Что же такое на самом деле — явление квантовой запутанности? Вот как описывает это явление энциклопедия Рувики.
Ква́нтовая запу́танность[1][2] — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Например, можно получить пару фотонов, находящихся в запутанном состоянии, и тогда если при измерении спина первой частицы её спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот.
Такая взаимозависимость сохраняется, даже если эти объекты разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий. Измерение параметра одной частицы сопровождается мгновенным (быстрее скорости света[3]) прекращением запутанного состояния другой, что может находиться в логическом противоречии с принципом локальности, но при этом информация не передаётся и теория относительности не нарушается.
Попробую разобрать это объяснение и в процессе найти такую аналогию, которая сходу бы давала понимание самой сути явления.
Итак, приступим. Первое, о чём сообщается, что явление это квантовомеханическое, то есть не подчиняется законам классической механики. Далее говорится о том, что в этом состоянии квантовые «характеристики» частицы оказываются взаимозависимыми. Приводится пример и объясняется, что подразумевается под словом «взаимозависимость». И вот тут, как я думаю, в этом слове – взаимозависимость, кроется тот подводный камень, который сбивает с пути понимания этого явления. Дело в том, что в обычной жизни под словом «взаимозависимость» предполагается какое-то взаимодействие зависимых объектов, причём такое взаимодействие не может распространяться в пространстве быстрее скорости света. Например, взаимодействие планеты Земля и звезды Солнце происходит посредством гравитационного поля со скоростью света. А поскольку в описании явления указывается, что
взаимозависимость сохраняется, даже если эти объекты разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий
, и
измерение параметра одной частицы сопровождается мгновенным (быстрее скорости света[3]) прекращением запутанного состояния другой
, то такое явление становится трудным для понимания, возникает противоречие с тем, что нам уже известно об окружающем нас мире. Конечно, во-первых, явление не подчиняется законам классической физики, а во-вторых, наверное, мы ещё не всё знаем о законах нашей вселенной.
А что, если заменить слово ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ на слово СИНХРОНИЗАЦИЯ. Небольшое отступление. Есть такое явление — «спонтанная синхронизация». Выглядит это так: на подвижной базе закреплены метрономы, запущенные асинхронно. Постепенно метрономы вовлекают в колебательное движение подвижную базу и посредством этой базы взаимодействуют друг с другом. В результате такого взаимодействия метрономов с базой и друг с другом посредством базы происходит синхронизация метрономов. Не лишним будет упомянуть и о роли вероятности в квантовом мире. Всё происходящее в нём носит вероятностный характер, это значит, что до измерения у частицы нет ни строго определённого положения в пространстве, ни строго определённого состояния, а есть лишь ВЕРОЯТНОСТЬ нахождения её в определённой области пространства, в определённом состоянии и т. д. То есть недостаточно заменить одно слово, поскольку нельзя говорить о синхронизации квантовых состояний в момент «запутывания», потому что эти состояния в этот момент не определены. Но если представить, что наши метрономы не совсем обычные, а эдакие «метрономы вероятности», которые определяют «волны (колебания?) вероятностей», то можно заменить в нашем определении слова «квантовые состояния двух или большего числа частиц» на «волны (колебания?) вероятности квантовых состояний». Причём наши «метрономы вероятности» должны синхронизироваться в противофазе (подъём одной волны соответствует спаду другой), поскольку спиральности при измерении оказываются противоположными.
Вот что получилось в итоге: ква́нтовая запу́танность — квантовомеханическое явление, при котором волны (колебания?) вероятности квантовых состояний двух или большего числа объектов оказываются синхронизированными в противофазе в результате спонтанной синхронизации. Такое объяснение исключает взаимозависимость, которая сохраняется, даже если запутанные объекты разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий. А измерением параметра одной из частиц мы просто сбиваем их синхронизацию. Как если бы мы взяли пару идущих в унисон часов и на какое-то время остановили одни из них (измеряемая частица). А поскольку их волны (колебания?) вероятности квантовых состояний синхронизировались в противофазе и вероятность с положительной спиральностью уже реализовалась — в измеренной частице, то второй частичке остаётся только вероятность, где её спиральность при измерении всегда отрицательна.
Вернёмся к примеру из классической физики — спонтанной синхронизации. В нём маятники взаимодействовали друг с другом при помощи подвижной базы. А в случае с запутанными частицами, что выступает посредником? Посредством чего происходит синхронизация вероятностей? И так ли всё на самом деле? Думаю, что это прекрасная тема для следующей статьи.
