Наступного року виповниться сторіччя того літа, коли німецький фізик-теоретик Вернер Гейзенберг шукав притулку від сінної лихоманки на острові Гельголанд у Північному морі. Там він зрозумів, як виразити дивовижні спектроскопічні спостереження атомів, за допомогою яких вони поглинають і випромінюють світло на чітко визначених характерних частотах, у математичній формі. Наставник Гейзенберга, датський фізик Нільс Бор, запропонував зрозуміти спектри, виходячи з припущення, що електрони атома можуть мати лише певну енергію, переходячи з одного енергетичного рівня на інший, випромінюючи або поглинаючи один «квант» світла з енергією пропорційно його частоті. Цю квантову гіпотезу для світла запропонував Альберт Ейнштейн у 1905 році, і Бор розвинув її в нову теорію атома – хоча й таку, яка не мала сенсу в класичних термінах.
Виразивши дозволені енергії цих «квантових стрибків» у вигляді матриці експериментально спостережуваних значень, Гейзенберг перетворив спеціальний, зародження квантової теорії в справжню квантову механіку. Його матрична алгебра означала, що неможливо одночасно знати як положення, так і імпульс частинки з довільною точністю. Цей «принцип невизначеності» свідчить про те, що квантова фізика наклала обмеження на знання, які ми можемо мати про атомний світ.
Бор, Гейзенберг та їхні співробітники в Копенгагені продовжували стверджувати, що це обмеження є фундаментальним. Справа не в тому, що ми приречені залишатися в невіданні про те, як саме йдуть справи, а в тому, що немає значущого «як справи», доки вони не будуть виміряні. Ця пропозиція викликала добродушну, але гостру суперечку між Бором і Ейнштейном, яка тривала більшу частину їх спільного життя. «Ейнштейн не міг піти на поступку. Це знищило б окремі, індивідуальні об’єкти, основні риси прийнятної картини світу», – пишуть Джон Хейлброн і Джим Беггот у своїй новій книзі. Квантова драма: Від дебатів Бора й Ейнштейна до загадки заплутаності. Бегготт, фізик і науковий письменник, та Хейлброн, історик науки, який помер у 2023 році, розповідають історію квантової механіки від її зародження до сьогоднішнього передового краю квантової інформаційної технології.
Ейнштейн не втомлювався вигадувати нові заперечення проти «копенгагенської» точки зору. На Солвеївській конференції 1930 року в Бельгії, яка зібрала провідних фізиків того часу, він поставив Бора перед парадоксальним уявним експериментом, пов’язаним із важкою коробкою, що висить на пружині, що містить фотон (який виривається) і нерухомий годинник. Бор дав відповідь на загадку, яка розвіяла багато сумнівів, але, здається, не задовольнила самого Бора. «Він хвилювався через це все своє життя», — кажуть Гейлброн і Бегготт. «Приблизний ескіз апарату був на його дошці в день його смерті».
Опозиція Ейнштейна викрила глибоко неінтуїтивну природу квантової механіки – найвідоміша в уявному експерименті, розробленому в 1935 році його молодшими колегами Борисом Подольським і Натаном Розеном. Цей «експеримент EPR [Ейнштейна–Подольського–Розена]» показав, що коли дві частинки взаємодіють, квантова механіка, здається, наполягає на тому, що після цього їхні властивості залишаються взаємозалежними, так що вимірювання викликає неможливу миттєву передачу сигналів між ними. Ервін Шредінгер, який поділяв антипатію Ейнштейна до копенгагенської точки зору, назвав цей ефект «заплутаністю».
На думку Ейнштейна, парадокс ЕПР можна було розв’язати, лише припустивши, що заплутані частинки весь час мали фіксовані властивості, хоча й такі, які були неспостережними і, отже, характеризувалися «прихованими змінними». Проблема полягала в тому, що інтерпретації Бора та Ейнштейна робили ідентичні експериментальні передбачення. Не маючи очевидного способу вирішення питання, воно було відкладено, і багато дослідників у 1940-х і 1950-х роках вважали такі «фундаментальні» питання безглуздими або навіть непристойними. Кого це хвилювало, коли квантова механіка так добре працювала на практиці? Це було ставлення, яке знаменито охарактеризував американський фізик Девід Мермін як «заткнись і обчисли», яке було особливо домінуючим у прагматичних США. Цікавитися такими проблемами може бути рівносильним кар’єрному самогубству. «Ви ніколи не отримаєте ступінь доктора філософії, якщо дозволите собі відволікатися на такі легковажності», — сказали Мерміну в Гарварді, згідно з книгою. Він зауважує, що «це був дуже нефілософський час».
Нобелівський лауреат Мюррей Гелл-Манн звинуватив Бора в тому, що він промив мізки поколінню фізиків, щоб вони подумали, що загадки квантової механіки вже давно розгадані.
У своїй книзі 1999 р Квантовий діалог, історик науки Мара Беллер звинуватив Бора та його колег у нав’язуванні своєї копенгагенської ортодоксії та маргіналізації або висміюванні альтернативних інтерпретацій, таких як «пілотні хвилі» Девіда Бома та «універсальна хвильова функція» Г’ю Еверетта, також відома як інтерпретація квантової механіки «багатьох світів». Нобелівський лауреат Мюррей Гелл-Манн звинуватив Бора в тому, що він промив мізки поколінню фізиків, щоб вони подумали, що загадки квантової механіки вже давно розв’язані. Але Гейлброн і Бегготт показують, що справедливіше покласти провину на апатію спільноти в цілому. Як сказав Поль Дірак про метафізичні головоломки теорії: «Багато людей живуть довгим і плідним життям, ніколи не турбуючись [про них]».
Тридцять років «проти вимірювання»
Однак це ставлення почало змінюватися в 1964 році, коли Північноірландський фізик Джон Белл знайшли спосіб відрізнити так звані моделі прихованих змінних від квантової механіки без надмірностей. Все, що для цього потрібно було серйозно подумати: «У нерівності Белла не було нічого, чого б не знали засновники квантової теорії», — кажуть автори.
За іронією долі, Белл придумав свій знаменитий тест, тому що хотів знайти недолік у квантовій механіці Бора. Так зробив перший експериментальний дослідник Джон Клаузер, який працював зі Стюартом Фрідманом з Каліфорнійського університету в Берклі. Проте цей експеримент і багато інших, проведених пізніше, безпомилково підтвердили лише квантову механіку та виключили будь-які приховані змінні – принаймні ті, які застосовуються локально щоб призначити кожній частинці фіксовані властивості в заданому положенні перед вимірюванням. (Це не означає, що Бор правий, хоча здається майже неможливим врятувати позицію Ейнштейна.) У книзі чудово розповідається про відродження інтересу до квантових основ, яке стало результатом роботи Белла та Клаузера, зокрема за участю колеги Клаузера 2022 року. Нобелівські лауреати Антон Цайлінгер і Ален Аспект. Далеко від пустого філософствування, такі дослідження зараз спираються на такі технології, як квантові обчислення та квантова криптографія.
Квантова драма розповідає складну історію з широким акторським складом. Хоча автори іноді вимагають багато від своїх читачів, я ніколи не читав кращого викладу: збалансованого, авторитетного та приправленого елегантним дотепом. Описуючи подорож до Японії кількома ранніми квантовими піонерами, Хейлброн і Беггот описують, як під час прогулянки повз пагоду «Гейзенберг спонтанно піднявся на неї і, стоячи на самій її вершині (ширина ∆q) на одній нозі під завиваючим вітром, щасливо підтримував невизначеність ∆p, надто малу, щоб збити його».
Ця книга не буде всім для всіх. Як і в попередній книзі Хейлброна Нільс Бор: дуже короткий вступ, її опис атома Бора є настільки технічним, що майже недоступний для всіх, крім спеціалістів, створюючи величезну перешкоду на такому початку книги. І бувають інші випадки, як, наприклад, в описах тестів Белла, де серед деталей хочеться стислого підсумку якісного значення. Часом читач отримує серію коментарів від експертів без особливих вказівок на те, як орієнтуватися в їхніх суперечностях.
Але якщо це робить книгу часом складною для звичайного читача, винагорода за наполегливість є значною. Як автор популярного опису квантової механіки, я вагаюся пропонувати залишити такі зусилля осторонь на користь цього більш значного тому, але я б, звичайно, рекомендував ставитися до всіх таких звітів з обережністю, доки ви не прочитаєте це.
- 2024 Oxford University Press 352 pp £25hb
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/entangled-entities-bohr-einstein-and-the-battle-over-quantum-fundamentals/
- : має
- :є
- : ні
- :де
- $UP
- 160
- 1930
- 1999
- 2022
- 2023
- a
- МЕНЮ
- поглинається
- прийнятний
- За
- рахунки
- Рахунки
- точність
- обвинувачений
- ВСІ
- дозволяти
- тільки
- по
- Також
- альтернатива
- хоча
- американська
- серед
- an
- та
- Інший
- будь-який
- апатія
- Вершина
- Застосовувати
- довільний
- ЕСТЬ
- сперечатися
- аргумент
- AS
- aside
- зовнішній вигляд
- припущення
- At
- атом
- атомний
- відношення
- автор
- authors
- збалансований
- Бій
- BE
- оскільки
- ставати
- було
- перед тим
- почалася
- буття
- Бельгія
- Дзвін
- Берклі
- Краще
- між
- книга
- Борис
- обидва
- Box
- приніс
- але
- by
- Каліфорнія
- прийшов
- CAN
- кар'єра
- carried
- обережність
- знаменитий
- столітній
- звичайно
- складні
- зміна
- характеристика
- характеризується
- стягується
- клацання
- Піднявся
- годинник
- співробітники
- колеги
- COM
- коментарі
- співтовариство
- комплекс
- обчислення
- Проводити
- конференція
- значний
- може
- створення
- криптографія
- різання
- датський
- Девід
- день
- Днів
- дебати
- дебати
- вважається
- глибоко
- Попит
- описувати
- описують
- description
- деталі
- розвиненою
- розробив
- DID
- померлий
- розрізняти
- робить
- домінуючий
- Приречений
- сумніви
- кожен
- Раніше
- Рано
- край
- ефект
- зусилля
- Einstein
- електрони
- енергія
- заплутаність
- юридичні особи
- істотний
- Навіть
- НІКОЛИ
- точно
- експеримент
- експериментальний
- experts
- піддаватися
- експрес
- висловлюючи
- справедливішим
- знаменитий
- хвацько
- далеко
- fellow
- розібрався
- знайти
- Перший
- фіксованою
- недолік
- потім
- ніжка
- для
- форма
- чудовий
- Підвалини
- засновники
- вільновідпущенник
- частота
- від
- плідний
- фундаментальний
- Основи
- Загальне
- покоління
- справжній
- німецька
- отримати
- даний
- дає
- великий
- було
- Гарвард
- Мати
- має
- he
- важкий
- її
- прихований
- Високий
- його
- сам
- його
- історія
- Як
- How To
- Однак
- HTML
- HTTPS
- перешкода
- i
- однаковий
- if
- зображення
- мається на увазі
- накладений
- накладення
- неможливе
- in
- початок
- індикація
- індивідуальний
- нерівність
- інформація
- інформаційна технологія
- інтерес
- інтерпретація
- в
- за участю
- ірландський
- острів
- питання
- питання
- IT
- ЙОГО
- Japan
- Джим
- Джон
- JPG
- Знати
- знання
- відомий
- великий
- пізніше
- лежати
- провідний
- найменш
- догляд
- рівень
- життя
- термін
- світло
- рамки
- жити
- Місце проживання
- Довго
- серія
- made
- підтримується
- зробити
- РОБОТИ
- багато
- Мара
- математичний
- Матриця
- макс-ширина
- Може..
- me
- значити
- сенс
- значущим
- вимір
- механіка
- наставник
- Моделі
- Імпульс
- більше
- найбільш
- багато
- Мюррей
- Названий
- зародження
- Натан
- природа
- Переміщення
- майже
- необхідний
- ніколи
- Нові
- немає
- На північ
- нічого
- зараз
- заперечень
- об'єкти
- Очевидний
- раз
- of
- on
- один раз
- ONE
- ті,
- тільки
- відкрити
- опозиція
- or
- Інше
- інші
- з
- над
- Оксфорд
- Оксфордський університет
- Парадокс
- приватність
- особливо
- Минуле
- Пол
- Люди
- наполегливість
- людина
- Вчений ступінь
- явище
- фізичний
- фізик
- Фізика
- Світ фізики
- картина
- піонери
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- безглуздо
- положення
- володіти
- це можливо
- практика
- прагматичний
- Прогнози
- press
- Проблема
- Вироблений
- властивості
- запропонований
- головоломка
- Пазли
- якісний
- Квантовий
- квантові обчислення
- квантова криптографія
- квантове заплутування
- квантова інформація
- Квантова механіка
- квантова фізика
- питання
- питань
- швидше
- Читати
- читач
- читачі
- реальний
- Реальність
- визнаний
- рекомендувати
- залишатися
- залишається
- Дослідники
- рішення
- вирішене
- відповідь
- REST
- обмеження
- право
- правила
- s
- Зазначений
- Незадоволений
- say
- наука
- SEA
- здавалося
- Здається,
- бачить
- сенс
- окремий
- серйозний
- комплект
- кілька
- загальні
- Короткий
- Показувати
- показав
- одночасно
- з
- один
- невеликий
- So
- деякі
- іноді
- шукати
- викликало
- Фахівці
- конкретний
- весна
- становище
- Як і раніше
- Історія
- Стюарт
- Дослідження
- істотний
- такі
- пропонувати
- самогубство
- РЕЗЮМЕ
- літо
- Підтриманий
- взяття
- технічний
- Технології
- Технологія
- сказати
- розповідає
- terms
- тест
- Тести
- Що
- Команда
- їх
- Їх
- теоретичний
- теорія
- Там.
- Ці
- вони
- речі
- Мислення
- це
- ті
- думка
- слайдами
- Таким чином
- times
- втомлений
- до
- сьогоднішній
- разом
- сказав
- занадто
- перетворений
- лікування
- подорож
- правда
- два
- Невизначеність
- зрозуміла
- університет
- Університет Каліфорнії
- до
- us
- Цінності
- величезний
- дуже
- вид
- обсяг
- ходити
- хотів
- було
- шлях..
- we
- ДОБРЕ
- добре визначений
- пішов
- були
- коли
- який
- в той час як
- У той час як
- ВООЗ
- ширина
- вітер
- з
- без
- Work
- працював
- робочий
- світ
- турбуватися
- б
- запис
- письменник
- рік
- років
- ще
- Ти
- молодший
- себе
- зефірнет