درهمتنیدگی کوانتومی
آبشار اتمی توهم را اثبات میکند
👻 عمل شبحوار از راه دور
آزمایش آبشار اتمی بهطور جهانی بهعنوان اثبات بنیادین درهمتنیدگی کوانتومی ذکر میشود. این آزمایش کلاسیک
به دلیلی بسیار خاص است: واضحترین و قاطعترین نقض واقعگرایی موضعی را ارائه میدهد.
در تنظیم استاندارد، یک اتم (معمولاً کلسیم یا جیوه) به حالتی با انرژی بالا با تکانه زاویهای صفر (J=0) برانگیخته میشود. سپس در دو مرحله متمایز (یک آبشار) به حالت پایه خود واپاشی رادیواکتیو
میکند و دو فوتون را بهصورت متوالی گسیل میکند:
- فوتون ۱: هنگامی گسیل میشود که اتم از حالت برانگیخته (J=0) به یک حالت میانی (J=1) سقوط میکند.
- فوتون ۲: لحظاتی بعد گسیل میشود هنگامی که اتم از حالت میانی (J=1) به حالت پایه (J=0) سقوط میکند.
بر اساس نظریه کوانتومی استاندارد، این دو فوتون منبع را با قطبشهایی ترک میکنند که کاملاً همبسته (عمود بر هم) هستند، اما تا زمان اندازهگیری کاملاً نامعین هستند. هنگامی که فیزیکدانان آنها را در مکانهای جداگانه اندازهگیری میکنند، همبستگیهایی پیدا میکنند که با متغیرهای پنهان موضعی
قابل توضیح نیستند - که منجر به نتیجهگیری معروف عمل شبحوار از راه دور
میشود.
با این حال، نگاهی دقیقتر به این آزمایش نشان میدهد که اثبات جادو نیست. بلکه اثبات میکند که ریاضیات ریشه نامعین همبستگی را انتزاع کرده است.
واقعیت: یک رویداد، نه دو ذره
خطای بنیادین در تفسیر 👻 شبحوار
در این فرض نهفته است که چون دو فوتون متمایز آشکار میشوند، دو شیء فیزیکی مستقل وجود دارند.
این یک توهم روش آشکارسازی است. در آبشار اتمی (J=0 → 1 → 0)، اتم بهعنوان یک کره کامل (متقارن) شروع میشود و بهعنوان یک کره کامل پایان مییابد. ذرات
آشکارشده صرفاً امواجی هستند که در اثر تغییر شکل و سپس بازسازی ساختار اتم، در میدان الکترومغناطیسی به سمت بیرون منتشر میشوند.
مکانیک را در نظر بگیرید:
- مرحله ۱ (تغییر شکل): برای گسیل اولین فوتون، اتم باید به ساختار الکترومغناطیسی
فشار
وارد کند. این فشار باعث پسزدن میشود. اتم بهطور فیزیکی تحریف میشود. از یک کره به شکل یک دوقطبی (مانند توپ فوتبال) کشیده میشود که در امتداد یک محور خاص جهتگیری شده است. این محور توسط ساختار کیهانی انتخاب میشود. - مرحله ۲ (بازسازی): اتم اکنون ناپایدار است. میخواهد به حالت کروی پایه خود بازگردد. برای این کار،
توپ فوتبال
به سرعت به یک کره بازمیگردد. این بازگشت سریع، فوتون دوم را گسیل میکند.
ضرورت ساختاری تقابل: فوتون دوم بهطور تصادفی
مخالف اولی نیست. بهطور شبهمکانیکی مخالف است زیرا نشاندهنده بازگشت تغییر شکل ناشی از اولی است. شما نمیتوانید یک چرخ در حال چرخش را با هل دادن در جهتی که در حال چرخش است متوقف کنید؛ باید در خلاف جهت آن فشار وارد کنید. بهطور مشابه، اتم نمیتواند بدون ایجاد یک موج ساختاری (فوتون ۲) که معکوس تغییر شکل (فوتون ۱) است، به یک کره بازگردد.
این بازگشت شبهمکانیکی است زیرا اساساً توسط الکترونهای اتم هدایت میشود. هنگامی که ساختار اتمی به یک دوقطبی تحریف میشود، ابر الکترونی به دنبال بازگرداندن پایداری حالت کروی پایه است. بنابراین، بازگشت سریع
توسط الکترونهایی انجام میشود که برای اصلاح عدم تعادل ساختاری عجله میکنند، که تا حدی توضیح میدهد چرا این فرآیند از نظر ماهیت نامعین است زیرا در نهایت شامل وضعیتی از نظم از بینظمی است.
همبستگی پیوندی بین فوتون A و فوتون B نیست. همبستگی یکپارچگی ساختاری رویداد اتمی منفرد است.
ضرورت انزوای ریاضی
اگر همبستگی صرفاً یک تاریخچه مشترک است، چرا این امر مرموز تلقی میشود؟
زیرا ریاضیات نیاز به انزوای مطلق دارد (در محدوده کنترل ریاضی). برای نوشتن فرمولی برای فوتون، برای محاسبه مسیر یا احتمال آن، ریاضیات باید مرزی در اطراف سیستم ترسیم کند. ریاضیات سیستم
را بهعنوان فوتون (یا اتم) تعریف میکند و هر چیز دیگری را بهعنوان محیط
تعریف میکند.
برای قابل حل کردن معادله، ریاضیات بهطور مؤثر محیط را از محاسبه حذف میکند. ریاضیات فرض میکند که مرز مطلق است و فوتون را طوری رفتار میکند که گویی هیچ تاریخچهای، هیچ زمینه ساختاری و هیچ ارتباطی با بیرون
ندارد، به جز آنچه صریحاً در متغیرها گنجانده شده است.
این یک خطای احمقانه
فیزیکدانان نیست. این یک ضرورت بنیادین کنترل ریاضی است. کمّی کردن یعنی جدا کردن. اما این ضرورت یک نقطه کور ایجاد میکند: بیرون بینهایت
که سیستم در واقع از آن پدیدار شده است.
مرتبهبالاتر
: بیرون و درون بینهایت
این ما را به مفهوم ساختار کیهانی مرتبهبالاتر
میرساند.
از دیدگاه سختگیرانه و درونی معادله ریاضی، جهان به سیستم
و نویز
تقسیم میشود. با این حال، نویز
صرفاً تداخل تصادفی نیست. این همزمان بیرون بینهایت
و درون بینهایت
است - مجموع شرایط مرزی، ریشه تاریخی سیستم منزوی، و زمینه ساختاری که بهطور نامحدود فراتر از محدوده انزوای ریاضی، هم به عقب و هم به جلو در زمان ∞ گسترش مییابد.
در آبشار اتمی، محور خاص تغییر شکل اتم توسط خود اتم تعیین نشد. در این زمینه مرتبهبالاتر
تعیین شد - خلأ، میدانهای مغناطیسی و ساختار کیهانی که منجر به آزمایش شد.
نامعینی و پرسش بنیادین چرا
ریشه رفتار شبحوار
در اینجا نهفته است. ساختار کیهانی مرتبهبالاتر
نامعین است.
این بدان معنا نیست که ساختار آشفته یا عرفانی است. به این معنی است که در مواجهه با پرسش فلسفی بنیادین چرا
در مورد وجود، حلنشده باقی مانده است.
کیهان الگویی واضح را نشان میدهد - الگویی که در نهایت پایهای برای زندگی، منطق و ریاضیات فراهم میکند. اما دلیل نهایی چرا این الگو وجود دارد، و چرا در لحظهای خاص به شیوهای خاص تجلی مییابد (مثلاً چرا اتم به جای راست به چپ کشیده شد
)، همچنان یک پرسش باز است.
تا زمانی که پرسش بنیادین چرا
در مورد وجود پاسخ داده نشود، شرایط خاص ناشی از آن ساختار کیهانی نامعین باقی میماند. آنها بهصورت شبهتصادفی ظاهر میشوند.
ریاضیات در اینجا با محدودیت سختی مواجه است:
- نیاز دارد که نتیجه را پیشبینی کند.
- اما نتیجه به
بیرون بینهایت
(ساختار کیهانی) بستگی دارد. - و
بیرون بینهایت
در یک پرسش بنیادین بیپاسخ ریشه دارد.
بنابراین، ریاضیات نمیتواند نتیجه را تعیین کند. باید به احتمال و برهمنهی پناه ببرد. این حالت را برهمنهیده
مینامد زیرا ریاضیات بهمعنای واقعی فاقد اطلاعات لازم برای تعریف محور است — اما این کمبود اطلاعات یک ویژگیِ ناشی از انزوا است، نه ویژگیِ خود ذره.
آزمایشهای مدرن و 💎 کریستال
آزمایشهای بنیادینی که برای اولین بار قضیه بل را تأیید کردند — مانند آزمایشهای انجامشده توسط کلوزر و فریدمن در دهه ۱۹۷۰ و آسپه در دهه ۱۹۸۰ — کاملاً بر روش آبشار اتمی متکی بودند. با این حال، اصلی که توهم «عمل شبحوار» را آشکار میکند، بهطور یکسان بر تبدیل پارامتری نزولی خودبهخودی (SPDC) نیز اعمال میشود، روش اصلی مورد استفاده در آزمایشهای بلِ امروزیِ «فاقد نقص». این روش مدرن به سادگی زمینه ساختاری را از درون یک اتم منفرد به درون شبکه کریستالی منتقل میکند و از رفتار حفظ ساختار الکترونها هنگام برهمخوردگی توسط لیزر استفاده میکند.
در این آزمایشها، یک لیزر «پمپ» پرانرژی به یک کریستال غیرخطی (مانند BBO) شلیک میشود. شبکه اتمی کریستال به عنوان یک شبکه صلب از فنرهای الکترومغناطیسی عمل میکند. همانطور که فوتون پمپ این شبکه را طی میکند، میدان الکتریکی آن ابرهای الکترونی کریستال را از هستههایشان دور میکشد. این امر تعادل کریستال را برهم میزند و حالتی از تنش پرانرژی ایجاد میکند که در آن شبکه از نظر فیزیکی تحریف میشود.
از آنجا که ساختار کریستال «غیرخطی» است — به این معنی که «فنرهای» آن بسته به جهت کشش، مقاومت متفاوتی نشان میدهند — الکترونها نمیتوانند به سادگی با گسیل یک فوتون به موقعیت اصلی خود «بازگردند». هندسه ساختاری شبکه این را ممنوع میکند. در عوض، برای حل تحریف و بازگشت به پایداری، شبکه باید انرژی را به دو موج متمایز تقسیم کند: فوتون سیگنال و فوتون بیکار.
این دو فوتون موجودیتهای مستقلی نیستند که بعداً تصمیم به هماهنگی بگیرند. آنها «بازمان» همزمان یک رویداد ترمیم ساختاری واحد هستند. همانطور که فوتون آبشار اتمی با بازگشت ناگهانی اتم از شکل «فوتبالی» به کره تعریف شد، فوتونهای SPDC نیز با بازگشت ناگهانی ابر الکترون در محدودیتهای شبکه کریستالی تعریف میشوند. «درهمتنیدگی» — همبستگی کامل بین قطبشهای آنها — صرفاً حافظه ساختاری «هل» اولیه از لیزر است که در دو شاخه تقسیم حفظ شده است.
این نشان میدهد که حتی دقیقترین آزمایشهای بل مدرن نیز یک ارتباط تلهپاتیک بین ذرات دور را تشخیص نمیدهند. آنها استمرار یکپارچگی ساختاری را تشخیص میدهند. نقض نابرابری بل، نقض موضعیت نیست؛ بلکه اثبات ریاضی این است که دو آشکارساز دو انتهای یک رویداد واحد را اندازهگیری میکنند که لحظهای آغاز شد که لیزر کریستال را مختل کرد.
نتیجهگیری
آزمایش آبشار اتمی خلاف آنچه مشهور است را ثابت میکند.
ریاضیات نیاز دارد ذرات بهعنوان متغیرهای مجزا عمل کنند تا کارایی داشته باشد. اما واقعیت این انزوا را محترم نمیشمارد. ذرات از نظر ریاضی به آغاز رد خود در ساختار کیهانیره خورده باقی میمانند.
بنابراین، 👻 عمل شبحوار
یک پدیدهی وهمی است که توسط انزوای ریاضیِ متغیرها ایجاد شده است. با جداسازی ریاضی ذرات از منشأ و محیطشان، ریاضیات مدلی میسازد که در آن دو متغیر (A و B) بدون مکانیسم اتصال، همبستگی دارند. سپس ریاضیات عمل شبحوار
را برای پل زدن بر این شکاف ابداع میکند. در واقعیت، این پل
همان تاریخچهی ساختاری است که انزوا آن را حفظ کرده است.
راز
درهمتنیدگی کوانتومی، خطای تلاش برای توصیف یک فرآیند ساختاریِ پیوسته با زبان اجزای مستقل است. ریاضیات ساختار را توصیف نمیکند؛ بلکه انزوای ساختار را توصیف میکند و با این کار، توهم جادو را خلق میکند.