bir genlik var<1 | s>elektronun kaynaktan yarık 1'e gittiği. Bu durumda, elektronun yarık 1'deyken sayaca bir foton saçtığı sonlu bir genlik olduğu varsayılabilir. 1. Bu genliği şu şekilde gösterelim: A. O zaman genlik var <х | 1> elektronun yarık 1'den elektronik sayaca doğru hareket ettiği X. Bir elektronun s'den hareket edeceği genlik X slot 1 aracılığıyla ve bir fotonu sayaca saçar 1, o zaman eşittir

Veya önceki gösterimimizde basitçe aφ 1'dir.

Ayrıca yarık 2'den geçen bir elektronun sayaca bir foton saçacağı belli bir genlik vardır. D 1 . “Bu imkânsız; tezgahın içine nasıl dağılabilir D 1 doğrudan 1. yuvaya bakarsa?” Dalga boyu yeterince uzunsa kırınım etkileri ortaya çıkar ve bu mümkün olur. Elbette, eğer cihaz iyi yapılmışsa ve sadece kısa dalga boyuna sahip fotonlar kullanılmışsa, o zaman sayaca saçılan fotonun genliği de artacaktır. D 1 2. yuvadaki elektrondan çok küçük hale gelecektir. Ancak akıl yürütmenin genelliği adına, böyle bir genliğin her zaman var olduğu gerçeğini dikkate alacağız ve onu şu şekilde ifade edeceğiz: B. Daha sonra boşluk 2'den geçen elektronun genliği Ve bir fotonu sayaca saçar 1, Orada

X'teki elektronun ve sayaçtaki fotonun algılama genliği D 1 akla gelebilecek her elektron yolu için bir tane olmak üzere iki terimin toplamıdır. Bunların her biri sırasıyla iki faktörden oluşur: Birincisi, elektronun yarıktan geçtiğini ifade eder, ikincisi ise fotonun böyle bir elektron tarafından sayaca saçıldığını ifade eder. D 1 ; sahibiz

Fotonun başka bir sayaç tarafından tespit edilmesi durumunda da benzer bir ifade elde edilebilir. D 2 . Basitlik açısından sistemin simetrik olduğunu varsayarsak, o zaman A aynı zamanda sayaca çarpan fotonun genliği de olacaktır D 2 , bir elektron yarık 2'den atladığında ve B— sayaca çarpan bir fotonun genliği D 2 , bir elektron yarık 1'den geçtiğinde. Karşılık gelen toplam genlik, fotonun sayaçta son bulacağı genliktir. 2, ve x'teki elektron eşittir

Hepsi bu. Artık belirli durumların olasılığını kolayca hesaplayabiliriz. Diyelim ki sayacın hangi olasılıkla okuma üreteceğini bilmek istiyoruz 1 Bir elektron x'e çarptığında. Bu, formül (1.8) tarafından verilen genlik modülünün karesi olacaktır, yani basitçe | aφ 1 + bφ 2 | 2. Bu ifadeye daha yakından bakalım. Her şeyden önce eğer B = 0 (cihazımızın bu şekilde çalışmasını istiyoruz), cevap basitçe | φ 1 | 2 çarpanlı | bir | 2. Bu, Şekil 2'de gösterildiği gibi yalnızca tek bir yarık olması durumunda ortaya çıkacak olasılık dağılımının tam olarak aynısıdır. 1.4, A.Öte yandan, eğer dalga boyu uzunsa, yarığın (2) arkasından sayaca saçılma olur. 1 1. yuvanın arkasındaki ile hemen hemen aynı hale gelebilir. a ve b bazı fazlar içerse de en basit durumu ele alalım, yani her iki faz da aynı. Eğer A pratik olarak örtüşüyor B, o zaman toplam olasılık | φ 1 + φ 1 | 2 kez | A| 2 çünkü ortak çarpan A dayanılabilir. Ancak daha sonra, hiç foton olmasaydı ortaya çıkacak olan aynı olasılık dağılımı ortaya çıkıyor. Bu nedenle, dalga boyu çok uzun olduğunda (ve fotonları tespit etmenin bir faydası olmadığında), Şekil 2'de gösterildiği gibi girişim etkilerinin görülebildiği orijinal dağılım eğrisine dönersiniz. 1.4, b. Tespit kısmen etkili olduğunda, büyük miktardaki φ1 ile küçük miktardaki φ2 arasında girişim meydana gelir ve Şekil 2'de ana hatlarıyla belirtilen gibi bir ara dağılım elde edersiniz. 1.4, c. D2 sayacındaki fotonların ve D2 sayacındaki elektronların eşzamanlı sayımıyla ilgileniyorsak şunu söylemeye gerek yok. X, o zaman aynı sonucu elde ederiz. Bölüm'ün gerekçesini hatırlarsanız. 37 (sayı 3), bu sonuçların orada söylenenleri niceliksel olarak tanımladığını göreceksiniz.

Çok önemli bir noktaya dikkat çekmek ve yaygın bir hataya karşı uyarmak istiyoruz. Sadece elektronun vuruşunun genliğiyle ilgilenmenize izin verin X, bununla ne ilgin var kayıtsız fotonun hangi karşı tarafa çarptığı 1 veya içinde D 2 . (1.8) ve (1.9) genliklerini eklemeli misiniz? HAYIR! Birbirinden farklı olan farklı uç durumların genliklerini asla toplamayın. Foton, foton sayaçlarından biri tarafından algılanır algılanmaz, gerekirse sistemi daha fazla bozmadan alternatiflerden hangisinin (birbirini dışlayan olaylar) gerçekleştiğini her zaman öğrenebiliriz. Her alternatifin diğerinden tamamen bağımsız olarak kendi olasılığı vardır. Tekrarlıyoruz, farklı değerler için genlikleri toplamayın. son koşullar ("nihai" derken ilgilendiğimiz anı kastediyoruz) olasılık, yani deneyim "bittiğinde"). Ancak farklı değerler için genlikleri toplamanız gerekir. ayırt edilemez Süreç tamamen bitmeden, deneyim sırasında alternatifler. İşlemin sonunda dilerseniz "fotona bakmak istemiyorum" diyebilirsiniz. Bu sizin kişisel işinizdir, ancak yine de genlikler eklenemez. Doğa sizin neye baktığınızı bilmiyor, olması gerektiği gibi davranıyor ve kendi verileriyle ilgilenip ilgilenmediğinizi umursamıyor. Yani genlikleri eklememize gerek yok. İlk önce olası tüm farklı son durumlar için genliklerin büyüklüklerinin karesini alırız ve sonra bunları toplarız. Doğru sonuç x'teki bir elektron ve her ikisindeki bir foton içindir. 1, veya D 2'de bu şekildedir.

Mekanik ve ışık dalgalarının girişiminde bir benzetme kullanarak, önce iki, ardından üç veya daha fazla tutarlı kaynaktan gelen ışığın girişimiyle ilgili problemleri çözerler. Bu, öğrencilere kırınım ızgarasının çalışma prensibini tanıtacak ve ışığın dalga boyunu hesaplayacaktır. Daha sonra ışık dalgalarının ince filmlere girişimi ele alınır.

Işık kırınımı problemlerinde ana odak noktası küçük bir açıklıktan gelen kırınımdır. Bu olguyu açıklamak için öğrencilere Huygens-Fresnel ilkesini tanıtmak gerekir; buna göre ortamdaki bir dalganın ulaştığı her nokta, birbirine müdahale edebilen ikincil dalgaların kaynağı olarak kabul edilebilir.

834(e). Kalın kağıttan iki ekran yapın (fotoğraf malzemelerinin paketlenmesinde kullanılan siyah kağıt iyidir). Birinde, diğerinde 2-3 cm uzunluğunda ve kalın bir yarık kesmek için bir ustura kullanın - birbirinden belirli bir mesafede aynı uzunlukta iki ince yarık. Büyük yarığa parlak bir güneş veya elektrik ışığı tutun ve diğer iki yarıktan ona bakın. Boşluğun kenarlarında açık ve koyu şeritlerin görülmesi nasıl açıklanır?

Çözüm. Bu fenomen, rolü iki yarık tarafından oynanan iki uyumlu kaynaktan gelen ışığın müdahalesiyle açıklanmaktadır. Açıklarken Şekil 244'te gösterilene benzer bir çizime başvurun.

Sorun sınıfta çözülürse önceden iki yarıklı ekranlar hazırlanıp öğrencilere dağıtılmalıdır. Projeksiyon lambasının yoğunlaştırıcısının bir yarık ile siyah kağıtla kaplanmasıyla parlak bir şekilde aydınlatılmış (tüm sınıf için bir) yarık elde edilebilir. Düz filamanlı bir lamba kullanmak daha da iyidir.

835. Neden iki bağımsız ışık kaynağından, örneğin iki yıldızdan veya ampulden gelen ışık girişimi yok?

Cevap. Bağımsız ışık kaynakları tutarsızdır.

836. Kırınım saçaklarındaki rengin görünümü nasıl açıklanır (problem 834)? Renk şeritlerinin sırasını çizin ve açıklayın.

Çözüm. Rengin ortaya çıkışı, beyaz ışığın farklı uzunluklarda ışık dalgaları içermesiyle açıklanmaktadır. Şekil 245'ten ve formülden, k dalga boyu ne kadar uzun olursa, ilk maksimumun gözleneceği açının da o kadar büyük olacağı açıktır.

Açık daha büyük açı Kırmızı ışınlar saptırılır, dolayısıyla en uzun dalga boyuna sahiptirler.

837. Birbirine 0,02 cm uzaklıkta bulunan iki dar yarıktan elde edilen girişim desenini kullanarak beyaz ışığın ortalama dalga boyunu bulun. Ekrandaki koyu şeritlerin arası mesafe 0,49 cm, yarıklardan ekrana olan mesafe ise 200 cm'dir.

Çözüm. Siyah ışık şeritleri arasındaki mesafeler (minimum) ışık şeritleri arasındaki mesafelerle (maksimum) aynıdır. Bu yüzden

838. Aşağıdaki durumlarda girişim deseni nasıl değişecektir (bkz. No. 834): a) yarıkların sayısı artarsa; b) aralarındaki mesafeyi azaltmak mı?

Çözüm. a) İki değil dört yarıktan oluşan bir perde alalım (Şekil 254). Yarık 1 ve 2'den gelen dalgalar arasındaki fark örneğin k'ye eşitse,

o zaman diğer herhangi iki yarık arasında tamsayı sayıda dalga olacaktır ve bu nedenle ışık maksimumu belirli bir mesafede bir açıyla gözlemlenecektir, ancak 4 yarık 2'den daha fazla ışık ileteceğinden girişim saçakları daha parlak olacaktır.

b) Formülden aynı X dalga boyu için yarıklar arasındaki mesafe azaldıkça açının arttığı, dolayısıyla kırınım modelinin daha net hale geldiği açıktır.

Bu problemi çözdükten sonra öğrencilere problem 834'te anlatıldığı gibi girişim desenini gözlemlemeleri için farklı periyotlardaki kırınım ızgaralarını dağıtmak faydalıdır. Izgaralar yerine veya bunlara ek olarak tüyler, naylon kumaş parçaları vb. aynı amaçlarla dağıtılabilir.

839(e). Diyagramı Şekil 255'te gösterilen ve ekrana gelen kurulumu monte edin. kırınım deseni Kırmızı ışığın dalga boylarını belirleyin.

Çözüm. El fenerinin yoğunlaştırıcısından a gelen yakınsak bir ışık huzmesiyle yarığı mümkün olduğu kadar parlak bir şekilde aydınlatın. Lens kullanılarak ekranda yarığın görüntüsü elde edilir. Daha sonra ekran ile mercek arasına bir kırınım ızgarası yerleştirilir ve girişim deseni ekranda gözlemlenir.

Deneylerden birinde aşağıdaki veriler elde edildi.

Izgaradan ekrana olan mesafe 200 cm'dir. Yarıktaki merkezi görüntünün ortasından birinci A ve ikinci B maksimumlarının seçilen noktalarına olan mesafe sırasıyla 13 ve 26 cm'dir. Izgara sabiti cm'dir.

Bulduğumuz formülden:

Spektrumun kırmızı kısmındaki diğer noktalara olan mesafeyi alırsak, kırmızı ışığın dalga boyları içinde olduğundan farklı bir X değeri elde ederiz.

840. Önceki problemde tartışılan dalgaların salınım frekansını hesaplayın.

Çözüm.

841. Ampulden yansıyan ve plak düzlemine neredeyse paralel uzanan ışınları görebilmeniz için gözlerinizin önüne bir gramofon plağı yerleştirin. Gözlenen olgu nasıl açıklanır?

Cevap. Işık, plakanın oluklar arasında bulunan kısımlarından yansıyarak girişime neden olur. Bu parçalar, kırınım ızgarasındaki yarıklar gibi ışık kaynağı görevi görür.

842. İki cam plaka arasında (Şekil 256) açılı bir hava kaması oluşmuştur. Bu kama, dalga boyuna sahip bir ışık huzmesi tarafından dik olarak aydınlatıldığında girişim deseni nasıl değişecektir? a açısı artar mı?

Çözüm. İletilen ışıkta maksimum ışık koşulu İlk maksimum ışık, daha sonra olduğu yerde gözlenecektir.

844. Dikey bir tel çerçeve üzerine sabun filmi çekin. İlk gökkuşağı çizgileri filmin neresinde, hangi sırayla ve neden ortaya çıkıyor? Bir filtreden yansıyan ışıkta şeritleri inceleyin. Genişlikleri ve aralarındaki mesafeler neden bu kadar değişiyor?

Çözüm. Sıvı drenajı nedeniyle sabun filmi bir kama oluşturur. Şeritler ilk önce filmin daha ince olduğu üst kısmında görünür. (No. 842). Dalga boyu a ne kadar uzun olursa, kamanın kenarından o kadar uzakta, girişim saçağında karşılık gelen renk gözlemlenecektir. Yukarıdan aşağıya doğru sayıldığında göz mor, mavi, camgöbeği, yeşil ve spektrumun diğer renklerini görecektir.

Şeritlerin genişlikleri ve aralarındaki mesafelerdeki farklılık, filmin yüzeyinin düz olmamasıyla açıklanmaktadır.

Çift yarık deneyine benzer deneyler. Girişim ihlalinin nedenleri - parçacık yolunun bilgisi