Trí dhá fhótón fite fuaite a chruthú ó chóras a bhí ann cheana agus iad a dheighilt le faid mhóra, is féidir linn faisnéis a fháil faoi staid ceann amháin trí staid an chinn eile a thomhas. Creidmheas íomhá: Melissa Meister, de fhótóin léasair trí scoilteoir bíoma, faoi cc-by-2.0 cineálach, ó https://www.flickr.com/photos/mmeister/3794835939.

Fiafraigh de Ethan: Cad atá chomh ‘spooky’ faoi cheangal chandamach?

B’fhéidir go raibh imní air faoi Einstein go dtí go bhfuair sé bás, ach ní chiallaíonn sin nach dtuigeann tú é!

“Chomh fada agus a thagraíonn dlíthe na matamaitice don réaltacht, níl siad cinnte; agus chomh fada agus a bhíonn siad cinnte, ní thagraíonn siad don réaltacht. " -Albert Einstein

Tá go leor puzail amuigh ansin san fhisic chandamach, rud atá iomráiteach as ucht ár n-intuition a shárú. Is cosúil go bhfuil a fhios ag cáithníní an bhfuil tú ag féachaint orthu nó nach bhfuil, ag taispeáint iompraíochtaí difriúla má fhéachann tú orthu ag dul trí scoilt dhúbailte i gcoinne mura bhfuil tú. Trí chainníocht amháin a thomhas, cosúil le suíomh cáithnín, cruthaítear éiginnteacht bhunúsach i gcainníocht chomhlántach, cosúil le móiminteam. Agus má thomhaiseann tú a casadh sa treo ceartingearach, scriosann tú faisnéis faoina casadh sa treo cothrománach. Ach is é an “spookiest” de na feiniméin chandamach go léir ná gaibhníocht chandamach, nuair a bhíonn a fhios ag cáithnín amháin ar bhealach éigin má dhéantar a pháirtí atá fite fuaite a thomhas nó nach ea ar an toirt, fiú ó gach cearn den Cruinne. Maidir le Ask Ethan na seachtaine seo, tá ceist againn ó Dana Doucet, a bhfuil imní uirthi cén fáth gur rúndiamhair é seo ar chor ar bith.

[F] ó thaobh na bhfótón de, thaistil siad achar nialasach thar am nialas. Mar sin ... cad atá chomh scanrúil faoi sin? Go dtí go dtomhaistear ceann acu, bíonn siad san áit chéanna ag an am céanna (má chreideann tú a scéal) agus mar sin ní rúndiamhair é an chaoi a gcomhordaíonn siad a stáit.

Is líne smaointeoireachta dea-réasúnaithe é: má chiallaíonn díleathadh ama do cháithnín atá ag gluaiseacht go tapa gur féidir leo a stáit a chomhordú chomh tapa agus is mian leo. Ach níl sé furasta an rúndiamhair a réiteach.

Scéimreach an tríú turgnamh Gné ag tástáil neamh-cheantair chandamach. Seoltar fótóin atá fite fuaite ón bhfoinse chuig dhá lasca gasta, a threoraíonn iad chuig brathadóirí polaraithe. Athraíonn na lasca socruithe go han-tapa, ag athrú socruithe brathadóra an turgnaimh go héifeachtach agus na fótóin ar eitilt. (Fíor le Chad Orzel)

A ligean ar dul thar cheist na entanglement a thosú. De ghnáth déantar an turgnamh le fótóin: Gabhann tú quantum solais amháin trí ábhar speisialaithe (m.sh., criostail íos-chomhshó) a scoilteann é ina dhá fhótón. Beidh na fótóin seo fite fuaite i gciall ar leith, áit a bhfuil casadh, nó móiminteam uilleach inmheánach, de +1 ag ceann acu, agus a bhfuil casadh -1 ag an gceann eile. Ach níl a fhios agat cé acu atá. Déanta na fírinne, tá roinnt turgnaimh is féidir leat a dhéanamh más rud é, dá mbeadh líon mór de na fótóin seo agat, go bhfeicfeá difríocht idir:

  • na torthaí staidrimh más é +1 an casadh,
  • na torthaí staidrimh más é -1 an casadh,
  • nó na torthaí staidrimh mura raibh an casadh cinnte.

Tá sé an-deacair na torthaí a bhfuilimid ag caint fúthu a shamhlú, ach tá analaí den scoth i meicnic chandamach: cáithnín a rith trí scoilt dhúbailte.

Tarlaíonn patrún cur isteach má théann tú leictreoin, fótóin nó aon cháithnín eile trí scoilt dhúbailte. Ach mura ndéanann tú seiceáil ar an scoilt a rith siad! Íomhá fearann ​​poiblí ag Wikimedia Commons inductiveload úsáideora.

Má chuireann tú cáithnín trí scoilt dhúbailte - is é sin, scáileán le dhá scoilt an-chúng an-dlúth le chéile - agus téann sé tríd seachas é a bheith blocáilte ag an scáileán, is féidir leat a bhrath go héasca cá bhfuil sé ag teacht i dtír ar an taobh eile. Má chuireann tú tine ar go leor cáithníní, go leor ag an am, tríd an scoilt dhúbailte, gheobhaidh tú amach gur patrún cur isteach iad na cinn a théann tríd. Is é sin le rá, ní ghníomhaíonn gach cáithnín mar a rith sé trí scoilt amháin nó an ceann eile; gníomhaíonn sé mar a rith sé tríd an dá scoilt ag an am céanna, chuir sé isteach air féin mar thonn, agus lean sé ar aghaidh.

Ach ní thagann an patrún seo, a thaispeánann nádúr meicniúil chandamach aisteach na Cruinne do gach cáithnín, chun cinn mura gcinnfidh tú cén scoilt a théann an cáithnín tríd.

Má bhreathnaíonn tú ar an scoilt a théann cáithnín tríd, agus gach rud eile mar an gcéanna maidir le do shocrú turgnamhach, ní bhfaigheann tú patrún cur isteach ar chor ar bith. Íomhá fearann ​​poiblí ag Wikimedia Commons inductiveload úsáideora.

Má dhéanann tú tomhas ar an gcáithnín ina ionad sin agus é ag dul trí cheachtar scoilt - rud atá saor agat a dhéanamh trí gheata, fótón, cuntar, srl a chur ar bun - ní bhfaigheann tú patrún cur isteach. Ní bhfaigheann tú ach carn a fhreagraíonn do na cinn a chuaigh trí scoilt 1, agus carn a fhreagraíonn don cheann eile a chuaigh trí scoilt 2.

Patrún na dtonn le haghaidh leictreon a théann trí scoilt dhúbailte, uair amháin ag an am. Má thomhaiseann tú “cén scoilt” a théann an leictreon tríd, scriosann tú an patrún cur isteach chandamach a thaispeántar anseo. Tabhair faoi deara go bhfuil gá le níos mó ná leictreon amháin chun an patrún cur isteach a nochtadh. Creidmheas íomhá: Dr. Tonomura agus Belsazar ó Wikimedia Commons, faoi cca-sa-3.0.

Is é sin le rá, má dhéanann tú tomhas a chinneann cén bealach a thógann an cáithnín, athraíonn tú toradh an chosáin a thógann an cáithnín! Maidir le cáithnín aonair, ní bheidh tú in ann a chinneadh ach an dóchúlacht go rachaidh sé trí scoilt 1, scoilt 2, nó tar éis cur isteach air féin chun dul tríd an dá rud. Teastaíonn líon mór staitisticí uait chun a thaispeáint cén chumraíocht ina bhfuil do shocrú i ndáiríre.

An tástáil Bell meicniúil chandamach do cháithníní casadh leath-shlánuimhir. Creidmheas íomhá: Maksim, úsáideoir Wikimedia Commons, faoi cheadúnas cca-sa-3.0.

Mar sin anois ligeann dúinn teacht ar ais chuig na fótóin atá fite fuaite. Nó, ar an ábhar sin, cáithníní neamhtheangacha. Cruthaíonn tú dhá cháithnín fite fuaite, áit a bhfuil suim iomlán a n-airíonna ar eolas agat ach ní cinn aonair iad. Is é an casadh an sampla is simplí - dhá fhótón a bheadh ​​ann (+1 agus -1) nó (-1 agus +1), bheadh ​​dhá leictreon (+ ½ agus -½) nó (-½ agus + ½) - agus tusa níl a fhios agam cé acu go dtí go dtomhaiseann tú é. In ionad scoilteanna, is féidir leat é a rith trí pholaraitheoir. Agus an toirt a thomhaiseann tú ceann, socraíonn tú an ceann eile. Is é sin le rá, tá a fhios agat láithreach.

Socrú turgnamh scriosán chandamach, ina ndéantar dhá cháithnín fite fuaite a scaradh agus a thomhas. Ní dhéanann aon athrú ar cháithnín amháin ag a cheann scríbe difear do thoradh an chinn eile. Creidmheas íomhá: úsáideoir Wikimedia Commons Patrick Edwin Moran, faoi cca-sa-3.0.

Tagann an “spookiness” as an bhfíric nach dtagann aon rud eile láithreach san fhisic. Is é c, luas an tsolais i bhfolús, an comhartha is gasta is féidir a tharchur. Ach is féidir leat an dá cháithnín fite fuaite seo a scaradh de réir méadair, ciliméadar, aonaid réalteolaíochta nó solasbhlianta, agus déanann ceann amháin staid an chinn eile a thomhas ar an toirt. Is cuma cé acu a ghluaiseann na cáithníní atá fite fuaite ar luas an tsolais nó nach bhfuil, bíodh siad gan mhais nó ná bíodh, bíodh siad fuinniúil nó ná bíodh, agus cibé an ndéanann tú sciath orthu ó fhótóin a sheoladh chuig a chéile nó nach bhfuil. Níl bealach éalaithe ann inar féidir leis an luas idirghníomhaíochta in aon fhráma tagartha déanamh suas dó. Ag deireadh na 1990idí, chinn turgnaimh a cuireadh ar bun chun na cáithníní seo a thomhas ar leithligh agus go comhuaineach, má tharchuirtear aon fhaisnéis idir an dá cháithnín, go gcaithfidh sí tarlú ar luasanna níos mó ná 10,000 uair níos mó ná c.

Teileachumarsáid chandamach, éifeacht (go hearráideach) a luadh mar thaisteal níos gasta ná mar a bhí éadrom. I ndáiríre, níl aon fhaisnéis á malartú níos gasta ná solas. Creidmheas íomhá: American Physical Society, trí http://www.csm.ornl.gov/SC99/Qwall.html.

Ar ndóigh, ní féidir leis sin tarlú! I ndáiríre, níl aon fhaisnéis á tarchur. Ní féidir leat cáithnín a thomhas in aon áit amháin agus é a úsáid chun aon rud a chur in iúl don cháithnín achar fada uaidh. Déanta na fírinne, ceapadh líon mór scéimeanna cliste chun iarracht a dhéanamh an t-airí dúlra seo a úsáid chun faisnéis a tharchur níos gasta ná solas, cruthaíodh i 1993 nach mbeadh sé indéanta riamh an fhaisnéis seo a aistriú go meicniúil. Tá cúis shimplí leis seo i ndáiríre:

  • Má thomhaiseann tú “cad é staid an cháithnín atá agam,” foghlaimíonn tú staid an cháithnín eile, ach níl aon rud is féidir le duine ar bith a dhéanamh leis an bhfaisnéis sin go dtí go sroicheann tú an cáithnín eile nó go sroicheann an cáithnín eile tú , agus caithfidh an chumarsáid sin tarlú ar luas an tsolais nó faoina bhun.
  • Má chuireann tú an cáithnín i bhfeidhm ina ionad sin caithfidh tú “a bheith sa riocht sonrach seo,” ní athraíonn sin staid an cháithnín atá fite fuaite. A mhalairt ar fad, briseann sé an ceangal i ndáiríre, mar sin ní fhoghlaimíonn tú fiú a bhfuil sa cháithnín eile.

Is fadhb fealsúnachta í do na réadaithe. Ciallaíonn sé más rud fíor, fisiceach é tonnfhaid cáithnín - nó tonnfhadú fite fuaite cáithníní iolracha - atá ag teacht chun cinn tríd na Cruinne, ach go dteastaíonn líon mór toimhdí gránna uaidh. Ní mór duit glacadh leis go bhfuil líon gan teorainn de réaltachtaí féideartha amuigh ansin agus nach bhfuilimid inár gcónaí ach ceann amháin, cé nach bhfuil aon fhianaise ann go bhfuil aon cheann eile ann. Más ionstraimitheoir * tú (atá níos éasca agus níos praiticiúla), níl an fhadhb fealsúnachta sin agat; ní ghlacann tú ach gur uirlis ríofa í an tonnfheidhmiú.

Rinne Stephen Weinberg, Laureate Nobel, comhbhunaitheoir an tSamhail Chaighdeánaigh agus fisiceoir teoiriciúil iontach ar roinnt cúiseanna, cur chuige an ionstraimitheora in Science News a dhíspreagadh le déanaí:

"Chomh gránna a shamhlú nach bhfuil aon eolas againn faoi rud ar bith amuigh ansin - ní féidir linn a rá ach cad a tharlaíonn nuair a dhéanaimid tomhas."

Ach beag beann ar do réamhchlaontachtaí fealsúnachta, oibríonn meicnic chandamach, agus cuireann an tonnfheidhm a chuireann cáithníní i mbaol ar chumas an cheangail a bhriseadh ar an toirt, fiú amháin thar achair chosmaí. Is é an t-aon rud meandarach atá ar eolas againn sa Cruinne, agus déanann sé sin an-speisialta go deimhin!

  • - Nochtadh: is ionstraimitheoir údar an phíosa seo, agus ceapann sé go gceadaíonn na réadaithe a dtuairim faoin gcaoi ar chóir don Cruinne oibriú chun a léirmhíniú ar an gcaoi a bhfuil sí ag obair a dhathú. Easaontaíonn réalaitheoirí.

Cuir isteach do chuid ceisteanna le haghaidh Iarr ar Ethan go startwithabang ag gmail dot com!

Bhí an post seo le feiceáil den chéad uair ag Forbes, agus tugann ár lucht tacaíochta Patreon saor in aisce duit é. Déan trácht ar ár bhfóram, & ceannaigh ár gcéad leabhar: Beyond The Galaxy!