Физика без мистики

Недавно на просторах интернета мне встретилось утверждение, что Эрвин Шредингер вовсе не вводил понятие квантовой запутанности, а приписывать это ему - историческая ошибка. Утверждение показалось мне странным. Ведь практически в любом рассказе об истории квантовой механики появление самого термина "entanglement" связывают именно со Шредингером. Но здесь есть интересный нюанс. Если поставить вопрос "кто придумал квантовую запутанность?", простого ответа действительно не получится. Попробуем разобраться, откуда вообще взялась эта идея и что именно сделал Шредингер. Начнем с важного различия. Шредингер...

В предыдущей статье мы дошли до электрослабой теории. Физики выяснили, что электромагнитное и слабое взаимодействия можно описывать единой калибровочной структурой: SU(2)_L × U(1)_Y Из нее возникают поля, связанные с фотоном, W⁺, W⁻ и Z. Но здесь теория сталкивается с проблемой. Фотон не имеет массы. W и Z, напротив, чрезвычайно тяжелые: m_Wc² ≈ 80 ГэВ m_Zc² ≈ 91 ГэВ Можно было бы просто вписать эти массы в уравнения. Но тогда разрушалась бы именно та калибровочная структура, которая делает теорию согласованной и позволяет контролировать ее поведение при высоких энергиях. Требовался способ получить массивные W и Z, сохранив фундаментальную структуру теории и оставив фотон безмассовым...

В предыдущей статье мы разобрались, почему в современном описании бета-распада появляется виртуальный W-бозон и почему нейтрону вовсе не нужно где-то находить 80 ГэВ энергии для его "создания". Но отсюда возникает естественный вопрос. Зачем вообще понадобился W? Бета-распад был известен задолго до открытия W- и Z-бозонов. Более того, Энрико Ферми еще в 1934 году построил теорию, которая довольно хорошо описывала этот процесс. Зачем физики спустя несколько десятилетий заменили простое взаимодействие Ферми гораздо более сложной теорией с новыми полями, массивными W- и Z-бозонами, калибровочной симметрией...

В предыдущих статьях мы дошли от возникновения квантовой механики до квантовой запутанности. Но остался вопрос, без которого трудно понять современную физику элементарных частиц. Что физики вообще называют "частицей"? В школьной механике все просто. Частица - маленький объект, имеющий положение, скорость, импульс и массу. Он движется по некоторой траектории и взаимодействует с другими объектами. В квантовой механике картина становится сложнее. Частица описывается квантовым состоянием, а вместо определенной классической траектории теория обычно дает вероятности результатов измерений. Но в физике высоких энергий происходит еще один переход...

Квантовая запутанность - одно из самых известных и одновременно наиболее неправильно понимаемых явлений квантовой механики. В популярном изложении две запутанные частицы иногда превращаются почти в мистические объекты, которые "чувствуют друг друга на любом расстоянии", "мгновенно обмениваются информацией" или вообще существуют "вне пространства и времени". Но встречается и противоположная крайность: запутанность объявляют математической выдумкой, обычной суперпозицией или просто следствием нашего незнания истинного состояния частиц. На самом деле для понимания явления не требуется ни то, ни другое...