양자 역학의 많은 반 직관적 인 특징 중에서, 아마도 우리의 상식 개념에 가장 어려운 것은 입자가 관찰 될 때까지 위치가 없다는 것입니다. 이것이 바로 코펜하겐 해석이라고 불리는 양자 역학의 표준 관점이 우리에게 믿어달라고 요구합니다. Newtonian Physics의 명확한 위치와 움직임 대신에, 우리는 파도 기능으로 알려진 수학적 구조에 의해 묘사 된 확률의 구름을 가지고 있습니다. 한편, 파동 기능은 시간이 지남에 따라 진화하며, 그 진화는 Schrödinger 방정식이라고 불리는 정확한 규칙에 의해 지배됩니다. 수학은 분명합니다. 입자의 실제 소재지. 입자가 관찰 될 때까지 파도 기능이 "붕괴"되는 행위는 그 위치에 대해 아무 말도 할 수 없습니다. Albert Einstein은 무엇 보다도이 아이디어에 반대했습니다. 그의 전기 작가 인 Abraham Pais는 다음과 같이 썼습니다.“우리는 종종 객관적인 현실에 대한 그의 개념을 논의했습니다. 나는 한 번의 산책 중에 아인슈타인이 갑자기 멈추고 나에게 돌아 서서 달이 그것을 볼 때만 존재한다고 믿었는지 물었다는 것을 기억합니다.”
.그러나 거의 1 세기 동안 주변에 있었던 또 다른 견해가 있습니다. 입자는 항상 정확한 위치를 가지고 있습니다. 파일럿 파 이론 또는 보 미아 역학으로 알려진이 대안적인 견해는 코펜하겐의 견해만큼 인기가 없으며, 부분적으로 보 미안 역학은 세계가 다른 방식으로 이상해야한다는 것을 암시하기 때문입니다. 특히, 1992 년 연구에 따르면 Bohmian 역학의 특정 기괴한 결과를 결정화하고 그렇게함으로써 치명적인 개념적 타격을 입었다. 이 논문의 저자들은 보 미아 역학의 법칙에 따른 입자가 양자 이론의 뒤틀린 표준에 의해서도 너무 비 물리적 인 궤적을 취해“초현실적”이라고 묘사 할 것이라고 결론 지었다.
.거의 1/4 세기 후, 한 과학자 그룹은 토론토 실험실 에서이 아이디어를 테스트하는 것을 목표로하는 실험을 수행했습니다. 그리고 올해 초 처음보고 된 그들의 결과가 조사를 시작한다면, 양자 역학에 대한 Bohmian의 견해는 덜 흐릿하지만 어떤면에서는 전통적인 관점보다 더 이상한면에서 복귀 할 수 있습니다.
.저장 입자 위치
Bohmian Mechanics는 1927 년 Louis de Broglie에 의해 1952 년 David Bohm에 의해 1992 년에 사망 할 때까지 더 발전 시켰습니다. 또한 모든 입자에는 관찰되지 않더라도 실제적이고 확실한 위치가 있습니다. 입자의 위치의 변화는 "파일럿 웨이브"방정식 (또는 "지침 방정식")으로 알려진 다른 방정식에 의해 주어진다. 이론은 완전히 결정적이다. 시스템의 초기 상태를 알고 파동 함수가있는 경우 각 입자가 끝날 위치를 계산할 수 있습니다.
그것은 고전적인 역학에 대한 후퇴처럼 들릴지 모르지만 중요한 차이가 있습니다. 고전적인 역학은 순전히“로컬”입니다. 물건은 인접한 경우에만 다른 물건에 영향을 줄 수 있습니다 (또는 전기장과 같이 어떤 종류의 필드의 영향을 통해 빛의 속도보다 더 빨리 충동을 보낼 수 있음). 대조적으로, 양자 역학은 본질적으로 비 국소 적이다. 1930 년대에 아인슈타인 자신이 고려한 비 국소 효과의 가장 잘 알려진 예는 한 쌍의 입자가 다른 입자의 측정이 다른 먼 입자의 상태에 영향을 미치는 것처럼 보이는 방식으로 연결되는 경우입니다. 이 아이디어는 아인슈타인에 의해“멀리서의 으스스한 행동”으로 조롱되었습니다. 그러나 1980 년대부터 수백 가지의 실험은이 짜증나는 행동이 우리 우주의 진정한 특징임을 확인했습니다.
Bohmian의 관점에서 볼 때, 비 국소성은 훨씬 눈에 띄게됩니다. 하나의 입자의 궤적은 동일한 파도 함수에 의해 기술 된 다른 모든 입자가 수행하는 일에 의존한다. 그리고 비판적으로, 파동 함수는 지리적 한계가 없다. 원칙적으로 전체 우주에 걸쳐있을 수 있습니다. 이는 우주가 광대 한 공간에 걸쳐 이상하게 상호 의존적이라는 것을 의미합니다. Rutgers University의 수학자이자 물리학자인 Sheldon Goldstein이 썼던 것처럼 파도 기능은“단일 돌이킬 수없는 현실로 결합하거나 결합합니다.”
입자 (전자)가 좁은 슬릿 한 쌍을 통과하여 결국 각 입자를 기록 할 수있는 스크린에 도달하는 고전적인 "이중 슬릿"실험을 볼 때 Bohm과 Copenhagen의 차이가 분명해집니다. 실험이 수행되면 전자는 파도처럼 행동하여 화면에서 "간섭 패턴"이라는 특정 패턴을 만듭니다. 놀랍게도,이 패턴은 전자가 한 번에 하나씩 전송 되더라도 점차적으로 나타납니다. 이는 각 전자가 두 슬릿을 동시에 통과 함을 시사합니다.
코펜하겐의 견해를 받아들이는 사람들은이 상황과 함께 살게되었습니다. 결국 우리가 측정 할 때까지 입자의 위치에 대해 말하는 것은 의미가 없습니다. 일부 물리학 자들은 대신에 많은 양자 역학에 대한 세계의 해석에 끌립니다. 일부 우주의 관찰자들은 전자가 왼쪽 슬릿을 통과하는 반면, 다른 우주의 사람들은 오른쪽 슬릿을 통과하는 것을 본다.
이에 비해 Bohmian View는 다소 길들여지는 소리 :전자는 실제 입자처럼 작용하며, 파일럿 파에 의해 완전히 결정된 순간의 속도는 파도 기능에 달려 있습니다. 이 관점에서, 각 전자는 서퍼와 같다 :그것은 특정 순간마다 특정 장소를 차지하지만, 그 움직임은 확산 파의 움직임에 의해 결정된다. 각 전자는 단 하나의 슬릿을 통해 완전히 결정된 경로를 취하지 만 파일럿 웨이브는 두 슬릿을 통과합니다. 최종 결과는 표준 양자 역학에서 보는 패턴과 정확히 일치합니다.
일부 이론가들에게, Bohmian 해석은 참을 수없는 호소력을 가지고 있습니다. “양자 역학을 이해하기 위해해야 할 일은 자신에게 말하는 것입니다. 우리가 입자에 대해 이야기 할 때, 우리는 실제로 입자를 의미합니다. 그런 다음 모든 문제가 사라집니다.”라고 Goldstein은 말했습니다. “사물에는 입장이 있습니다. 그들은 입니다 어딘가에. 그 아이디어를 진지하게 받아들이면 거의 즉시 Bohm으로 이끌어냅니다. 교과서에서 찾은 것보다 훨씬 간단한 양자 역학 버전입니다.” 호주 브리즈번에있는 그리피스 대학교의 물리학 자 하워드 위스 먼 (Howard Wiseman)은 보 미안의 견해는“세계가 어떻게되는지에 대한 매우 간단한 설명을 제공한다고 말했다. 당신은 자신을 어떤 종류의 철학적 노트에 묶을 필요가 없습니다.”
.그러나 모든 사람이 그런 느낌을 느끼는 것은 아니며, 수년에 걸쳐 Bohm View는 코펜하겐 뒤에서 그리고 요즘 많은 세계 뒤에서 수용을 얻기 위해 고군분투했습니다. 4 명의 저자의 이름으로 만든 약어 인 "Essw"로 알려진 논문과 함께 큰 타격이 발생했습니다. ESSW 논문은 입자가 이중 슬릿 실험을 가로 질러 간단한 보 마이안 궤적을 따를 수 없다고 주장했다. 누군가가 각 슬릿 옆에 탐지기를 배치하고 ESSW를 주장하여 어떤 입자가 어떤 슬릿을 통과했는지 기록한다고 가정 해 봅시다. ESSW는 광자가 왼쪽 슬릿을 통과 할 수 있음을 보여 주었지만, Bohmian의 관점에서도 여전히 오른쪽 슬릿을 통과 한 것으로 기록된다. 이것은 불가능 해 보였다. essw 논문이 말한 것처럼 광자는“초현실적”궤적을 따르는 것으로 간주되었습니다.
토론토 대학의 물리학자인 Aephraim Steinberg는 Bohmian View에 대한 ESSW 주장은“Bohmian View에 대한 철학적 반대 의견”이라고 말했다. "그것은 Bohmian 역학에 대한 나의 사랑을 손상 시켰습니다."
그러나 Steinberg는 그 사랑을 다시 시작하는 방법을 찾았습니다. Science Advances에 출판 된 논문에서 , Steinberg와 그의 동료 (팀에는 호주의 Wiseman과 5 명의 다른 캐나다 연구원이 포함되어 있음)는 실제로 ESSW 실험을 수행했을 때 무슨 일이 있었는지 설명합니다. 그들은 광자 궤적이 결국 초현실적이지 않다는 것을 알았거나, 더 정확하게는 경로가 초현실적 인 것처럼 보일 수 있지만, 보임의 이론에 내재 된 비 지역성을 고려하지 않는 경우에만.
.Steinberg와 그의 팀이 수행 한 실험은 표준 2 슬릿 실험과 유사했습니다. 그들은 전자보다는 광자를 사용했으며, 한 쌍의 슬릿을 통해 광자를 보내는 대신 광선 스플리터를 통과했습니다. 빔 스플리터를 통과했습니다. 빔 스플리터를 통과했습니다. 광자는 결국 최종 위치를 기록하는 단일 광자 카메라 (전통적인 실험의 화면에 해당)에 도달합니다. “입자가 두 개의 슬릿 중 어느 것을 통과 했습니까?”라는 질문이 있습니다. "두 가지 경로 중 어느 경로가 취해 졌습니까?"
가됩니다중요하게도, 연구원들은 개별 광자보다는 얽힌 광자 쌍을 사용했습니다. 결과적으로, 그들은 하나의 광자를 심문하여 다른 광자에 대한 정보를 얻을 수있었습니다. 첫 번째 광자가 빔 스플리터를 통과 할 때, 두 번째 광자는 첫 번째 광자가 어느 경로를 택했는지를 알고 있습니다. 그런 다음 팀은 두 번째 광자의 정보를 사용하여 첫 번째 광자 경로를 추적 할 수있었습니다. 각각의 간접 측정은 대략적인 값 만 생성하지만 과학자들은 첫 번째 광자의 궤적을 재구성하기 위해 많은 수의 측정을 할 수 있습니다.
팀은 광자 경로가 실제로 나타난다는 것을 발견했습니다. ESSW가 예측 한 것처럼 초현실적으로 :얽힌 파트너의 양극화가 광자가 다른 경로를 가져 갔다고 말했지만, 광자는 때때로 화면의 한쪽을 때릴 것입니다.
.그러나 두 번째 광자의 정보를 신뢰할 수 있습니까? 결정적으로 Steinberg와 그의 동료들은“첫 번째 광자는 어떤 경로를 차지 했습니까?”라는 질문에 대한 답변을 발견했습니다. 질문 당시에 따라 다릅니다.
처음에는 - 첫 번째 광자가 빔 스플리터를 통과 한 직후에, 두 번째 광자는 첫 번째 광자 경로와 매우 밀접한 상관 관계가 있습니다. Steinberg는“하나의 입자가 슬릿을 통과함에 따라 프로브 [두 번째 광자]는 어떤 슬릿이 어떤 슬릿을 통과했는지 완벽하게 정확한 메모리를 가지고 있습니다.
그러나 첫 번째 광자가 더 멀어 질수록 두 번째 광자 보고서가 덜 신뢰할 수 있습니다. 그 이유는 비 지역성입니다. 두 광자가 얽혀 있기 때문에, 첫 번째 광자가 취하는 경로는 두 번째 광자의 분극에 영향을 미칩니다. 첫 번째 광자가 화면에 도달 할 때, 두 번째 광자의 분극은 다른 방법으로 한 방향으로 향할 가능성이 높습니다. 따라서 첫 번째 광자가 첫 번째 경로를 가져 갔는지 또는 두 번째 슬릿을 아는 것과 동일합니다.
.Steinberg는 Bohm 궤적이 초현실적이라는 문제가 아니라는 점은 문제가 아니라고 말했다. 문제는 두 번째 광자 가 말한다는 것입니다 Bohm 궤적은 초현실적이며, 비 지역성 덕분에 그 보고서를 신뢰하지 않아야합니다. Steinberg는“진정한 모순은 없습니다. "당신은 항상 비 지역성을 염두에 두어야하거나 매우 중요한 것을 그리워합니다."
.빛보다 빠릅니다
ESSW가 교란하지 않은 일부 물리학 자들은 Bohmian의 견해를 모두 받아 들였으며 Steinberg와 그의 팀이 찾은 것에 특히 놀라지 않습니다. 런던 대학교 (이전의 Birkbeck College)의 Birkbeck (이전 Birkbeck College)의 물리학자인 Basil Hiley는 지난 몇 년간 Bohmian View에 대한 많은 공격이 있었으며, Bohm 접근법이 실제로 주장하는 것을 오해했기 때문에 모두 어지럽 혔습니다. Hiley 's의 학생 인 옥스포드 대학의 물리학자인 Owen Maroney는 Essw를“De Broglie – Bohm에게 새로운 도전을 제시하지 않았다”고 Essw를“끔찍한 주장”이라고 묘사했습니다. 놀랍게도, Maroney는 Steinberg의 실험 결과에 흥분하며, 이는 그가 보유한 견해를 뒷받침하는 것처럼 보입니다. "이것은 매우 흥미로운 실험입니다." "De Broglie – Bohm을 진지하게 받아들이는 동기를 부여합니다."
Bohmian Divide의 반대편에서, ESSW의 저자 중 한 명인 Berthold-Georg Englert (Marlan Scully, George Süssman 및 Herbert Walther와 함께)는 여전히 그들의 논문을 Bohmian의 견해에 대한“치명적인 타격”이라고 묘사합니다. Englert에 따르면, 현재 싱가포르 국립 대학교 (National University of Singapore)에서 BOHM 궤적은 수학 대상으로 존재하지만“신체적 의미가 부족합니다.”
.역사적으로, 아인슈타인은 Bohm의 De Broglie의 제안에 대한 부흥에 대해들을만큼 오래 살았으며, 그는 인상적이지 않아서 너무 단순한 것을 무시하지 않았습니다. 1952 년 봄에 물리학 자 맥스 태어나에게 보낸 편지에서 아인슈타인은 Bohm의 작업에 무게를 두었습니다.
그러나 Bohmian의 견해를 받아들이는 사람들에게도 명확하게 정의 된 입자가 정확한 경로를 따라 움직이면 질문이 남아 있습니다. 목록을 토핑하는 것은 특수 상대성 이론으로 명백한 긴장으로, 빛의 통신보다 빠른 의사 소통을 금지합니다. 물론, 물리학 자들이 오랫동안 언급했듯이, 양자 얽힘과 관련된 종류의 비 국소 성은 빛나는 신호보다 빠른 신호를 허용하지 않습니다 (따라서 할아버지 역설이나 기타 인과 관계의 위험이 발생하지 않습니다). 그럼에도 불구하고, 많은 물리학 자들은 특히 보 미안의 관점에서 비 지역성의 두드러진 역할을 고려할 때 더 많은 설명이 필요하다고 생각합니다. 여기에서 무슨 일이 일어나는지에 대한 명백한 의존성 무슨 일이 일어나고 있는지 설명을 위해 울부 짖습니다.
Steinberg는“우주는 빛의 속도보다 더 빨리 대화하는 것을 좋아하는 것 같습니다. "나는 빛보다 더 빠르게 갈 수있는 우주를 이해할 수 있었지만 내부 작업이 빛보다 빠르게 작동하는 우주를 이해할 수는 있지만 거시적 수준에서 그것을 사용하는 것이 금지되어 있습니다. 이해하기가 매우 어렵습니다."
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