Рекламный блок.

Швейцарские ученые опровергли Эйнштейна: они передали информацию быстрее скорости света

http://newsru.com/world/14aug2008/swiss_ray.html

время публикации: 16:14
последнее обновление: 16:14

Швейцарские исследователи из Университета Женевы провели эксперимент, в котором информация передавалась быстрее скорости света, тем самым опровергнув Альберта Эйнштейна

Ученые изучали так называемую "квантовую запутанность" - явление, при котором квантовое состояние частиц должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если частицы разнесены в пространстве, сообщает Полит.ру со ссылкой на журнал Nature. Вследствие этого явления возникают корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами частиц. До сих пор неизвестно, что же в действительности происходит во время квантового запутывания.

- Квантовая запутанность и почему ее не любил Эйнштейн (СПРАВКА)

Запутанные частицы отличаются от обычных тем, что ряд их характеристик находятся в зависимости между собой. Например, спин фотона может принимать всего два значения: единица и минус единица. Квантовая механика утверждает, что если одновременно измерить спины запутанных частиц, то один всегда окажется единицей, а другой - минус единицей. При этом теория не накладывает ограничение на скорость взаимодействия частиц и не объясняет его механизмы.

В новом эксперименте ученые "запутали" два фотона, затем разделили их и послали по оптоволоконному кабелю из Женевы в две разные деревни - Сатиньи и Жюсси, расположенные в 18 километрах друг от друга. Во время прохождения пути у фотонов измеряли их "цвет" (длину волны). В соответствии с представлениями квантовой механики, "цвет" менялся. Необычным оказалось то, что характеристики обеих частиц менялись одновременно, словно каждый фотон мог "чувствовать" поведение другого.

Расчеты показали, что гипотетический фактор, согласующий характеристики фотонов, должен был двигаться со скоростью, в 100 тысяч раз превышающей скорость света. По мнению авторов работы, "физики должны принять, что в природе существует такая возможность и разработать соответствующие модели". Возможно также, что фотоны приобрели одну и ту же информацию до того, как покинули Женеву, но измерения ученых свидетельствуют, что это не так.

По словам физиков, возможность передачи информации со скоростью, превышающей скорость света, не противоречит квантовой теории, но механизм этого явления еще должен быть выяснен.

Согласно теории относительности, скорость любого процесса в природе не превосходит скорости света, и за время измерения фотоны не успевают повлиять друг на друга. Запутанные фотоны должны вести себя как независимые частицы, но многочисленные измерения показали, что параметры все равно остаются взаимосвязаны.

Квантовая запутанность и почему ее не любил Эйнштейн (СПРАВКА)

"Квантовая запутанность" (англ. Entanglement) - квантовомеханическое явление, при котором квантовое состояние двух или большего количества объектов должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если отдельные объекты разнесены в пространстве.

Вследствие этого возникают корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами объектов. Например, можно приготовить две частицы, находящиеся в едином квантовом состоянии так, что когда одна частица наблюдается в состоянии со спином, направленным вверх, то спин другой оказывается направленным вниз, и наоборот, и это несмотря на то, что согласно квантовой механике, предсказать, какие фактически каждый раз получатся направления, невозможно.

Иными словами, создаётся впечатление, что измерения, проводимые над одной системой, оказывают мгновенное воздействие на запутанную с ней. Однако то, что понимается под информацией в классическом смысле, всё-таки не может быть передано через запутанность быстрее, чем со скоростью света.

Раньше исходный термин "entanglement" переводился противоположно по смыслу - как запу́танность, но смысл слова заключается в сохранении связи даже после сложной биографии квантовой частицы. Так что при наличии связи между двумя частицами в клубке физической системы, "подергав" одну частицу, можно было определить другую.

Квантовая запутанность является основой таких будущих технологий, как квантовый компьютер и квантовая криптография, а также она была использована в опытах по квантовой телепортации. В теоретическом и философском плане данное явление представляет собой одно из наиболее революционных свойств квантовой теории, так как можно видеть, что корреляции, предсказываемые квантовой механикой, совершенно несовместимы с представлениями о, казалось бы, очевидной локальности реального мира, при которой информация о состоянии системы может передаваться только посредством её ближайшего окружения.

Различные взгляды на то, что в действительности происходит во время процесса квантовомеханического запутывания, ведут к различным интерпретациям квантовой механики.

Связность - это одно из тех свойств квантовой теории, за которое её не любил Альберт Эйнштейн и некоторые другие учёные. В 1935 году Эйнштейн, Подольский и Розен сформулировали знаменитый ЭПР парадокс, который показал, что из-за связности квантовая механика становится нелокальной теорией. Известно, как Эйнштейн высмеивал связность, называя его "кошмарным дальнодействием" и считал основным препятствием всеобщей применимости теории относительности. (По материалам Wikipedia.)

Отметим, что за прошедшие годы выдвигалось множество гипотез, которые пытались объяснить запутанность. Многие ученые даже сомневались в том, что подобный эффект существуют. Новые опыты однозначно доказывают существование квантовой запутанности, однако ничего не могут сказать о механизмах взаимодействия.

Научная мимикрия

Занятия подобными вещами сами по себе плохо воспринимаются научным сообществом и "ставят клеймо" на исследователях. Но опять же, подобные сообщения очень любят СМИ. На этой неделе появилась новость, которая во многих местах (каемся, и в Ленте.ру тоже) прошла под названиями вроде "Ученые опровергли теорию относительности" или "Фотоны заставили двигаться быстрее скорости света". Новость спровоцировала бурные дискуссии, и Лента.ру опубликовала подробный комментарий, в котором объяснялась суть работы. Не будем повторяться, отметим только, что нарушения законов квантовой механики авторы работы не показали.

Собственно, описываемое авторами статьи явление было известно под названием "квантовой телепортации" уже давно. Впервые оно было описано в 1993 году в журнале Physical Review Letters, а потом повторно в 1998 году. Авторы новой работы фактически провели те же эксперименты, только расстояние было увеличено до 18 километров. Физики подчеркнуто избегали фраз вроде "превышение скорости света", однако журналисты "осмыслили" результаты эксперимента за ученых ради громких заголовков.

09:18 22/08/08
Астрофизики из Университета Бэйлора (США) разработали математическую модель гиперпространственного привода, позволяющего преодолевать космические расстояния со скоростью выше скорости света в 1032 раз, что позволяет в течение пары часов слетать в соседнюю галактику и вернуться обратно. При этом внутри корабля люди не будут ощущать даже тех перегрузок и дискомфорта, что присущи современным авиалайнерам. Правда, в металле такой двигатель сможет появиться разве что через несколько сотен лет.

За основу его действия был взят принцип так называемого двигателя деформации пространства (Warp Drive), предложенного мексиканскими физиками. Американцы же доработали его и более тщательно просчитали энергетическую модель. "Если перед кораблем сжимать пространство, а позади него, наоборот, расширять, то вокруг корабля появляется пространственно-временной пузырь, - говорит один из авторов исследования, Ричард Обоуси. - Он окутывает корабль и вырывает его из обычного мира в свою систему координат. За счет разницы давления пространства-времени этот пузырь способен двигаться в любом направлении, преодолевая световой порог на тысячи порядков".

Но что же может заставить деформироваться пространство вокруг корабля? Ученые уверены, что это темная энергия, уже зарекомендовавшая себя как сила, расталкивающая галактики. "Темная энергия - очень плохо изученная субстанция, открытая сравнительно недавно и объясняющая, почему галактики как бы разлетаются друг от друга, - рассказал старший научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Сергей Попов. - Существует несколько ее моделей, но какой-то общепринятой пока нет. Американцы взяли за основу модель, основанную на дополнительных измерениях, и говорят, что можно локально менять свойства этих измерений. Тогда получится, что в разных направлениях могут быть разные космологические константы. И тогда корабль в пузыре начнет двигаться".

Объяснение этим эффектам дает теория струн, предполагающая, что наше пространство пронизано множеством других измерений. Их взаимодействие между собой рождает силу отталкивания. Она расширяет не только вещество, к примеру, материальные галактики, но и само тело пространства. Этот эффект получил название "Инфляция Вселенной". "С первых секунд своего существования Вселенная растягивается, - поясняет доктор физико-математических наук, сотрудник Астро-космического центра Физического института им. Лебедева Руслан Мецаев. - И этот процесс продолжается до сих пор". Зная все это, можно попытаться расширять или сужать пространство искусственно. Для этого предполагается воздействовать на иные измерения, тем самым кусок пространства нашего мира начнет движение в нужном направлении под действием сил темной энергии.

При этом законы теории относительности не нарушаются. Внутри пузыря останутся те же самые законы физического мира, а скорость света будет предельной. На эту ситуацию не распространяется и так называемый эффект близнецов, повествующий о том, что при космических путешествиях со световыми скоростями время внутри корабля значительно замедляется и космонавт, вернувшись на Землю, встретит своего брата-близнеца уже глубоким стариком. Двигатель Warp Drive избавляет от этой неприятности, потому как толкает пространство, а не корабль.

Американские специалисты уже подыскали и цель для будущего полета. Это планета Gliese 581, на которой климатические условия и сила тяжести приближаются к земным. Расстояние до нее составляет 20 световых лет, и даже при условии, что Warp Drive будет работать в триллионы раз слабее максимальной мощности, время в пути до нее составит всего несколько секунд. Правда, для такого полета Warp Drive потребуется энергия, сравнимая со сжиганием топлива, равной массе Юпитера. А таких технологий еще не существует. "Все эти математические выкладки не противоречат нашим знаниям, но они также и не подкреплены доказательствами, - предостерегает Мецаев. - Ну а чтобы экспериментально проверить их и начать воплощать в металле, потребуется не одно столетие".

Руслан Мецаев - http://www3.lebedev.ru/ru/structure/index....777&id_level=86
Сергей Попов - http://xray.sai.msu.ru/~polar/my.html

Научная мимикрия

Rumlin
рекомендую вменяемый комментарий.
http://elementy.ru/news/430800
а заметка на Ленте.Ру отдает такой же бредовостью.

...в случае квантовой теории уже давно была высказана «крамольная» мысль: а может быть, эти квантовые корреляции есть результат какого-то нового, неизвестного до сих пор взаимодействия, благодаря которому запутанные частицы (и только они!) влияют друг на друга?

Сразу стоит подчеркнуть «ненормальность» такого гипотетического взаимодействия. Квантовые корреляции наблюдаются, даже если детектирование двух разнесенных на большое расстояние частиц происходит одновременно (в пределах погрешностей эксперимента). Значит, если такое взаимодействие и имеет место, то оно должно распространяться в лабораторной системе отсчета чрезвычайно быстро, со сверхсветовой скоростью. А из этого неизбежно следует, что в других системах отсчета это взаимодействие будет вообще мгновенным и даже будет действовать из будущего в прошлое (правда, не нарушая принцип причинности).

Надо сказать, что пока нет никаких серьезных аргументов в пользу такого взаимодействия. Согласно стандартной квантовой механике, квантовые корреляции не передаются ни через какое взаимодействие, они являются проявлением нелокальности (см., например, новость В квантовом мире нет места реализму?). Однако «закрыть» эту возможность может только хорошо поставленный эксперимент. Обсуждаемая статья как раз и была шагом на пути к этому она хоть и не закрыла, но по крайней мере ограничила эту возможность. (только если тривиальные допущения, используемые в комментариях Иванова, действительно верны (ниже эти допущения будут выделены подчеркой) - прим. probegallo)

Суть эксперимента

Идея эксперимента состоит вот в чём. Создадим два запутанных фотона и отправим их в два детектора, отстоящих как можно дальше друг от друга (в описываемом эксперименте расстояние между двумя детекторами было 18 км). При этом пути фотонов до детекторов сделаем по возможности одинаковыми, так чтобы моменты их детектирования были максимально близкими. В этой работе моменты детектирования совпадали с точностью примерно 0,3 наносекунды. Квантовые корреляции в этих условиях по-прежнему наблюдались. Значит, если предположить, что они «работают» за счет описанного выше взаимодействия, то его скорость должна превышать скорость света в сотню тысяч раз (допущение о конечности скорости, хотя и очень большой).

Такой эксперимент, на самом деле, проводился этой же группой и раньше, см., например, статьи The speed of quantum information and the preferred frame: analysis of experimental data и Experimental test of nonlocal quantum correlation in relativistic configurations, опубликованные в 2000-2001 годах. Новизна данной работы лишь в том, что эксперимент длился долго. Квантовые корреляции наблюдались непрерывно и не исчезали ни в какое время суток.

Почему это важно? Если гипотетическое взаимодействие переносится некоторой средой, то у этой среды будет выделенная система отсчета. Из-за вращения Земли лабораторная система отсчета движется относительно этой системы отсчета с разной скоростью. Это значит, что промежуток времени между двумя событиями детектирования двух фотонов будет для этой среды всё время разным, в зависимости от времени суток. В частности, будет и такой момент, когда эти два события для этой среды будут казаться одновременными. (Тут, кстати, используется тот факт из теории относительности, что два одновременных события будут одновременными во всех инерциальных системах отсчета, движущихся перпендикулярно соединяющей их линии).

Если квантовые корреляции осуществляются за счет описанного выше гипотетического взаимодействия и если скорость этого взаимодействия конечна (пусть и сколь угодно большая), то в этот момент корреляции бы исчезли. Поэтому непрерывное наблюдение корреляций в течение суток полностью закрыло бы эту возможность. А повторение такого эксперимента в разные времена года закрыло бы эту гипотезу даже с бесконечно быстрым взаимодействием в своей, выделенной системе отсчета.

Отредактировал probegallo - 25 Августа, 2008, 0:22