Serie Cognición Cósmica (1): Incertidumbre, dualidad onda-partícula, entrelazamiento cuántico y la naturaleza de la observación

Este artículo proporciona una introducción completa y detallada a los conceptos, fenómenos y experimentos en el campo de la mecánica cuántica, que son profundos e interesantes, y muy diferentes del mundo macroscópico.

Discutido principalmente: principio de incertidumbre, dualidad onda-partícula, entrelazamiento cuántico, transmisión de información superligera, así como principios experimentales como interferencia de doble rendija, retraso de fotones, borrado cuántico, etc. como resultados experimentales Análisis, la naturaleza de la observación y muchos otros aspectos.

Proporciona una interpretación detallada y objetiva de lo que la ciencia conoce actualmente, y analiza los fenómenos desde múltiples perspectivas que aún no pueden explicarse científicamente.

Este artículo se esfuerza por presentar varios conocimientos famosos e interesantes en el campo de la mecánica cuántica de una manera completa y objetiva, y espera mostrar el increíble e impresionante mundo microscópico y desencadenar más pensamiento e imaginación.

El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que la posición y el momento de una partícula no se pueden obtener con precisión al mismo tiempo. Expresado como una fórmula: ?x * ?P ≥ h / 4π - donde ?x es el cambio de posición (incertidumbre de la posición de la partícula) y ?P es el cambio de momento (la incertidumbre de la velocidad de la partícula * masa de la partícula), h es la constante de Planck.

La connotación de esta fórmula es que el producto del cambio de posición y el cambio de impulso es una constante. Esto significa que existe una relación de compensación entre el cambio de posición y el cambio de impulso: cuanto menor es el cambio de posición, mayor es el cambio de impulso, y cuanto menor es el cambio de impulso, mayor es el cambio de posición.

Obviamente, cuanto mayor es el intervalo de cambio, más incierto es, y cuanto menor es el intervalo de cambio, más seguro es. Por lo tanto, lo que se refleja es que la posición y el momento no se pueden obtener con precisión al mismo tiempo, es decir: si conoces la posición de una partícula, no sabes su velocidad; si conoces la velocidad de una partícula, no la sabes; conocer su posición.

De hecho, las cantidades físicas relacionadas con la posición y la velocidad, como la energía y el tiempo, el momento angular y el ángulo, etc., llegarán a la misma conclusión mediante derivación matemática: no pueden ser exactas al mismo tiempo. Obtenga estos pares de cantidades de ***yugo.

Entonces, ¿por qué las partículas microscópicas muestran tanta incertidumbre?

La explicación de Heisenberg es: La incertidumbre es la naturaleza inherente de las partículas, que es la dualidad onda-partícula. Para medir la posición precisa de las partículas, la longitud de onda debe ser lo más corta posible. cuanto más irregular será, las características continuas de la partícula causarán una mayor interferencia en el impulso de la partícula medida. Para medir la velocidad con precisión, la longitud de onda debe ser lo más larga posible, menos precisa será la posición de la partícula medida. será.

Podemos entender la incertidumbre de esta partícula desde dos perspectivas:

Primero, la determinación requiere observación, y la observación en sí afectará los resultados de la observación, lo que generará incertidumbre.

De hecho, aquí se esconde un hecho básico, es decir, la transmisión de información depende de la luz. En otras palabras, no importa qué medios técnicos se utilicen para la medición, si queremos obtener información de medición, debemos usar la luz para transmitir información, y es por eso que la transmisión de información no puede exceder la velocidad de la luz.

Entonces, para medir partículas microscópicas, necesitamos iluminarlas con luz y luego capturar la luz dispersada por las partículas para obtener información de estado relacionada con las partículas.

Entonces, si quieres determinar la posición instantánea de la partícula, necesitas usar luz con la longitud de onda más corta posible, porque si la posición de la partícula medida está entre los picos de la onda de luz, no obtendrá información de posición—— Es equivalente a que la luz pase por alto la partícula, por lo que cuanto más corta sea la longitud de onda de la luz, casi en línea recta, más precisa será la información de posición obtenida.

Sin embargo, debido a la dualidad onda-partícula, la luz presenta propiedades de partícula en este momento y se convierte en fotones discontinuos. Cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la frecuencia y mayor la energía. Por lo tanto, cuando los fotones de alta energía golpean la partícula que se está midiendo, interfieren con la velocidad y la dirección del movimiento de la partícula, lo que hace imposible obtener información precisa sobre la velocidad.

Entonces, si se quiere determinar la velocidad de la partícula, es obvio que la longitud de onda de la luz debe ser lo más larga posible, porque cuanto mayor es la longitud de onda, menor es la frecuencia y menor la energía en este momento, la suma de los fotones y la velocidad de la partícula El impacto en la trayectoria del movimiento será menor. Si bien la velocidad es igual a la distancia dividida por el tiempo, no nos importa la posición instantánea de la partícula, sólo necesitamos información precisa sobre la distancia.

Por tanto, cuanto más larga sea la longitud de onda, más preciso será medir la velocidad de las partículas. Pero al mismo tiempo, la posición instantánea de la partícula se vuelve menos precisa debido a la longitud de onda más larga.

Se puede ver que esta incertidumbre proviene del hecho de que la transmisión de información depende de la luz y de la interacción entre los fotones y las partículas medidas en otro nivel; esto lleva a la observación. Los resultados contienen los efectos. del comportamiento observado en lugar de los resultados del estado antes de la observación.

En el segundo tipo, el estado de la partícula presenta una probabilidad (descrita por la función de onda), que es la naturaleza inherente de la partícula, y su precisión está sujeta a limitaciones más profundas y esenciales.

Esta visión sostiene que antes de la observación, el estado de las partículas es incierto y no tiene nada que ver con la medición. Y antes de la medición, el estado de la partícula puede describirse como una distribución de probabilidad mediante la función de onda, y la medición hará que la función de onda colapse, lo que representa la causa y el proceso de la transformación del estado de la partícula de incertidumbre a certeza.

Por supuesto, objetivamente no podemos obtener el estado de la partícula antes de la medición, por lo que usted dice que antes de la medición, el estado de la partícula no se puede determinar, o se determina pero no se puede obtener.

Es como, si no puedes verlo, significa que no existe, si no lo sabes, significa que no sucedió, y si no puedes medirlo , significa que es incierto. O simplemente como decir que no hay partículas que viajen más rápido que la luz, equivale a tener partículas que viajan más rápido que la luz pero no se pueden sentir. La ausencia de luz en un agujero negro equivale a que la luz no puede escapar de un. agujero negro.

Entonces, la naturaleza inherente de esta partícula es en realidad la dualidad onda-partícula y el entrelazamiento cuántico. A continuación, discutiremos estas dos características en profundidad.

Todas las partículas microscópicas (incluidos electrones, protones, neutrones, fotones e incluso algunos átomos y moléculas) tienen dualidad onda-partícula, lo que demuestra que las partículas microscópicas pueden tener propiedades de onda continua, también pueden existir partículas discontinuas. .

Volatilidad significa tener longitud de onda y frecuencia (incluidos picos, valles, fases, etc.), así como efectos de interferencia y difracción. La naturaleza de la partícula significa que tiene un estado de movimiento discontinuo (discreto). Por ejemplo, en cualquier momento, tiene una posición espacial y una velocidad definidas. Al interactuar con otras partículas, mostrará discontinuidades en la energía y el impulso, y no habrá interferencia. ocurren y efectos de difracción.

La dualidad onda-partícula sigue el principio de complementariedad, es decir, las propiedades de las ondas y las propiedades de las partículas son mutuamente excluyentes en el mismo momento y no aparecerán en la misma medición. Por lo tanto, ambos son mutuamente excluyentes al describir partículas microscópicas: no habrá conflicto en los experimentos.

En otras palabras, si intentas observar y obtener el estado partícula de las partículas, la naturaleza ondulatoria de las partículas (efectos de interferencia y difracción) desaparecerá. Por el contrario, si la partícula exhibe propiedades ondulatorias (como el efecto de interferencia), entonces el estado de la partícula (posición y momento) de la partícula en ese momento es incierto.

De hecho, la naturaleza ondulatoria y la naturaleza partícula son propiedades inseparables de las partículas, y están relacionadas de la siguiente manera:

Desde una perspectiva macro, cuanto más larga es la longitud de onda de la onda, menor es la frecuencia. Cuanto más parecida a una onda, más corta es la longitud de onda, mayor es la frecuencia y más parecida a una partícula; desde una perspectiva microscópica, el estado de las partículas se describe mediante funciones de onda, que pueden mostrar superposiciones como interferencia de ondas y difracción. así como las discontinuidades de partículas se pueden expresar en términos probabilísticos.

Lo que hay que tener en cuenta aquí es que la superposición de propiedades de onda de partículas no es la superposición de vibraciones medias como las ondas mecánicas macroscópicas. Es la superposición de probabilidades descrita por la función de onda, es decir, la superposición de probabilidades de las posibles posiciones y propiedades de momento de las partículas.

Debido a esto, la dualidad onda-partícula y la incertidumbre son en realidad equivalentes. Se puede decir que es precisamente por la naturaleza ondulatoria de las partículas que muestran incertidumbre, y la observación hará que su naturaleza ondulatoria desaparezca y se transforme en certeza de partículas.

Incluso podemos pensar que cualquier sustancia (incluida la macro) tiene volatilidad, pero cuanto más corta sea la longitud de onda (muy corta), no podrá mostrar volatilidad observable y, en cambio, mostrará partículas.

Finalmente, vale la pena explicar que la naturaleza ondulatoria y la naturaleza partícula son propiedades mostradas objetivamente en experimentos, no esencias. Representan diferentes modelos abstractos y explican las partículas microscópicas desde diferentes ángulos, y es obvio que. Estos dos modelos son descripciones fenomenológicas desde una perspectiva macro.

En cuanto a la verdadera forma de las partículas microscópicas, actualmente no existe una imagen unificada en la ciencia y sólo podemos unir perfiles desde diferentes ángulos, como un ciego tocando un elefante, pero es concebible. que en un nivel superior, las partículas Las formas onda-partícula deben estar unificadas, porque son la misma y la misma esencia, y exhiben propiedades observables.

El cuanto es una cantidad física. Si existe la unidad básica indivisible más pequeña, entonces esta cantidad física se cuantifica y la unidad más pequeña se llama cuanto; por ejemplo, un fotón es un cuanto de luz. En términos sencillos, un cuanto es la unidad más pequeña que puede expresar las características de una determinada sustancia o cantidad física.

El entrelazamiento cuántico significa que en la mecánica cuántica, cuando dos o más partículas interactúan entre sí, dado que las características de cada partícula se han sintetizado en las propiedades generales, cada partícula no se puede describir individualmente. Sólo puede describir las propiedades del sistema general. En este momento, el misterioso fenómeno de correlación (acción a distancia) entre partículas individuales es el entrelazamiento cuántico.

Por ejemplo, para un par de fotones entrelazados, cada fotón está en un estado de superposición; el estado es incierto en este momento y puede estar en cualquier lugar diferente. Entonces, la medida de uno de los fotones es. hará que su estado de superposición colapse a un estado definido y, al mismo tiempo, el estado del otro fotón también cambiará instantáneamente y sincrónicamente: colapsará del estado de superposición a un estado definido. (Múltiples fotones también pueden formar un estado entrelazado, por lo que si uno cambia, los demás cambiarán simultáneamente)

La clave de esto es que el estado del otro fotón es originalmente incierto, pero parece Ya sabes, se miden los cambios en el estado del fotón y luego usted mismo realiza los cambios correspondientes.

Debes saber que el estado de la partícula que se está midiendo puede ser cualquier valor en el estado de superposición antes de la medición, mientras que el estado de otra partícula no se puede determinar hasta que la partícula que se está midiendo determine su estado. Esto significa que el entrelazamiento cuántico permite que dos partículas produzcan un misterioso fenómeno de correlación que trasciende el tiempo y el espacio.

Cabe señalar que el entrelazamiento cuántico no significa que una partícula afecte instantáneamente a otra partícula (más rápido que la velocidad de la luz), sino que su *** tiene un estado general que se extiende por una amplia distancia. cambiando simultáneamente, es decir, las partes obedecerán a los cambios de las propiedades generales, es decir, el individuo tendrá atributos estadísticos.

De hecho, se puede decir que, en última instancia, todo está compuesto de cuántico, y todo, desde lo micro hasta lo macro, está lleno de la relación entre lo local y el todo. Entonces el entrelazamiento cuántico se extenderá por una amplia zona. distancia, lo que resulta en una influencia mutua amplia y fundamental.

Por lo tanto, no es el comportamiento de observación lo que afectará al sistema cuántico, sino que cualquier existencia y cualquier comportamiento afectará el estado del sistema cuántico todo el tiempo, y el impacto de este cambio de estado será en la forma de entrelazamiento cuántico interactúa a distancia.

Por tanto, desde esta perspectiva, independientemente de que se observe o no, no se puede obtener información determinista a nivel cuántico microscópico debido a las características del sistema cuántico.

Desde la perspectiva de Turing, ¿por qué no podemos conocer todos los estados exactos de la cuántica? Esto se debe a que la máquina que mide el estado está compuesta de cuantos (toda la materia está compuesta de cuantos en el nivel más bajo), lo que forma una recursión cíclica e incalculable, enredando la entidad calculada con la entidad calculadora. (El misterio del universo: recursividad, fractales, ciclos)

Entonces, es concebible que la certeza que queremos sólo pueda basarse en cambios microscópicos y ninguna influencia mutua. Pero en este momento todo lo que hay en el nivel superior no existirá, o existirá en una forma completamente diferente a la actual.

Finalmente, no existe un efecto de entrelazamiento cuántico a nivel macro, al igual que los objetos macroscópicos no tienen dualidad onda-partícula microscópica. Se puede entender que estos efectos cuánticos microscópicos se suprimen en un estado que no puede ser. observado a nivel macroscópico. ——Las soluciones matemáticas muestran que infinitesimal significa que el límite no existe, o se entiende que existe en un ámbito desconocido.

Sin embargo, detrás de lo que no podemos observar y percibir, hay un todo completo y unificado que cubre todas las áreas desconocidas. Sin embargo, nuestra cognición no necesariamente tiene un camino de información que pueda llegar a ella. ese todo unificado.

Evidentemente, si confiamos en la luz para obtener información, no podemos obtener información más allá de la velocidad de la luz. Sin embargo, el entrelazamiento cuántico puede ignorar la distancia y la velocidad de la luz y producir cambios sincrónicos entre estados. Entonces, ¿no sería capaz de transmitir información más rápido que la velocidad de la luz?

La conclusión es que el entrelazamiento cuántico todavía no puede transmitir información más allá de la velocidad de la luz.

En primer lugar, debemos comprender que transmitir información requiere ingresar información y leer información. Se considera que completar estos dos pasos ha completado la transmisión de información.

En segundo lugar, para las partículas en un estado entrelazado, la medición hará que el estado de superposición colapse; esta es información de entrada, y luego, en un instante, otras partículas entrelazadas cambiarán; cuando medimos estos cambios, leemos información.

Entonces la pregunta es, ¿todas son medidas? ¿Cuál representa la información de entrada y cuál representa la información leída?

Existe una secuencia de entrada y lectura, por lo que nuestras mediciones también deben estar en secuencia. Obviamente, el orden de medición todavía requiere que la velocidad de la luz transmita información para determinar el orden de medición.

Finalmente, no podemos ingresar los datos que queremos en un sistema cuántico entrelazado porque el estado microscópico es completamente aleatorio, incontrolable. Por lo tanto, los cambios sincrónicos entre los estados entrelazados de las partículas sólo pueden transmitir algunas señales aleatorias (ruido en lugar de información) de las cuales no podemos obtener ninguna información útil.

Los experimentos que se describen a continuación han sido realmente verificados. Aquí solo describimos brevemente el proceso y los principios.

Experimento de interferencia de doble rendija de un solo electrón

Los electrones se emiten uno por uno, pasan a través del deflector de doble rendija y golpean la pantalla de detección detrás del deflector cada vez que se realiza la detección. La pantalla muestra el impacto del electrón. Después de golpear el electrón, se emite el segundo electrón. Se emiten múltiples electrones repetidamente y, finalmente, el patrón formado por los electrones se registra en la pantalla de detección, mostrando franjas de interferencia. Si se cierra un espacio y se convierte en un espacio único, no aparecerán franjas de interferencia en la pantalla de detección.

Este experimento es completamente diferente al experimento de interferencia de la luz, porque la interferencia de la luz consiste en que la luz pasa a través de dobles rendijas, formando dos conjuntos de ondas de luz, y finalmente produce franjas de interferencia. Aquí, un solo electrón pasa a través de las dobles rendijas y eventualmente forma franjas de interferencia. El primero es un grupo y el segundo es un individuo.

Hay varios puntos que deben explicarse aquí:

Primero, las franjas de interferencia formadas por múltiples electrones en la pantalla de detección se predicen mediante la distribución de probabilidad de la función de onda.

En segundo lugar, un electrón solo puede ser un punto en la pantalla de detección, no una franja de interferencia. Requiere múltiples lanzamientos de electrones para formar un patrón de distribución de probabilidad: una franja de interferencia. eventos de grupo, se muestran propiedades estadísticas.

En tercer lugar, las franjas de interferencia significan que cuando un solo electrón pasa a través de rendijas dobles, produce un efecto de interferencia de onda, que es equivalente a que el electrón pase a través de rendijas dobles al mismo tiempo, generando dos fuentes de ondas, y luego interfiere consigo mismo.

En cuarto lugar, si un solo electrón solo pasa aleatoriamente a través de una rendija cada vez, no interferirá consigo mismo después de la doble rendija, por lo que el patrón final no tendrá franjas de interferencia, sino que solo serán dos franjas brillantes. .

Este experimento muestra que los electrones individuales son volátiles, es decir, la posición del electrón en el espacio es incierta - presentando una distribución de probabilidad, y las probabilidades de esta distribución de posición pueden superponerse para formar un efecto de interferencia - —Significa aumentar la probabilidad de aparecer en determinados puestos y reducir la probabilidad de aparecer en determinados puestos.

Finalmente, el electrón golpea la pantalla de detección y su volatilidad se transforma en una partícula, es decir, la probabilidad da el resultado: se determina la posición. El patrón de interferencia formado por múltiples electrones reflejará la superposición de autointerferencia de las fluctuaciones de los electrones.

Porque de hecho, en las franjas de interferencia, todos los puntos corresponden a posiciones que los electrones pueden alcanzar aleatoriamente, y sólo cuando los electrones muestran volatilidad e interfieren entre sí mismos se pueden generar las probabilidades de posición de esos puntos brillantes y oscuros. , formando así franjas claras y oscuras. De lo contrario, sólo habrá probabilidades de posición para las dos franjas brillantes, pero no para las franjas oscuras.

Experimento de interferencia de doble rendija - efecto observador

Es igual que el experimento de interferencia de doble rendija de un solo electrón, excepto que la observación se realiza delante de la doble rendija. deflector para determinar cómo pasa el electrón individual a través de las costuras dobles. Como resultado, se observó que cada electrón pasaba aleatoriamente a través de un espacio y las franjas de interferencia finales en la pantalla de detección desaparecieron, dejando solo dos franjas brillantes. Pero si se eliminan los medios de observación, las franjas de interferencia volverán a aparecer.

Este experimento sólo ilustra el principio complementario de la dualidad onda-partícula. Si lo observas, las partículas te mostrarán la naturaleza partícula y la naturaleza ondulatoria se degradará, pero si no la observas, entonces las partículas os mostrarán su naturaleza partícula. La naturaleza ondulatoria aparecerá nuevamente y la naturaleza partícula se degenerará.

Experimento de retardo de fotones de Wheeler

Cuando se inyecta un fotón en una semilente, tiene la mitad de probabilidad de atravesarlo y la mitad de probabilidad de reflejarse. Esto es aleatorio cuántico. proceso. .

En el primer caso, colocando pantallas de detección a ambos lados del espejo semitransparente, se puede detectar si los fotones atraviesan el espejo semitransparente o son reflejados por el espejo semitransparente. Los resultados muestran que cada fotón solo producirá aleatoriamente un punto brillante en una pantalla de detección, y seguirá siendo un punto brillante después de muchas veces. Esto significa que los fotones sólo pueden atravesar o reflejarse cada vez.

En el segundo caso, utilizando dos reflectores, los fotones que puedan atravesar el espejo semitransparente o ser reflejados por el espejo semitransparente se continúan introduciendo en los dos lados del segundo espejo semitransparente. espejo transparente. Es decir, si el fotón pasa por el primer medio espejo, entrará por un lado del segundo medio espejo; si el fotón es reflejado por el primer medio espejo, entrará por el otro lado de la segunda mitad; -espejo.

Debes saber que la segunda mitad de la lente todavía tiene la mitad de probabilidad de permitir que los fotones la atraviesen o se reflejen. Luego, a ambos lados del segundo medio espejo, coloque pantallas de detección para detectar los fotones que lo atraviesan o se reflejan.

Los resultados mostraron que después de que cada fotón fuera emitido varias veces, aparecían franjas de interferencia en una de las pantallas de detección.

Esto muestra que un fotón entra en la primera semilente, la atraviesa y se refleja al mismo tiempo, y luego el fotón que recorre dos caminos entra en ambos lados de la segunda semilente al mismo tiempo. , y continúa pasando al mismo tiempo pasado y reflejado.

Luego, a ambos lados del segundo medio espejo, habrá fotones que lo atravesarán y se reflejarán. Al ajustar la fase de los fotones, los propios fotones pueden anularse entre sí en un lado e interferir entre sí en el otro lado. De este modo se generan franjas de interferencia en una pantalla de detección.

En el tercer caso, cuando el fotón pasa por la primera mitad de la lente, no hay segunda mitad de la lente. Esto equivale al primer caso, el fotón pasará a través o se reflejará. Luego, una vez que el fotón completa la aleatorización cuántica de la primera mitad de la lente (pasa a través de ella o se refleja), se "retrasa" para unirse a la segunda mitad de la lente.

Los resultados muestran que, consistente con el segundo caso, el fotón pasará a través y se reflejará al mismo tiempo. Esto muestra que "retrasamos" el comportamiento de agregar la segunda mitad de la lente, permitiendo que el fotón cambie mágicamente a la segunda situación después de haber determinado la elección de la primera situación. De esta manera, nuestra elección retrasada determina la elección completada.

Con respecto a este experimento, Wheeler citó más tarde a Bohr diciendo: Cualquier fenómeno cuántico básico es solo un fenómeno después de que se registra, ¿lo hacemos antes de que el fotón tome una decisión? lo que no supone ninguna diferencia en los experimentos cuánticos. Cuando el fotón pasa a través de la primera lente y cuando insertamos la segunda lente, dónde está y qué es es una pregunta sin sentido. ¡No tenemos derecho a hablar de ello porque no es una realidad objetiva!

Experimento del Borrador Cuántico

Este experimento es algo complicado, pero ha sido verificado con éxito.

En el primer paso, creamos un par de fotones entrelazados, los emitimos a intervalos y pasamos a través de una placa de doble rendija: hay rendijas A y B en ella, y este par de fotones, cuando pasando por las dobles rendijas No separados. Pero no sabemos si este par de fotones pasa por A, B o AB al mismo tiempo.

En el segundo paso, después de pasar por la doble rendija, este par de fotones se separarán en dos fotones entrelazados en A - A1A2. Si se separan en fotones entrelazados en B, Dos fotones - B1B2, de los cuales A1 y B1 ingresarán a la lente y se concentrarán en la pantalla de detección D0, mostrando eventualmente franjas de interferencia.

En este momento, los fotones en D0 no pueden distinguir cuáles son A1 y cuáles son B1, lo que significa que no se sabe de qué espacio -A o B- provienen estos fotones. Obviamente, un par de fotones entrelazados ingresan a AB al mismo tiempo, y luego separan A1 en A y B1 en B al mismo tiempo, y A1 y B1 interfieren después de la lente, de modo que se pueden mostrar franjas de interferencia en D0.

En el tercer paso, A2 y B2 entrarán en el polarizador y se moverán en diferentes direcciones. Y todos los destinos están lejos de D0, lo que muestra que D0 ha detectado el fotón mientras A2 y B2 todavía se están moviendo.

El cuarto paso, A2 ingresa al espejo semitransparente, hay un 50% de probabilidad de ingresar a la pantalla de detección D4, otro 50% de probabilidad de ingresar al espejo semitransparente, y luego hay un 50 % de probabilidad (50% de 50%, es decir, 25% de probabilidad) de ingresar a la pantalla de detección D1, y 50% de probabilidad (50% de 50% es una probabilidad de 25%) de ingresar a la pantalla de detección D2.

De la misma manera, cuando B2 entra al espejo semitransparente, hay un 50% de probabilidad de entrar en la pantalla de detección D3, y otro 50% de probabilidad de entrar en el espejo semitransparente, y luego hay hay un 50% de probabilidad (50% de 50% es 25% de probabilidad) de ingresar a la pantalla de detección D1, y 50% de probabilidad (50% de 50% es 25% de probabilidad) de ingresar a la pantalla de detección D2.

En resumen, A2 tiene un 50% de probabilidad de entrar en D4, un 25% de probabilidad de entrar en D1, y un 25% de probabilidad de entrar en D2, B2 tiene un 50% de probabilidad de entrar en D3, un 25; % de probabilidad de ingresar a D1, y un 25% de probabilidad de ingresar a D2. La probabilidad de ingresar a D2. (D1D2 no puede distinguir A2B2)

En el quinto paso, no hay respuesta en las pantallas de detección D1 y D2. Entonces, si D4 reacciona en este momento, significa que es A2 (colapso de estado), y A1 en el estado entrelazado reaccionará en D0 si D3 reacciona, significa que es B2 (colapso de estado), y el estado entrelazado con él B1 - reaccionará en D0.

Entonces, a través de las reacciones de D4 y D3 (no reaccionarán al mismo tiempo), sabemos si es A1 o B1 en D0. Sin embargo, en este momento, la franja de interferencia en D0 desaparece. . Obviamente, esto se debe a que hemos determinado la ruta exacta de este par de fotones entrelazados a través de la rendija AB, por lo que el estado de este par de fotones colapsa, mostrando la naturaleza de partículas, y solo uno de ellos puede elegir pasar a través de AB.

Paso 6, Pantallas de detección D1 y D2, una de ellas responde. En este momento, tanto A2 como B2 tienen una probabilidad de formar este resultado, por lo que todavía no podemos confirmar cuál de A1 y B1 reaccionó en D0, lo que significa que A1 y B1 están ambos en D0, causando interferencia, y las franjas de interferencia natural. Aparecerá nuevamente. Apareció en D0.

En este punto, todo el experimento está completo. Hay dos puntos que vale la pena explicar:

En primer lugar, si hay una reacción en las pantallas de detección D1 y D2 es una probabilidad. A juzgar por los resultados: no hay respuesta en D1 o D2 Al reaccionar, D0 tiene franjas de interferencia; esto equivale a borrar la información de la ruta; cuando D1 y D2 no reaccionan, D3 o D4 reaccionarán; teniendo información de ruta, y las franjas de interferencia D0 desaparecen en este momento.

En segundo lugar, desde el tercer paso, se puede ver que la distancia para que los fotones alcancen D1234 es mayor que D0. Por lo tanto, cuando D1234 reacciona, D0 ya ha reaccionado, formando rayas, pero si las rayas en D0 interfieren aún está controlado por la reacción de D1234 que ocurre más tarde.

El punto clave de este experimento es revelar: El colapso del estado de partícula no depende del observador o de qué tipo de observador, incluidos los equipos de tecnología de observación, la presencia o ausencia de inteligencia y conciencia, etc., pero radica en la construcción de caminos de información.

Los experimentos anteriores han demostrado sin lugar a dudas la dualidad onda-partícula de las partículas microscópicas, completamente diferente de los fenómenos macroscópicos, lo cual es increíble y muy difícil de entender.

Sin embargo, los resultados experimentales son incuestionables, por lo que la gente ha iniciado varias autointerpretaciones ilusorias de los resultados experimentales. Aquí hay algunas explicaciones representativas:

Ninguna Las partículas son solo ondas

Estamos en campos cuánticos que están por todas partes, como sopas, y estas sopas (campos de energía) se mueven como ondas. Las partículas emergen de la sopa sólo cuando las observamos, como si las convocara nuestro acto de observación.

No hay ondas, solo partículas.

Las partículas se mueven súper rápido y nuestra velocidad de observación (exposición) es demasiado lenta. Por lo tanto, cuando hacemos una observación, la imagen capturada es en realidad la apariencia de partículas que van a diferentes lugares rápidamente, y desde nuestra perspectiva, es la apariencia de partículas que aparecen en múltiples lugares al mismo tiempo, por lo que diremos que las partículas tienen Olas. Mismo estado.

No hay ondas ni partículas.

Las partículas simplemente se abstraen en un modelo fenomenológico macroscópico basado en las propiedades de nuestras observaciones. Sin embargo, en diferentes circunstancias, según las propiedades de observación y de conformidad con el modelo fenomenológico de las ondas macroscópicas, todos tendrán dualidad onda-partícula, que es una descripción de estado contradictoria a nivel macroscópico. De hecho, la naturaleza de estas sustancias microscópicas no es ondulada ni partícula. No sabemos cuál es específicamente. Actualmente no existe una imagen específica.

Hay ondas y partículas

La materia microscópica, cuando no se observa, toma forma de "nube" o "niebla" y se mueve en forma de ondas, convergerá hacia ella. un "punto" y convertirse en una partícula. ¿Por qué sucede esto? Esto se debe a que el estado energético de la “nube” o “niebla”, debido a la interferencia de la observación, la pérdida de energía se hace menor y solo se puede formar un punto, que es la partícula.

Universo de alta dimensión

La materia microscópica es la proyección del universo de alta dimensión. Su comportamiento es impredecible porque sólo podemos ver fragmentos de estas proyecciones de alta dimensión, lo que resulta incomprensible. trayectorias de movimiento y formas características.

Multiverso

Las características de las ondas de partículas microscópicas provienen de la superposición simultánea de imágenes de partículas de innumerables universos paralelos. Sin embargo, una vez observados, los espacio-tiempos paralelos se separan y las partículas individuales aparecen en un espacio-tiempo actual específico y único.

Expresión de integral de trayectoria

En matemáticas puras, la expresión de integral de trayectoria no utiliza la órbita de movimiento única y única de la partícula, sino que utiliza la suma de todas las órbitas posibles. Utilizando la integración funcional, se puede calcular la suma de todos los orbitales posibles. En otras palabras, cuando las partículas microscópicas van de un lugar a otro, elegirán todos los caminos posibles (incluido pasar a través de rendijas dobles al mismo tiempo), y la observación formará un camino único entre la posición de observación y la partícula, de modo que la la elección desaparece.

Preguntas Experimentales

En estos experimentos, ¿cómo se emite un electrón o un fotón? ¿Existe un electrón o un fotón? Primero supongamos que hay electrones y fotones, y luego descubramos la naturaleza ondulatoria de estas partículas en experimentos. ¿No es esto una contradicción?

Interpretación de Copenhague

La posición espacial de las partículas microscópicas es incierta antes de la medición, por lo que no tiene sentido tratar de discutir las trayectorias y caminos de las partículas antes de la medición. Toda confusión y confusión obviamente provienen de discutir temas que no deberían discutirse.

Resumen

De hecho, una explicación exitosa puede predecir todas las situaciones futuras. Si se puede hacer, entonces esta explicación es básicamente una perspectiva correcta. La función de onda predice y describe perfectamente la volatilidad y la naturaleza de las partículas microscópicas en forma de probabilidad. Sin embargo, lo que la gente todavía está ansiosa por saber es cómo se forman estas probabilidades, es decir, todas ellas ocurren antes de la observación. .

En última instancia, las personas no se conforman con la probabilidad y la incertidumbre; esta respuesta se debe a que en nuestra conciencia profundamente arraigada, todo es seguro, y esto proviene de nuestras conclusiones instintivas y perceptuales.

La razón esencial es que lo que conecta lo micro con lo macro es la probabilidad, pero estamos en lo macro, y teóricamente la probabilidad ha formado un resultado determinado, por lo que solo podemos ver certeza pero no certeza.

Además, también intentamos utilizar la percepción macroscópica para interpretar todo a nivel microscópico.

Quizás lo que nos une es lo macro, y el camino que no puede llegar a lo micro es la información.

Desde una perspectiva macro, solemos pensar en la observación como observación y prueba, pero en ciencia, la observación es el uso de medios técnicos para obtener información sobre el estado de la materia. Luego, a nivel microscópico, las observaciones definitivamente se implementarán utilizando fotones para obtener información, porque la transmisión de información depende de la luz.

Sin embargo, de hecho, en experimentos microscópicos, como los experimentos de borrado cuántico, no necesitamos completar el comportamiento y el proceso de observación cuántica, pero siempre que construyamos la posibilidad de observabilidad, podemos hacer Se producen los cambios de estado cuántico.

Se puede observar que la perturbación de la observación al micro no es el comportamiento de observación en sí, sino la posibilidad de la información obtenida por la observación, es decir: una vez formado el camino para la obtención de información. , puede tener un impacto sustancial en la influencia micro.

Esto es muy interesante. Quizás la información y los caminos sean la esencia de la lógica causal de nivel superior. Y el camino puede formar un bucle, de modo que la causa, el efecto y la lógica también pueden formar un bucle y convertirse en un infinito sin fin.

Esta también puede ser la razón por la cual los objetos macroscópicos no tienen fluctuaciones microscópicas (incertidumbre), porque obviamente se ha determinado que existe la ruta de información de los objetos macroscópicos.

Entonces, según el principio de incertidumbre, ¿imagina si la información de posición y momento determinada por la partícula al mismo tiempo existe objetivamente?

Si existe, pero la naturaleza inherente de las partículas, la dualidad onda-partícula, limita nuestro acceso a esta determinada información, entonces nuestra adquisición de información microscópica y la certeza misma son contradictorias, porque la adquisición forma el camino de la información. , lo que genera incertidumbre, y sólo sin adquisición puede existir objetivamente información determinista.

Esto es como una habitación sin luz. Quiero saber qué hay en la habitación, pero una vez que entra la luz, las cosas en la habitación se combinarán con la luz para producir algo que no estaba allí antes. entonces nunca es posible obtener la información original de Wulizi; tal vez no haya información en Wulizi, o puede haber innumerables tipos de información, ¿quién sabe?

Todo esto radica en que dependemos de la luz para obtener información y, lo que es más importante, nuestra esencia está compuesta por la misma información cuántica; sin embargo, tal vez todo sea información y todo sean bits. (La esencia de las matemáticas y la relación entre todas las cosas (segunda edición))