На тему квантовой запутанности и парадокса Эйнштейна — Подольского — Розена популяризаторами написано море статей. При этом ни один популяризатор так и не объяснил простым языком без применения сложных специальных терминов суть этого явления.
Уже ни у кого не вызывает удивления, что элементарная частица, например электрон, не может делить с другой подобной частицей одно и то же квантовое состояние, то есть один и тот же набор параметров. Можно перечислить параметры, которыми парные частицы могут обладать.
Масса, электрический заряд, спин, магнитный момент, скорость, импульс, энергия, метрические координаты.
Частицы «одного происхождения», как рассуждая о парадоксе назвал их Эйнштейн, обладают некоторой особенностью и отличием от частиц разного происхождения. Если результатом некоторого процесса оказалось рождение двух частиц, то эти частицы обязаны иметь полярные отличия. Эксперименты позволяют получить в определённых условиях электрон-позитронные пары из электромагнитного излучения сформированного специальным образом. В других экспериментах это могут быть фотоны (кванты электромагнитного излучения). Реальных экспериментов с другими частицами пока не выполнялось.
Рассмотрим появление электрона и позитрона. Возникшие частицы имеют численно одинаковый, но противоположный по знаку заряд, противоположно направленный спин. У одной частицы из пары магнитный момент совпадает с направлением спина, а у другой противоположен спину. Импульс частиц направлен противоположно. В каждый момент времени эти частицы имеют координаты симметричные относительно точки рождения частиц.
Мы перечислили четыре параметра, которые для частиц одного происхождения противоположны. Перечень параметров можно было бы продолжить, но нам достаточно перечисленных.
В среде Медиосо все эти параметры определяются параметрами среды, значением различных потенциалов для каждой частицы. Мы можем измерить значение параметров для электрона, соответственно узнаем, каковы были значения этих параметров для парного позитрона до проведения измерений. После проведения измерений частицы перестают быть частицами одного происхождения. Тем не менее даже когда мы рассматриваем электрон уже улетевший от точки рождения на километр, мы знаем параметры позитрона улетевшего на километр в противоположном направлении, и находящийся в двух километрах от нас, пусть и для момента до проведения измерений. Эти параметры не могли быть другими.
На практике это свойство парно рождающихся частиц уже используется в создании защищённых каналов связи.
Представим себе, что частиц рождается несколько. Оба вида частиц мы направляем по двум каналам, доступ к выходам которых есть у некоторого оператора (может быть и автоматического). Сам процесс генерации частиц мы делаем модулированным (пусть это будут периодические импульсы генерации соответствующие сигналам азбуки Морзе).
Нас беспокоит возможность перехвата наших сообщений злоумышленником. Если злоумышленник начал получать наши сигналы из одного канала, количество частиц на приёмной стороне оказалось различным, а сравнение их параметров (в среднем на любой короткий интервал времени) покажет отличие в состоянии частиц по двум каналам. Полезный сигнал оператор получает при идентичности этого сигнала в каналах. Оператор по открытому каналу сообщает о перехвате передачи и просит её прекратить. Каждая следующая попытка передачи сопровождается аналогичным контролем.
Периодическое сравнение параметров сигнала по двум каналам позволяет определить факт вторжения в канал связи.
Можно ли такую передачу организовать другим способом? Можно. Можно передавать кванты электромагнитного поля — фотоны.
В чём отличие от обычной оптической линии связи?
В обычной линии связи носителей сигнала так много, что убыль некоторого их количества не может быть замечена оператором. В нашем случае частиц или фотонов всего несколько, и разбаланс по каналам будет сразу заметен.
Никакой фантастики, ничего удивительного.
Но парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена говорит о том, что для спутанных частиц существует нелокальная связь, когда изменение параметров одной частицы изменяет параметры другой.
Подобно тому, как это делалось при рассмотрении эффекта инерции, для частиц можно определить интерфейсные элементы (то с чем взаимодействует исследователь, что он посредством приборов может видеть) и фракционные элементы. Фракционные элементы изменяются не моментально, а по мере распространения изменений по фракции. На некотором малом интервале продолжительности спин и магнитный момент частиц не получают полной независимости. Частицы ведут себя практически так, как это было до начала их разделения. Любое изменение спина или магнитного момента одной частицы тут же вызывает противоположное изменение этих параметров у другой частицы, как будто они ещё представляют единое целое.
Буквально через несколько мгновений изменение распространяется по фракциям, возникает разделение не только интерфейсных частей частиц, но и принадлежащих им частей фракций. Всё, запутанности больше нет.
Сколько длятся эти несколько мгновений?
Это зависит от многих факторов, но период этот очень мал. Процесс рождения пар сопровождается наличием высоких значений потенциала электрической фракции. Как и в случае с гравитацией происходит изменение масштабов длин и длительностей, но по более сложной зависимости (потенциалы переменные). Наблюдатель видит переходное состояние частиц, когда метрические параметры уже приняли для него ощутимое значение (метрическая фракция не передаёт взаимодействий и изменения в ней видны моментально), а материальные параметры (значения потенциалов электрической, гравитационной и кинетической фракции) находятся в процессе стабилизации. Если не считать непривычности такого хода событий с точки зрения макромира, ничего сверх естественного в этом нет. Попытки найти нарушение причинности или законов сохранения к успеху не приведут.
Таким образом запутанность даёт нам два эффекта.
- Полная зеркальность возникающих из одного процесса частиц.
- Взаимосвязь параметров частиц до момента их полного разделения.
Первый эффект может наблюдаться настолько долго, насколько долго внешние факторы его не нарушат.
Второй эффект наблюдается только на начальном этапе пространственного разделения парных частиц. Говорить о том, что частица может принять параметры своей пары на любом расстоянии от места рождения не приходится.
В модели Медиосо вероятностные процессы существуют, в области микрочастиц их можно применять для оценки условных метрических величин. Само же явление запутанности или спутанности можно описывать вероятностными процессами ввиду сложности определения параметров среды в области рождения пар.
Теперь читая в наукообразных статьях о коллапсе функции вероятности для спутанных частиц при измерении параметров одной из них, вы можете совершенно определённо понять о чём идёт речь.
