Лекция № 16. Развитие рациональной науки. Чудо нелокальности
Чудо нелокальности
Дорогие друзья!
Все доквантовые модели мира, включая теорию относительности Эйнштейна, предполагали, что любые корреляции (взаимозависимости) требуют связей. В ньютоновской физике – связь механическая и детерминистская; в термодинамике – механическая и статистическая; в теории относительности – связь выступает как результат искривления пространства, но в любом случае корреляция предполагает некоторую связь. Такая связь (такое взаимодействие) называется локальной (лат. localis – местный).
В качестве простой модели мира все физики доквантовой эпохи принимали бильярдный стол. Если лежащий на нем шар приходит в движение, причина лежит в механике (удар другого шара), полях (воздействие электромагнитного поля толкает шар в определенном направлении) или геометрии (стол наклонен). Но без причины шар двигаться не будет.
Теорема Белла
Однако в 1965 году доктор Джон С. Белл опубликовал работу, кратко названную физиками «теоремой Белла», которая буквально перевернула представления ученых.
В физике теорема – это не просто «теория», а математическое доказательство, которое должно быть признано истинным, если в нем нет математических ошибок, и если эксперименты, лежащие в его основе, воспроизводимы. Белл доказал свою теорему математически точно. Ее весьма тщательно проверил Д. Бом, а несколько лет спустя были произведены эксперименты, подтверждающие правильность теории.
Суть теоремы Белла в следующем: не существует изолированных систем; каждая частица Вселенной находится в «мгновенной» связи со всеми остальными частицами. Вся система, даже если ее части разделены огромными расстояниями и между ними отсутствуют сигналы, поля, механические силы, энергия и т. д., функционирует как единая система [2].
Белл математически точно доказал, что должны иметь место нелокальные эффекты, если квантовая механика действует в наблюдаемом мире. Что это значит? Это значит, что если на бильярдном столе шар А внезапно поворачивается по часовой стрелке, то в этот же момент на другом конце стола шар Б так же внезапно повернется против часовой стрелки. Вот такой наблюдаемый эффект в квантовом мире называется нелокальным.
Словом, нелокальность – это наличие таких областей в пространстве и времени, в которых не действуют известные нам физические законы. Наличие нелокальности в квантовом мире предполагает мгновенное действие на расстоянии, то есть распространяющееся с бесконечно большой скоростью. Стоит напомнить, что классический тип нелокальной связи – это «магическая» связь.
К тому времени экспериментально был открыт ряд эффектов, объяснить которые можно было только влиянием некой потусторонней силы. Например, парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена (ЭПР-парадокс). Когда ученые в сильном магнитном поле расщепили частицу атома, обнаружилось, что разлетающиеся осколки мгновенно имеют информацию друг о друге. Между осколками распавшейся частицы сохраняется связь, вроде переносной рации, так что каждый в любой момент знает, где находится другой и что с ним происходит. Поскольку никакого разумного объяснения этому факту не нашлось, среди научной общественности практически единодушно существовало мнение, что ЭПР-парадокс имеет «метафизический» характер [3].
В теореме Белла, которую весьма тщательно проверил физик Д. Бом, нет ошибок, а подтверждающие ее эксперименты были многократно повторены доктором А. Аспектом из Орсе. Причем нелокальные корреляции так же четко проявлялись в эксперименте, как и в уравнениях (в теории) [4].
Эксперимент Аспекта
В 1982 году физики Ален Аспект, Жан Далибар и Жерар Роже из Института оптики Парижского университета произвели долгожданный эксперимент и получили положительный результат. Рассмотрим упрощенную версию такого эксперимента, которая была разработана в ходе исчерпывающего анализа, данного Дэвидом Бомом.
В эксперименте, доказывающем существование нелокальных связей, участвуют два электрона, вращающиеся в противоположных направлениях так, что их суммарный спин[10] равен нулю, хотя направления осей вращения неизвестны.
Ученые начинают удалять электроны друг от друга методами, которые никак не воздействуют на спин частиц. Суммарный спин остается равным нулю, даже если эти электроны находятся один в Лондоне, а другой – в Нью-Йорке.
Предположим, что в Лондоне, измерив спин частицы вокруг вертикальной оси (исследователь волен выбрать для измерения любую ось), мы обнаружили, что он «верхний». Поскольку суммарный спин обеих частиц равен нулю, из этого следует, что спин второй частицы в Нью-Йорке должен быть «нижним». Таким образом, посредством измерения спина первой частицы мы одновременно косвенно измеряем спин второй частицы, не оказывая на нее совершенно никакого воздействия.
Парадоксальность эксперимента заключается в том, что спины частиц будут иметь противоположные значения по отношению к любой оси вращения, которую исследователь выберет в момент измерения, хотя до момента измерения эти оси существуют только в качестве тенденций или возможностей. Стоит наблюдателю выбрать определенную ось вращения первой частицы (например, горизонтальную или под неким углом) и произвести измерения, как вторая частица начинает вращаться вокруг той же оси, но в другую сторону. Наблюдатель произвел новые измерения, выбрав другую ось вращения первой частицы, а вторая уже в курсе, она уже вращается вокруг новой оси.
Словом, обе частицы мгновенно получают определенную общую ось вращения. Причем это происходит настолько быстро, что вторая частица не может получить эту информацию при помощи какого-либо условного сигнала. Особенно если она находится на огромном расстоянии от первой [5].
Эксперимент повторялся многократно, результат был один: обе частицы мгновенно получали определенную общую ось вращения и всегда находились в паре. Не было ни причины, ни следствия, был мгновенный результат.
Как вторая частица узнает, какую ось выбрал исследователь для измерения спина первой частицы?
С точки зрения Эйнштейна, никакой сигнал не способен перемещаться в пространстве быстрее скорости света, поэтому измерение, произведенное по отношению к одному из электронов, не может в то же мгновение сообщить определенное направление вращению второго электрона, находящемуся в тысячах километрах от первой частицы. А эксперименты неопровержимо свидетельствовали, что факт мгновенной передачи сигнала существует.
По мнению Бора, система из двух электронов представляет собой неделимое целое, и хотя частицы разделены большим расстоянием, мы не можем рассматривать эту систему в терминах составных частей. Независимо от расстояния электроны соединены мгновенными, нелокальными связями. Квантовая действительность оказалась принципиально нелокальной и несепарабельной (не разделимой на отдельные независимые части).
Теорема Белла и эксперименты Аспекта нанесли сокрушительное поражение позиции Эйнштейна, доказав, что понимание действительности как сложной структуры, состоящей из отдельных частей, соединенных при помощи локальных связей, несовместимо с идеями квантовой теории.
Сам Эйнштейн долго не мог признать существование нелокальных связей и вытекающее из этого факта фундаментальное значение вероятности. Особенно он возражал против той гипотезы Бора, согласно которой свойства частиц отсутствуют, пока они не наблюдаемы, так как в сочетании с другими открытиями квантовой физики это как раз и означает, что элементарные частицы взаимосвязаны самым невероятным образом.
Именно этой проблеме был посвящен его исторический спор с Бором в 1920-е годы. Потом Н. Бор не раз отмечал, насколько важной и плодотворной для развития квантовой механики стала эта длительная дуэль с Эйнштейном.
Многочисленные и весьма корректные эксперименты, доказывающие существование нелокальности, многократно проводились в конце ХХ века современными учеными (Беннет, Зайлинер) и постоянно подтверждали наличие нелокальной связи между частицами. Известный физик Пол Дэвис из Ньюкаслского университета (Великобритания) заявил, что «поскольку все частицы постоянно взаимодействуют и разделяются, нелокальные аспекты квантовых систем – общее свойство природы» [6].
Опять сознание
Было предложено два решения этой проблемы, в каждом из которых предполагается, что «связь», описываемая теоремой Белла, не требует энергии, так как именно энергия не может перемещаться быстрее света. Доктор Эдвард Харрис Уокер предположил, что неизвестным элементом, передвигающимся быстрее света и соединяющим систему воедино, является «сознание». Другая альтернатива, предложенная доктором Джеком Сарфатти, состоит в том, что средством белловской связи служит информация.
Согласно современным научным исследованиям, сознание следует понимать как высшую форму развития информации – самоосознающую, творящую информацию [7]. Носителем информации в Тонком мире являются торсионные поля, которые распространяются без затрат энергии и практически мгновенно, поскольку скорость распространения торсионных волн составляет 109 с, где с – скорость света в вакууме.
Предположения Уокера и Сарфатти объединились в единое решение. В их предположении есть определенный смысл. Дело в том, что сознание человека постоянно имеет дело с локальностью и нелокальностью, причинностью и беспричинностью.
Когда человек изучает мир с помощью органов чувств, он воспринимает его как вероятностный (беспричинный), но локальный, то есть обязательно помещенный в какой-нибудь пространственно-временной континуум, обладающий геометрическими свойствами. В этом случае его сознание представляет собой не более чем совокупность процессов, происходящих в клетках головного мозга. По классификации американского ученого доктора Ч. Тарта, это так называемое В-сознание принадлежит телу человека, и в случае физической смерти оно дезинтегрируется.
Однако человек способен познавать мир чисто умозрительно, строить его детерминированные, но нелокальные модели, поскольку способен мгновенно охватить своим мысленным взором как бесконечно малое, так и бесконечно большое. Этот образ мира лишен пространственно-временной структуры. Это так называемое А-сознание (по классификации Тарта) является полевым (трансперсональным), оно связано с человеком, но находится вне его [8].
Конец ознакомительного фрагмента.