Сверхсветовая связь: тахион и причинность

Результаты работы Дж. Белла и Алена Аспекта показали, что между запутанными фотонами как бы имеется связь. Однако, поскольку эта связь и экспериментально и математически осуществляется со сверхсветовой скоростью, она признана не лоренц-инвариантной, то есть необъяснимой с точки зрения специальной теории относительности. Поэтому нашли компромиссное решение: назвали такую связь нелокальной.

Поведение запутанных частиц описывается известным квантово-механическим законом Малуса:

(2)

где P++(a,b) - вероятность того, что оба фотона получат одинаковые поляризации;

a,b - угол, образованный двумя поляризаторами, через которые проходят фотоны.

Выражение закона Малуса имеет ярко выраженную форму закона классической теории вероятностей, описывающего вероятность наступления двух зависимых событий. Первый сомножитель в уравнении (2) - это событие "вероятность перехода в собственное состояние первой частицы", второй сомножитель - событие "вероятность перехода в собственное состояние второй частицы после того, как измерена первая". То есть, события "переход одной частицы" и "переход другой частицы" согласно теории вероятностей являются событиямизависимыми [19]. Одна из частиц явно влияет на другую частицу. Действительно, невозможно представить себе совместное обнаружение фотонов, если один из регистраторов не обнаружил фотона. Это означает, что наступление второго события возможно тогда и только тогда, когда наступило событие первое. Классическая теория вероятностей это объявляет признаком зависимости событий:

"Два события А и В называются зависимыми, если появление одного из них изменяет вероятность появления другого".

Если второе событие не наступило, то вероятность совместного обнаружения фотонов - событие недостоверное:

"Два события считаются независимыми, если вероятность одного из них не зависит от появления или не появления другого события".

Или более подробно:

"Событие В называется независимым от события А, если появление события А не изменяет вероятности В, то есть РА(В) = Р (В)".

Если второе событие наступило - то вероятность совместного обнаружения фотонов становится определённой величиной. Этот факт описывается в теории вероятностей теоремой умножения вероятностей для зависимых событий:

"Вероятность произведения двух событий (совместного появления этих событий) равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое событие уже наступило:

Р(АВ) = Р(А)РА(В)"

То есть, текстовое написание и словесное описание выражения закона Малуса однозначно показывают, что названные два события, входящие в него - зависимые. Действительно, вероятность 1\2 - это вероятность наступления события для первого измеренного фотона. С этой вероятностью он получит, например, положительную поляризацию. Второй сомножительcos2(a,b) - это вероятность второго события, что второй фотон также получит положительную поляризацию при условии, что первый фотон был измерен и получил положительную поляризацию. Таким образом, события измерения фотонов зависят друг от друга, влияют друг на друга. А влияние, безусловно, требует передачи информации или энергии от влияющей частицы к той, на которую она влияет [17]. Невозможно описать зависимость без передачи влияния, энергии, информации - "текста" зависимости. Тот факт, что на сегодня исследователи не смогли обнаружить "переносчика" этого влияния, не даёт оснований для его отрицания. Тем не менее, считается, что явление запутанности не позволяет передавать информацию, в чём, собственно, и состоит смысл понятия "нелокальность". Однако, возникает странная ситуация. Имеются два объекта, между которыми по всем признакам имеется сверхсветовая связь. Следовательно, имеется принципиальная возможность использовать её для сверхсветовой синхронизации часов, не смотря на сомнительные утверждения о трудностях такойсинхронизации. И наоборот, если такая синхронизация осуществима, то она в свою очередь свидетельствует о правильности выводов о наличии такой связи.

Действительно, простой способ такой синхронизация описан в работе [20]. Используя заранее оговоренные редко встречающиеся комбинации (сигнатуры) в последовательности измеренных корреляций частиц, часы в двух ИСО синхронизируются по согласованному правилу. Например, обнуление минутных показаний часов. В этом случае часы этих ИСО будут идти синхронно в пределах часа - будут совпадать секунды и минуты. Очевидно, что при такой синхронизация автоматически рушится вся аксиоматика специальной теории относительности, поскольку обнаруживается, что интервалы между синхронизациями в точности равны в обеих ИСО. На рисунке приведена схема ещё одного мысленного эксперимента по проверке синхронности хода часов [22]:

Рис.6 Сигнатуры (рулоны бумаги), на которых отображены данные датчиков и показания часов с точки зрения неподвижной ИСО.

В условно неподвижной ИСО находится источник S запутанных фотонов, которые испускаются в противоположных направлениях в сторону движущихся к источнику S двух ИСО - А и В. Скорости этих систем отсчёта одинаковы. Вследствие симметрии с точки зрения неподвижной системы отсчёта фотоны прибывают в А и В одновременно и одновременно переходят в собственные состояния в результате измерения одной из них. Какой из фотонов измерен первым, не имеет значения. Все процессы измерения в каждой из систем отсчёта А и В абсолютно идентичны с точки зрения внутренних наблюдателей. Поэтому записи времени прибытия и поляризации фотонов будут абсолютно одинаковыми. Но условие мгновенности коллапса волновой функции запутанных фотонов требует признать, что когда фотон измерен в одной ИСО, то местный наблюдатель однозначно принимает: такой же переход в собственное состояние произошёл и у второго, дальнего фотона. Симметрия системы показывает, что каждый из фотонов перешёл в собственное состояние не где-нибудь, а строго в измерителе в своей ИСО - А или В.

Когда две ИСО сойдутся в точке размещения источника запутанных фотонов S, будут получены две ленты с записями А и В. Как было показано выше, эти ленты являются тождественными. Это означает, интервалы прибытия фотонов и их измерения в обеих ИСО А и В происходили в одно и то же время с любой точки зрения, что есть часы шли строго синхронно, вопреки положениям специальной теории относительности. В этом случае есть только два вывода: либо теория относительности неверна, либо сверхсветовые коммуникации неприменимы к ней.

То, что физический эксперимент, который можно провести в реальных условиях, противоречит математической теории, является существенным основанием для ограничения применимости теории к реальному миру. Поэтому есть необходимость проведения экспериментов по проверке выполнения в реальности принципа инвариантности скорости света [23]. Поскольку существование сверхсветовой частицы можно считать доказанным, следует ожидать, что такой эксперимент подтвердит нарушение второго постулата СТО в реальности.

Литература

1. Aspect A. "Bell`s theorem: the naive view of an experimentalist", 2001,

2. http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip (дата обращения 10.02.2013)

3. Aspect A. "Теорема Белла: наивный взгляд экспериментатора", (Пер. М.Х. Шульмана), Институт исследований природы времени, 2006,

4. http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/aspek_teorema_bella.pdf (дата обращения 06.02.2013)

5. Aspect A. "Теорема Белла: наивный взгляд экспериментатора", (Пер. П.В. Путенихин), Квантовая Магия, 4, 2135 (2007),

6. http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL422007/p2135.html (дата обращения 06.02.2013)

7. Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox, Physics Vol.1, No.3, pp.198-200, 1964

8. Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox, (Пер. П.В. Путенихина; комментарии к выводам и оригинальный текст статьи), Квантовая Магия, 5, 2160 (2008),

9. http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL522008/p2160.html (дата обращения 16.02.2013)

10. http://econf.rae.ru/article/6368 (дата обращения 16.02.2013)

11. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/bell.shtml (дата обращения 16.02.2013)

12. Sommerfeld A. "Simplified deduction of the field and the forces of an electron, moving in a given way" Proc. Amsterdam Acad. 7 346 (1904)

13. Zbinden H., Brendel J., Gisin N., Tittel W., Experimental test of non-local quantum correlation in relativistic configurations, Group of Applied Physics, University of Geneva, February 7, 2006 (2000)

14. Алберт Д., Галчен Р., Квантовая механика угрожает теории относительности, "В мире науки", ?5, 2009, URL:

15. http://www.liveinternet.ru/users/2537137/post102897039/ (дата обращения 03.02.2013)

16. http://spkurdyumov.narod.ru/kvmehanika.pdf (дата обращения 03.02.2013)

17. Андреев А.Ю., Д.А. Киржниц Д.А. "Тахионы и неустойчивость физических систем", УФН 166 (10) 1135 (1996)

18. Барашенков В.С., "Тахионы. Частицы, движущиеся со скоростями больше скорости света", УФН, 114 (1) 133 (1974)

19. Барбашов Б.М., Нестеренко В.В. "Суперструны - новый подход к единой теории фундаментальных взаимодействий", УФН 150 (4) 489 (1986)

20. Биланюк О., Сударшан Е., Частицы за световым барьером (Перевод Урнова А.М.). В книге "Эйнштейновский сборник. 1973", М., Наука, 1974, стр. 112-133.

21. Вейник А.И., "Теория движения", Мн.: "Наука и техника", 1969. 448 с., URL:

22. http://move-m.nxt.ru/Process/Articles/1969teordv.htm (дата обращения 06.02.2012)

23. http://www.veinik.ru/veinik/articles/9a/269/attach.zip (дата обращения 16.02.2013)

24. Киржниц Д.А., Сазонов В.Н., Сверхсветовые движения и специальная теория относительности (вводная статья). В книге "Эйнштейновский сборник. 1973", М., Наука, 1974, стр. 84-111.

25. Малыкин Г.Б, Савчук В.С., Романец (Щербак) Е.А. "Лев Яковлевич Штрум и гипотеза существования тахионов", УФН 182 (11) 1217 (2012)

26. Манида С.Н., Преобразования Лоренца. Глава 2 - Вывод преобразований Лоренца из принципа относительности //Лекции для школьников. Библиотека Физического факультета СПбГУ, URL: http://www.phys.spbu.ru/library/schoollectures/manida-lor/chapter2 (дата обращения 18.11.2011)

27. Путенихин П.В., Быстрее света - квантино, 2012, URL:

28. http://econf.rae.ru/article/6630 (дата обращения 16.02.2013)

29. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/light.shtml (дата обращения 16.02.2013)

30. Путенихин П.В., Великая тайна специальной теории относительности, 2010, URL:

31. http://econf.rae.ru/article/6358 (дата обращения 16.02.2013)

32. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/tajna.shtml (дата обращения 16.02.2013)

33. Путенихин П.В., Как распутать квантовую запутанность, 2011,

34. http://econf.rae.ru/article/6327 (дата обращения 16.02.2013)

35. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/entang.shtml (дата обращения 16.02.2013)

36. Путенихин П.В., Квантовая механика против СТО, 2007,

37. http://econf.rae.ru/article/6362 (дата обращения 16.02.2013)

38. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml (дата обращения 16.02.2013)

39. Путенихин П.В., Причина СТО - инвариантность скорости света, 2011, URL:

40. http://econf.rae.ru/article/6379 (дата обращения 16.02.2013)

41. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/prichina.shtml (дата обращения 03.02.2013)

42. Путенихин П.В., Противоречие между квантовой механикой и СТО, 2010,

43. http://econf.rae.ru/article/6360 (дата обращения 16.02.2013)

44. http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/protiv.shtml (дата обращения 16.02.2013)

45. Путенихин П.В., Три ошибки анти-СТО, SciTecLibrary, 2011,

46. http://econf.rae.ru/article/6342 (дата обращения 16.02.2013)

47. http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/antisto.shtml (дата обращения 03.02.2013)

48. Степанов С.С., Релятивистский мир, URL: http://synset.com/ru/Преобразования_Лоренца (дата обращения 16.02.2013)

49. Терлецкий Я.П. Парадоксы теории относительности. - М.: Наука, 1966.

50. Фейнберг Дж., О возможности существования частиц, движущихся быстрее света (Перевод Волкова Е.И.). В книге "Эйнштейновский сборник. 1973", М., Наука, 1974, стр. 134-177.

51. Форум "СОЦИНТЕГРУМ", Логические основания теории относительности, URL: http://www.socintegrum.ru/forum/viewtopic.php?f=17&t=575 (дата обращения 16.02.2013)

52. Чонка П.Л., Причинность и сверхсветовые частицы (Перевод Волкова Е.И.). В книге "Эйнштейновский сборник. 1973", М., Наука, 1974, стр. 178-189.

Размещено на Allbest.ru