Опыт Цайлингера. Окружающая среда как «наблюдатель»

Итак, экспериментально доказано, что факт обмена информацией со средой, или «наблюдения» заставляет частицы и более крупные объекты проявляться в «материальном» мире из изначальной «квантовой реальности».

Однако, «эхо» этой первичной реальности сохраняется в нашем материальном мире. И оно выражается в явлении квантовых корреляций, или «квантовой запутанности».

Наличие таких квантовых корреляций доказал опыт, проведенный в 1982 году французским физиком Аленом Аспе.

Аспе доказал, что факт наблюдения и измерения характеристик одной частицы может моментально «проявить» в нашем мире заранее неизвестные характеристики другой, «родственной» частицы.

Свойства этой частицы возникают, словно по взмаху волшебной палочки. Стоит только измерить ее «брата» – и в тот же миг частица возникает из «облака вероятностей», даже если она будет находиться на другом краю Вселенной.

В чем суть опыта? У фотона есть определенные характеристики, которые невозможно предсказать заранее, до наблюдения над ним.

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.

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!