Вы думали, что квантовая механика была странной: проверьте запутанное время

Фото Алана Левина/Flickr

Летом 1935 года физики Альберт Эйнштейн и Эрвин Шредингер вели богатую, многогранную и иногда раздражительную переписку о последствиях новой теории квантовой механики. В центре их беспокойства было то, что Шредингер позже назвал запутанностью : неспособность описать две квантовые системы или частицы независимо друг от друга после того, как они взаимодействовали.

До самой смерти Эйнштейн оставался убежденным, что запутанность показывает неполноту квантовой механики. Шредингер думал, что запутанность была определяющей чертой новой физики, но это не означало, что он воспринимал ее легкомысленно. «Конечно, я знаю, как математически работает фокус-покус, — писал он Эйнштейну 13 июля 1935 г. — Но мне не нравится такая теория». побочный результат борьбы за то, чтобы сформулировать то, что беспокоило пару.

Проблема в том, что запутанность нарушает то, как должен работать мир. Информация не может двигаться быстрее скорости света, например. Но в статье 1935 года Эйнштейн и его соавторы показали, как запутанность приводит к тому, что сейчас называется квантовой нелокальностью , жуткой связи, которая, по-видимому, существует между запутанными частицами. Если две квантовые системы встречаются, а затем расходятся даже на расстоянии тысяч световых лет, становится невозможным измерить характеристики одной системы (такие как ее положение, импульс и полярность) без мгновенно переводит другого в соответствующее состояние.

До сегодняшнего дня в большинстве экспериментов проверялась запутанность через пространственные промежутки. Предполагается, что «нелокальная» часть квантовой нелокальности относится к запутанности свойств в пространстве . Но что, если запутывание также происходит через времени ? Существует ли такая вещь, как временная нелокальность?

Ответ, как оказалось, да. Как раз тогда, когда вы думали, что квантовая механика не может быть еще более странной, группа физиков из Еврейского университета в Иерусалиме сообщила в 2013 году, что они успешно запутали фотоны, которые никогда не сосуществовали. Предыдущие эксперименты с использованием техники, называемой «обмен запутанностью», уже показали квантовые корреляции во времени, задержав измерение одной из сосуществующих запутанных частиц; но Эли Мегидиш и его сотрудники были первыми, кто продемонстрировал запутанность между фотонами, продолжительность жизни которых не перекрывалась. 0003 вообще .

Вот как они это сделали. Сначала они создали запутанную пару фотонов «1-2» (этап I на диаграмме ниже). Вскоре после этого они измерили поляризацию фотона 1 (свойство, описывающее направление колебаний света) — тем самым «убив» его (шаг II). Фотон 2 был отправлен в погоню за дикими гусями, в то время как была создана новая запутанная пара «3-4» (шаг III). Затем фотон 3 был измерен вместе с блуждающим фотоном 2 таким образом, что отношение запутанности было «переставлено» со старых пар («1-2» и «3-4») на новую комбинацию «2-3» ( шаг IV). Некоторое время спустя (шаг V) измеряется поляризация единственного выжившего фотона 4, и результаты сравниваются с результатами давно мертвого фотона 1 (на шаге II).

Результат? Данные показали существование квантовых корреляций между «временно нелокальными» фотонами 1 и 4. То есть запутывание может происходить в двух квантовых системах, которые никогда не сосуществовали.

Что это может значить? На первый взгляд , это кажется столь же тревожным, как и утверждение о том, что полярность звездного света в далеком прошлом — скажем, более чем в два раза больше времени жизни Земли — тем не менее повлияла на полярность звездного света, попадающего в ваш любительский телескоп этой зимой. Еще более причудливо: может быть, это означает, что измерения, проведенные вашим глазом по звездному свету, падающему через ваш телескоп этой зимой, каким-то образом определили полярность фотонов более чем на 9 градусов.миллиард лет.

Чтобы этот сценарий не показался вам слишком диковинным, Мегидиш и его коллеги не могут устоять перед предположениями о возможных и довольно жутких интерпретациях их результатов. Возможно, измерение поляризации фотона 1 на шаге II каким-то образом управляет будущей поляризацией 4, или измерение поляризации фотона 4 на шаге V каким-то образом переписывает прошлое поляризационное состояние фотона 1. Как в прямом, так и в обратном направлении квантовая корреляции охватывают причинную пустоту между смертью одного фотона и рождением другого.

Одна ложка теории относительности помогает уменьшить жуткость. Развивая свою специальную теорию относительности, Эйнштейн низверг понятие одновременности с его ньютоновского пьедестала. Как следствие, одновременность превратилась из абсолютного свойства в относительное свойство. Для Вселенной нет единого хронометриста; точно , когда что-то происходит, зависит от вашего точного местоположения относительно того, что вы наблюдаете, известного как ваше система отсчета . Таким образом, ключ к тому, чтобы избежать странного каузального поведения ( управляет будущим или переписывает прошлое) в случаях временного разделения, заключается в признании того, что определение событий как «одновременных» не имеет большого метафизического веса. Это только специфическое для фрейма свойство, выбор среди множества альтернативных, но равно жизнеспособных — вопрос условности или ведения учета.

Урок напрямую переносится как на пространственную, так и на временную квантовую нелокальность. Загадки относительно запутанных пар частиц сводятся к разногласиям по поводу маркировки, вызванным теорией относительности. Эйнштейн показал, что никакая последовательность событий может быть метафизически привилегированной – может считаться более реальной – чем любая другая. Только приняв это понимание, можно продвинуться в решении таких квантовых головоломок.

Различные системы отсчета в эксперименте Еврейского университета (лабораторная система отсчета, система фотона 1, система фотона 4 и т. д.) имеют, так сказать, своих «историков». Хотя эти историки не согласны с тем, как все происходило, ни один из них не может претендовать на истину. В соответствии с этой пространственно-временной точкой зрения внутри каждого из них разворачивается разная последовательность событий. Ясно поэтому, что любая попытка приписать специфическим фреймам свойства вообще или привязать общие свойства к одному конкретному фрейму вызовет споры среди историков. Но вот в чем дело: хотя могут возникнуть законные разногласия по поводу того, какие свойства каким частицам и когда следует приписывать, не должно быть разногласий по поводу самих существование этих свойств, частиц и событий.

Эти открытия вбивают еще один клин между нашей любимой классической интуицией и эмпирическими реалиями квантовой механики. Как и в случае Шредингера и его современников, научный прогресс будет включать в себя исследование ограниченности некоторых метафизических взглядов. Кот Шрёдингера, полуживой и полумертвый, был создан, чтобы проиллюстрировать, как запутанность систем приводит к макроскопическим явлениям, которые бросают вызов нашим представлениям.0003 обычное понимание отношений между предметами и их свойствами: такой организм, как кошка, либо мертв, либо жив. Там нет золотой середины.

Большинство современных философских представлений об отношениях между объектами и их свойствами охватывают запутанность исключительно с точки зрения пространственной нелокальности. Но еще предстоит проделать значительную работу по включению временной нелокальности — не только в дискуссии об объектах и ​​свойствах, но и в дебатах о материальном составе (например, об отношении между куском глины и статуей, которую он образует), и об отношениях часть-целое. (например, как рука относится к конечности или конечность к человеку). Например, «загадка» того, как части соответствуют общему целому, предполагает четкие пространственные границы между лежащими в основе компонентами, однако пространственная нелокальность предостерегает от такого взгляда. Временная нелокальность еще более усложняет эту картину: как можно описать сущность, составные части которой даже не сосуществуют?

Понимание природы запутанности иногда может быть неудобным проектом. Неясно, какая содержательная метафизика может появиться в результате тщательного изучения новых увлекательных исследований, проведенных такими физиками, как Мегидиш и другие. В письме к Эйнштейну Шредингер иронично замечает (прибегая к странной метафоре): «Такое ощущение, что именно самые важные утверждения новой теории действительно можно втиснуть в эти испанские сапоги — но только с трудом». Мы не можем позволить себе игнорировать пространственные или темпоральная нелокальность в метафизике будущего: подойдут ли сапоги или нет, нам придется их надеть.

Эта идея стала возможной благодаря поддержке гранта от Templeton Religion Trust для Aeon. Мнения, выраженные в этой публикации, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают взгляды Templeton Religion Trust.

Спонсоры Aeon Magazine не участвуют в принятии редакционных решений, включая ввод в эксплуатацию или утверждение контента.

17.12.25, Баумгартен и др., ред., Запутанные истории

• Рецензировано:
• Тамар Рон Марвин
• [email protected]

Основополагающий период академической иудаики сохраняет всепроникающее влияние на современные исследования в области средневековья, в частности, в его концептуализации различных культурных сфер ашкеназов и сефарадов и в его фокусе на одиннадцатом и двенадцатом веках — эпохе Раши и Маймонид. Современная наука добилась значительных успехов в проблематизации и реконфигурации этих геовременных парадигм, отмечая более богатые модели внутри- и межкультурных контактов, представляя более сложные региональные сети и диверсифицируя типы изучаемых текстов. В то же время внимание ученых обратилось к годам по обе стороны от центрального Средневековья, ранее считавшимся эпигоническими — в случае раннего средневековья, эпигоническими по отношению к творческому периоду раввинистического культурного производства; а в случае с тринадцатого по пятнадцатый век — эпигонским по отношению к социально-политическим и культурным образцам, установившимся во время демографического сдвига еврейской жизни на латинский Запад. Согласно этой точке зрения, тринадцатый век представляет собой узнаваемый поворотный момент, но от терпимости к распаду; от созидания к реакции.

Излишне говорить, что эта более ранняя точка зрения, сформулированная вопреки требованиям поздней современности, была существенно пересмотрена, и появилось множество важных исследований по предметам тринадцатого века, многие из которых были сосредоточены на еврейско-христианских отношениях в связи с изменением христианского понимания иудаизма.

Том разделен на три раздела: «Интеллектуальные сообщества и взаимодействия в долгом тринадцатом веке», «Светские и религиозные власти» и «Переводы и передача текстов и знаний». Эти три группы запутанности сами по себе являются интерпретативными, предлагая подходящую основу для изучения культурного взаимодействия в рассматриваемый период времени.