В частности, каждый фотон имеет так называемую «поляризацию», то есть он колеблется в определенной плоскости. Строго говоря, колеблется не сам фотон, а его электрическое поле, но для понимания сути процесса это не так важно. Это свойство фотона используется при работе широко известного поляризационного фильтра.
Что представляет из себя такой фильтр?
Это решетка с продольными прутиками. Расстояние между прутиками очень мало, и ненамного превышает размеры самого фотона. Поэтому, если плоскость колебаний совпадает с направлением прутиков, то фотон проходит через решетку. Если он колеблется перпендикулярно решетке – то решетка задерживает такой фотон. То есть, поляризационный фильтр пропускает свет с определенной плоскостью колебаний («поляризацией»), и тем самым «убирает» разнообразные блики.
Итак, когда фотон колеблется под углом к решетке, составляющим 0 градусов, то он называется «продольно поляризованным», и однозначно проходит сквозь фильтр. Когда фотон колеблется под углом к решетке, составляющим 90 градусов, то он называется «поперечно поляризованным», и также однозначно задерживается фильтром. А что произойдет, если фотон колеблется под углом, составляющим 45 градусов? В этом случае результат его встречи с фильтром заранее предсказать невозможно – он пройдет сквозь него с вероятностью 50 %.
Теперь представим, что мы выпускаем пару фотонов в разных направлениях. Каждый из них летит к своей решетке. Их поляризация заранее неизвестна.
Предсказать, какую поляризацию имеет фотон – невозможно. Ведь, согласно квантовой механике, до наблюдения частицы этой характеристики просто не существует, есть только вероятность ее возникновения. Если один из них прошел сквозь свой фильтр, то какова вероятность, что другой тоже пройдет сквозь свой? Теория вероятности дает твердый ответ – такая вероятность составляет 75 %. При условии, что фотоны являются независимыми друг от друга объектами.
Однако, факты опровергают теорию вероятности, классическую физику и линейную логику. Атомы некоторых веществ действительно испускают фотоны парами (например, атом ртути). И для такой пары фотонов в случае, если один фотон прошел сквозь решетку – то с вероятностью 100 % пройдет и второй. Если один был задержан фильтром – то и другой не сможет пролететь сквозь него. То есть, один фотон словно моментально «узнает» о том, что случилось с его собратом, и принимает нужную поляризацию.
Именно этот факт установил Аспе в своем эксперименте. В его опыте фотоны выпускались из одного источника попарно, чтобы между ними была взаимосвязь. После этого поляризация одного фотона фиксировалась на «детекторе» – поляризационном фильтре-решетке. Автоматически другой фотон пары прекращал свое существование как «квантовый объект», и приобретал ту же самую поляризацию. В результате оба фотона или проходили сквозь фильтр, или нет. Вне зависимости от расстояния между ними!
Причем, установка Аспе была устроена так, что фильтр-решетка принимал определенное положение уже после того, как был выпущен фотон. То есть, если бы фотоны каким-то образом заранее воспринимали информацию о ее положении, то она должна была распространяться быстрее света.
Опыт Аспе. Взаимосвязь вне пространства и времени
Очень приблизительно смысл эксперимента можно описать следующей аналогией.
Допустим, у двух друзей есть по колоде карт. Один друг находится в Москве, а другой – во Владивостоке. Тот, который находится в Москве, тасует колоду. Естественно, он не знает, какой окажется верхняя карта.
Затем москвич вытаскивает верхнюю карту и смотрит ее. После этого звонит во Владивосток, и спрашивает у своего друга – какая у него в колоде верхняя карта? И вдруг выясняется, что верхняя карта в колоде его друга во Владивостоке каким-то непостижимым образом стала точно такой же, как и в «московской» колоде! И сколько бы раз москвич ни тасовал колоду, и ни вытаскивал верхнюю карту – у друга во Владивостоке она будет точно такой же.
Объяснить результаты опыта неким «моментальным взаимодействием» частиц невозможно. Эйнштейн иронично называл такое предлагаемое объяснение «жутким дальнодействием». Ведь в наблюдаемом пространстве – времени ничто (и информация тоже!) не может двигаться быстрее света.
Объяснение, что оба фотона в момент своего «рождения» уже обладают определенной поляризацией, также неоднократно было опровергнуто квантовой механикой экспериментально.
Поэтому ученые ввели термин – «нелокальность». То есть, «запутанные» частицы находятся в состоянии целостности, единства.
Эффект, наблюдаемый в результате опыта, только выглядит как передача информации со сверхсветовой скоростью. На самом деле, частицы не взаимодействуют, они просто в определенном аспекте представляют собой единое целое.
И это целое они представляют собой на уровне квантовой реальности.
Вот как пояснял явление «нелокальности» знаменитый американский физик Дэвид Бом:
«Представьте себе рыбу, плавающую в аквариуме. Представьте также, что вы никогда раньше не видели рыбу или аквариум и что единственную информацию о них вы получаете через две телевизионные камеры, одна из которых направлена на торец аквариума, а другая смотрит сбоку. Если смотреть на два телевизионных экрана, можно ошибочно предположить, что рыбы на экранах разные.
Действительно, поскольку камеры расположены под разными углами, каждое из изображений будет несколько отличаться. Но, продолжая наблюдать за рыбами, вы в конце концов понимаете, что между ними существует некая связь. Если поворачивается одна рыба, другая делает несколько другой, но синхронный поворот. Если одна рыба показывается анфас, другая предстает в профиль и т. д.
Если вы не знакомы с общей ситуацией, вы можете ошибочно заключить, что рыбы мгновенно координируют свои движения, однако это не так. Никакой мгновенной связи между ними нет, поскольку на более глубоком уровне реальности – реальности аквариума – существует одна, а не две рыбы».
Впоследствии явление «нелокальности» было экспериментально подтверждено неоднократно. Ученые увеличивали расстояние между частицами, «запутывали» между собой три частицы, и даже целые их облака.
В 2018 году группой физиков TheBigBellTest был проведен грандиозный эксперимент. Он позволил собрать статистически значимый объем результатов, чтобы получить окончательное экспериментальное подтверждение: наш мир «нелокален» по своей природе.
Для опытов «запутанные» состояния приготавливают специально. Однако, в природе квантовые корреляции – это обыденное явление. Они возникают постоянно, как результат любого взаимодействия. Поэтому любые два крупных материальных объекта во Вселенной находятся в состоянии квантовой запутанности между собой. Этот факт был математически доказан в 2013 году профессором Станиславом Сжареком и группой математиков из Case Western Reserve University.
Следовательно, любые материальные объекты неразрывно связаны между собой.
Не существует «отдельных», «независимых» объектов. Есть лишь части Целого.
А еще вернее будет сказать – проекции отдельных аспектов Целого.
Любой объект «материального» мира (и конечно же, каждый человек!) неразрывно связан с абсолютной, квантовой реальностью. Мир не разделен на части, а един в своей основе.
Квантовая механика описывает эту изначальную абсолютную реальность и процесс возникновения из нее нашей «видимой» реальности. Поэтому «классическая» физика вовсе не противоречит квантовой, и нет вопроса – «что правильней описывает мир?». Они просто рассказывают о разных уровнях реальности. Вся «классическая» физика, которая изучает законы «наблюдаемого» мира – это более поверхностный взгляд. Она описывает окружающий мир, не «ныряя» в квантовую глубину, игнорируя неразрывную связь нашей реальности с изначальной, квантовой.
