Ciudata «împerechere» a particulelor cuantice la distanță nu depinde de modul în care alegem să facem măsurătorile
Testarea ipotezei realismului local prin alegerile umane aleatorii a arătat că fenomenul de „împerechere cuantică”, ce are loc la distanțe uriașe și se produce instantaneu în afara timpului fizic, nu depinde de modul în care alegem să facem măsurătorile.
Un test Bell este un studiu randomizat care compară observațiile experimentale cu viziunea filosofică asupra realismului local, în care proprietățile lumii fizice sunt independente de observația noastră și niciun semnal nu călătorește mai repede decât lumina.
Un test Bell necesită „entanglement” distribuit spațial, detectare rapidă și eficientă și setări de măsurare imprevizibile. Deși tehnologia poate satisface primele două dintre aceste cerințe, utilizarea dispozitivelor fizice pentru a alege setările într-un test Bell implică realizarea unor presupuneri despre realitatea fizică pe care intenționați să o testați.
Bell însuși a remarcat această slăbiciune în utilizarea alegerilor fizice și a susținut că „voința liberă” a omului ar putea fi utilizată cu rigurozitate pentru a asigura imprevizibilitatea în testele Bell.
În cadrul unui nou studiu, ale cărui rezultate au fost publicate în jurnalul de știință Nature, au fost făcute o serie de teste asupra realismului local, în care au fost utilizate opțiunile umane, ceea ce evită ipotezele privind predictibilitatea în fizică. S-a recurs la aproximativ 100.000 de participanți umani pentru a juca un joc video online care stimulează introducerea rapidă, susținută a selecțiilor imprevizibile și ilustrează metodologia Bell-test.
Participanții au generat 97.347.490 alegeri binare, care au fost direcționate printr-o platformă web scalabilă către 12 laboratoare pe cinci continente, unde 13 experimente au testat realismul local utilizând fotoni, atomi unici, ansambluri atomice și dispozitive superconductoare.
Pe o perioadă de 12 ore, la data de 30 noiembrie 2016, participanții din întreaga lume au oferit un flux susținut de date de peste 1000 de biți pe secundă la experimentele care au folosit diferite date generate de oameni pentru a alege fiecare setare de măsurare.
Corelațiile observate contrazic puternic teoria „realismul local” și alte poziții realiste în scenarii bipartite și tripartite.
Rezultatele proiectului includ închiderea „lacunei libertății de alegere” (posibilitatea ca alegerile de setare să fie influențate de „variabilele ascunse” care să se coreleze cu proprietățile particulelor), utilizarea metodelor de joc video pentru colectarea rapidă a comportamentului uman – generate aleatoriu, și utilizarea tehnicilor de rețea pentru participarea la nivel mondial în știința experimentală.
Modelul Holografic al Universului nu este „SF”, ci este singurul model plauzibil care stă astăzi în picioare.
Așadar, la fel ca în cazul aruncării unei monede, când numărul stemelor tinde să devină tot mai mult egal cu numărul banilor pe măsură ce numărul de aruncări crește, fără a exista nicio interacțiune fizică care să determine acest aspect, împerecherea cuantică a particulelor este un fenomen real, care însă nu este determinat de nicio interacțiune fizică (cunoscută sau nu), din lumea reală.
Magie curată?
Nu. Acest aspect ne arată că dincolo de lumea reală există o meta-lume. Iar pe baza legilor acestei meta-lumi se manifestă lucrurile ce apar în realitatea noastră. Ne aflăm în fața unor legi ale posibilului. Mai exact, ne aflăm în fața unor legi ale întrupării posibilului în realitate. Iar acest posibil vedem că există, pentru că generează realități, și că este în afara timpului, adică nu are nevoie de timp pentru a se manifesta absolut instantaneu, uneori în moduri complet predictibile (ex. „entanglement-ul cuantic”), la distanțe uriașe.
Luând act de toate aceste legi care nu-și au originea în realitatea fizică, dar care determină, în mod fundamental, modul în care aceasta se manifestă, ideea unui Creator care să fi creat acest univers holografic − despre care începem să ne dăm seama că este generat de legi ce-l transcend − apare din nou cu putere.
Dacă ateii progresiști (care se-nchină „la nimic” sau „la nisip și la vânt”, ca fiind cauza fondatoare a Lumii) au altă explicație, în afară de a susține în continuare că „trebuie să există o cauză materială” care să determine entanglement-ul cuantic, atunci când testul Bell arată că nu există nicio cauză materială, să vină și să spună care este aceea.
Pentru a vă reprezenta intuitiv ce este „împerecherea particulelor”, imaginați-vă un ecran cu leduri care se aprind și se sting la o anumită frecvență. Când se aprind, înseamnă că apar în realitate. Acum imaginați-vă că întotdeauna când un led se aprinde având culoarea roșie într-o parte, un altul se aprinde întotdeauna având culoarea verde în cu totul altă parte a ecranului uriaș. De ce? Pentru că așa este făcut programul care aprinde ledurile, ca să creeze o imagine TV sau cine știe ce altă realitate virtuală. Dar cuiva care poate vedea doar ecranul, fără să poată vedea ce se află în spate, i se pare miraculos că întotdeauna când se aprinde un led verde pe Lună, pe Pământ se aprinde unul roșu, sau invers. Testele Bell arată că nu aprinderea ledului roșu determină aprinderea ledului verde. Ceea ce este evident dacă ne raportăm la modelul intuitiv (dar sigur primitiv), cu ecranul TV. Nu ledurile se influențează între ele, ci programul din spate determină aprinderea ambelor leduri corelate și a tuturor celorlalte.
Doar că acest program nu face parte din realitatea noastră. Noi suntem doar una din imaginile generate ce are conștiința de a se auto-analiza. Iar „imaginea cu conștiință” constată că este formată din miliarde și miliarde de leduri care se aprind și se sting în moduri apropiate dar nu identice, din acest motiv făcând să pară că grupuri de leduri sunt simultan în locuri diferite. Mai mult, unele leduri sau grupuri de leduri sunt „împerecheate” în mod ciudat și se aprind întotdeauna cu aceeași culoare, atunci când perechea lor se aprinde cu o altă culoare (fenomen ce a primit numele de quantum entanglement).
Context
„Împerecherea cuantică” nu ține de o interacțiune fizică din realitatea locală
Ideea că particulele se pot influența reciproc atunci când nu sunt deloc conectate, chiar și pe distanțe mari, ne scoate practic din tărâmul fizicii clasice și chiar al explicațiilor mecanicii cuantice, care observă doar că acest fenomen magic se petrece. Fenomenul se numește „împerechere cuantică” („quantum entanglement”).
Einstein nu a fost complet de acord cu ideea de „împerechere cuantică” din mecanica cuantică și a sugerat că altceva se petrece în spatele scenei pentru a provoca această acțiune pe care el a numit-o „înfricoșătoarea acțiune la distanță”.
Testul Bell își are originile în dezbaterea dintre Einstein și alți pionieri ai fizicii cuantice, în principal Niels Bohr. O caracteristică a teoriei mecanicii cuantice în dezbatere a fost semnificația principiului incertitudinii al lui Heisenberg. Acest principiu afirmă că este imposibil să avem o particulă cu un impuls și o poziție arbitrar de bine definite simultan, cu alte cuvinte, dacă putem determina foarte precis impulsul unei particule, atunci nu putem măsura precis poziția acesteia, și invers. Principiul este susceptibil de generalizare la multe alte perechi de mărimi, înafară de poziție și impuls.
În 1935, Einstein, Boris Podolsky și Nathan Rosen au publicat o reacție cu privire la faptul că mecanica cuantică prezice că dacă mai multe informații despre o particulă dintr-o pereche de particule „împerecheate cuantic” pot fi observate, atunci ştim cu precizie şi anumite proprietăți ale particulei pereche. Einstein şi ceilalți au spus că aceasta ar fi posibil numai dacă informația ar călători instantaneu între cele două particule.
Acest aspect produce un paradox care a devenit cunoscut ca „paradoxul EPR”, numit după cei trei autori. Se produce un efect ce este simțit într-o singură locație din spațiu, care nu este rezultatul unei cauze care a avut loc în trecut, și care se află în raport cu ce există într-o altă locație din spațiu.
Această acțiune la distanță, dacă ar ține de o interacțiune fizică, ar încălca teoria relativității, permițând informațiilor între cele două locații să circule mai repede decât viteza luminii.
Bazându-se pe aceasta, autorii au ajuns la concluzia că modelul undelor cuantice nu oferă o descriere completă a realității. Ei au sugerat că trebuie să existe anumite „variabile locale ascunse” (interacțiuni locale necunoscute), pentru a explica comportamentul particulelor „împerecheate”.
Într-o teorie a „variabilelor ascunse”, așa cum a prevăzut-o Einstein, caracterul aleatoriu și indeterminarea observate în comportamentul particulelor cuantice ar fi doar aparențe. De exemplu, dacă cineva ar cunoaște detaliile tuturor variabilelor ascunse asociate cu o particulă, atunci se pot anticipa atât poziția, cât și impulsul. Incertitudinea care a fost cuantificată de principiul lui Heisenberg ar fi pur și simplu consecința faptului de a nu avea informații complete despre „variabilele ascunse”.
Mai mult, Einstein a susținut că variabilele ascunse ar trebui să respecte starea locală: oricare ar fi variabilele ascunse, comportamentul acestora pentru o particulă nu ar trebui să poată afecta instantaneu comportamentul altor particule aflate la distanță. Această idee, numită „principiul localității”, își are rădăcinile în intuiția din fizica clasică conform căreia interacțiunile fizice nu se propagă instantaneu în spațiu.
Iată că „împerecherea cuantică” contrazice acest principiul care stă la baza modelului nostru despre lumea reală.
Aceste idei au făcut obiectul unei dezbateri continue între suporterii lor. În special, Einstein însuși nu a aprobat modul în care Podolski a formulat problema despre EPR.
În 1964, John Stewart Bell a propus faimoasa sa teoremă care afirmă că nicio teorie fizică a variabilelor locale ascunse nu poate reproduce vreodată toate predicțiile mecanicii cuantice. Implicit în teoremă este propunerea că determinismul fizicii clasice este fundamental incapabil să descrie mecanica cuantică. Bell a extins teorema pentru a oferi ceea ce va deveni fundamentul conceptual al experimentelor de tip „teste Bell”.
Un experiment tipic implică observarea particulelor, adesea a fotonilor, într-un aparat proiectat să producă particule „împerecheate” și să permită măsurarea unor caracteristici ale fiecărui foton, cum ar fi spinul lor. Rezultatele experimentului vor putea fi apoi comparate cu ceea ce a fost prezis de realismul local și cu cele prognozate de „mecanica cuantică”. Teoretic, rezultatele ar putea fi în concordanță cu ambele teorii (dar s-a dovedit că nu sunt).
Pentru a rezolva această problemă, Bell a propus o descriere matematică a realismului local care a plasat o limită statistică a probabilității acestei eventualități. Dacă rezultatele unui experiment încalcă inegalitatea lui Bell, variabilele locale ascunse pot fi excluse ca fiind cauza „împerecherii ciudate”.
Mai târziu, cercetătorii au construit, bazându-se pe munca lui Bell, noi inegalități care servesc aceluiași scop și au perfecționat ideea de bază într-un fel sau altul. Prin urmare, termenul de „inegalitate Bell” poate însemna oricare dintre o serie de inegalități satisfăcute de teoriile locale ale variabilelor ascunse; în practică, multe dintre experimentele actuale folosesc inegalitatea CHSH. Toate aceste inegalități, ca și originalul conceput de Bell, exprimă ideea că asumarea realismului local plasează restricții asupra rezultatelor statistice ale experimentelor pe seturi de particule care au luat parte la o interacțiune și apoi au fost separate.
Până în prezent, toate testele Bell au susținut teoria fizicii cuantice, și nu ipoteza variabilelor locale ascunse. Am văzut deja nenumărate demonstrații de entanglement cuantic, chiar la nivel de atomi, dar este dificil pentru oamenii de știință să dovedească exact ce se petrece – există posibilitatea ca variabilele necunoscute ascunse să provoace aceste efecte, așa cum a crezut Einstein. Bell a fost cel care l-a contrazis pe Einstein arătând că dacă ar exista variabile (interacțiuni) fizice ascunse, atunci o anumită inegalitate ar trebui să fie îndeplinită.
Un experiment de testare Bell (sau experiment al inegalității lui Bell, un test Bell) este un experiment de fizică din lumea reală conceput pentru a testa teoria mecanicii cuantice în raport cu alte două concepte: principiul localității și conceptul lui Einstein de realism local (de interacțiuni – variabile locale – ascunse, adică necunoscute).
Experimentele testează dacă lumea reală satisface realismul local sau nu, ceea ce presupune prezența unor variabile locale suplimentare (numite „ascunse” deoarece nu sunt o caracteristică a teoriei cuantice) pentru a explica comportamentul particulelor cum ar fi fotonii și electronii.
Conform Teoremei lui Bell, dacă natura funcționează în conformitate cu orice teorie a variabilelor locale ascunse (cu interacțiuni fizice locale necunoscute încă), atunci rezultatele unui test Bell vor fi constrânse într-un mod particular, cuantificabil. Dacă un test Bell este efectuat într-un laborator și rezultatele nu sunt astfel constrânse, ele sunt inconsistente cu ipoteza că există variabile locale ascunse.
Astfel de rezultate ar susține poziția că nu există nicio modalitate de a explica fenomenele mecanicii cuantice în termeni de a da o descriere mai elaborată a naturii reale care să fie în conformitate cu regulile fizicii clasice.
Multe tipuri de teste Bell au fost efectuate în laboratoarele de fizică, adesea cu scopul de a ameliora problemele de proiectare experimentală sau de configurare care ar putea, în principiu, să afecteze valabilitatea rezultatelor testelor Bell anterioare. Această problemă este cunoscută sub denumirea de „lacunele de închidere în experimentele testului Bell”.
Până în prezent, testele Bell au constatat că ipoteza variabilelor locale ascunse este incompatibilă cu modul în care se comportă sistemele fizice cuantice.
Noul experiment ale cărui rezultate au fost publicate în luna mai în jurnalul de știință Nature, a închis pentru prima dată una dintre cele mai cunoscute lacune din testul Bell, și anume că numerele utilizate sunt cu adevărat imprevizibile. În aceste condiții, testele au arătat că particulele continuă să se „împerecheze” în mod ciudat în ceea ce se numește „quantum entanglement”, sau ceea ce Einstein numea „acțiunea înfricoșătoare la distanță”, evidențiind urmele misterioase ale unei realități inteligente ce transcende lumea fizică.
Citiţi şi:
Urmele misterioase şi fascinante ale paşilor lui Dumnezeu în manifestare
yogaesoteric
13 iulie 2018