10 мифов о квантовой Вселенной [окончание] (2 фото)

6) Благодаря квантовой механике возможна телепортация.

На самом деле существует реальное явление, известное как квантовая телепортация, но оно наиболее определенно не означает, что реально возможно телепортировать физический объект из одного места в другое. Если вы берете две запутанные частицы и оставляете одну рядом, другую отправляя на желаемое расстояние, вы можете телепортировать информацию из неизвестного квантового состояния с одного конца на другой конец.

Это имеет серьезные ограничения, однако, в том числе то, что это работает только для отдельных частиц, и что может быть телепортирована только информация о неопределенном квантовом состоянии, а не какая-либо физическая материя. Даже если бы вы могли масштабировать это для передачи квантовой информации, которая кодирует все человеческое существо, передача информации - это не то же самое, что передача материи: вы никогда не сможете телепортировать человека с помощью квантовой телепортации.

7) В квантовой Вселенной все неопределенно.

Некоторые вещи являются неопределенными, но многие вещи чрезвычайно четко определены и хорошо известны в квантовой Вселенной. Например, если вы берете электрон, вы не можете точно и одновременно знать:

его положение и его импульс,

или его момент импульса в нескольких, взаимно перпендикулярных направлениях,

при любых обстоятельствах.

Но некоторые вещи об электроне могут быть точно известны! Мы можем знать его массу покоя, его электрический заряд или его время жизни (которое кажется бесконечным) с точной уверенностью.

Единственными вещами, которые являются неопределенными в квантовой физике, являются пары физических величин, которые имеют определенную связь между ними: это пары сопряженных переменных. Вот почему существуют неопределенные отношения между энергией и временем, напряжением и свободным зарядом или угловым моментом и угловым положением. Хотя многие пары величин имеют присущую им неопределенность, многие величины все же точно известны.

8) Каждая частица одного типа имеет одинаковую массу.

Если бы вы могли взять две одинаковые частицы - например, два протона или два электрона - и положить их на абсолютно точные вес, то они бы всегда имели одинаковую массу в этой паре. Но это только потому, что протоны и электроны являются стабильными частицами с бесконечным временем жизни.

Если вместо этого вы взяли нестабильные частицы, которые распадаются через некоторое время - например, два верхних кварка или два бозона Хиггса - и поместили их на абсолютно точные весы, вы бы не получили одинаковые значения. Это потому, что существует внутренняя неопределенность между энергией и временем: если частица живет только в течение конечного промежутка времени, то существует внутренняя неопределенность в количестве энергии (и, как следует, из E = mc², массы покоя), которую имеет частица. В физике элементарных частиц это называется «шириной» частицы, и это может привести к тому, что собственная масса частицы будет неопределенной с точностью до нескольких процентов.

9) Сам Эйнштейн отрицал квантовую механику.

Это правда, что у Эйнштейна была известная цитата о том, что «Бог не играет в кости со Вселенной». Но аргумент против фундаментальной случайности, присущей квантовой механике, - то, о чем был смысл этой цитаты, - аргументирует, как интерпретировать квантовую механику, а не аргумент против самой квантовой механики.

Фактически, аргумент Эйнштейна заключался в том, что во Вселенной может быть больше взаимосвязей, чем мы можем обнаружить в настоящее время, и если бы мы могли понять законы, которые мы пока еще не раскрыли, возможно, то, что кажется нам случайным сейчас, могло бы раскрыться глубже в неслучайной истине. Хотя эта позиция не принесла полезных результатов, исследования основ квантовой физики продолжают оставаться активной областью исследований, успешно исключая ряд интерпретаций, включающих «скрытые переменные», присутствующие во Вселенной.

10) Обмен частиц в квантовой теории поля полностью описывают нашу Вселенную.

Это «маленький грязный секрет» квантовой теории поля, который физики изучают в аспирантуре: метод, который чаще всего используется для расчета взаимодействий между любыми двумя квантовыми частицами. Физики визуализируют это как обмен частиц между этими двумя квантами, наряду со всеми возможными дальнейшими обменами, которые могут произойти в качестве промежуточных шагов.

Если бы мы могли экстраполировать это на все возможные взаимодействия - на то, что ученые называют произвольными порядками зацикливания - это оказалось бы бессмыслицей. Данная техника является лишь приближением: асимптотический не сходящийся ряд, который разбивается на определенное число членов. Это невероятно полезная картина, но в основном неполная. Идея виртуального обмена частицами неотразима и интуитивна, но вряд ли является окончательным ответом на тайны Вселенной.