एक ऐसा प्रयोग जिसने हमेशा के लिए हमारी वास्तविकता को बदल दिया

अनिश्चितता सिद्धांत कहता है कि हम एक ही समय में एक क्वांटम प्रणाली के कुछ गुणों को नहीं जान सकते हैं। उदाहरण के लिए, हम एक साथ एक कण की स्थिति और उसकी गति को नहीं जान सकते। लेकिन इससे हमें वास्तविक दुनिया के बारे में क्या पता चलता है? यदि हम क्वांटम सिद्धांत के पर्दे के पीछे देख सकते हैं, तो क्या हम पाएंगे कि वस्तुओं की वास्तव में एक निश्चित स्थिति और गति है? या अनिश्चितता सिद्धांत का मतलब है कि मौलिक स्तर पर, वस्तुओं में एक ही समय में स्पष्ट समन्वय और गति नहीं होती है। दूसरे शब्दों में, क्या हमारा सिद्धांत अधूरा है या वास्तविकता "धुंधली" है?

विकल्प 1: बादल छाए रहेंगे, स्पष्ट वास्तविकता

पहला दृष्टिकोण यह है कि क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग मैला चश्मा पहनने जैसा है। यदि हम किसी तरह इन चश्मे को उतार सकते हैं और मौलिक वास्तविकता पर पर्दे के पीछे देख सकते हैं, तो, निश्चित रूप से, कण में कुछ निश्चित समन्वय और गति होनी चाहिए। अंत में, यह हमारे यूनिवर्स में एक चीज है और यूनिवर्स को यह जानना चाहिए कि यह चीज कहां है और यह किस दिशा में चल रही है, भले ही हम इसे नहीं जानते हों। इस दृष्टिकोण के अनुसार, क्वांटम यांत्रिकी वास्तविकता का पूर्ण विवरण नहीं है - हम कुंद यंत्र के साथ प्रकृति की पूरी सूक्ष्मता की जांच करते हैं और इसलिए, एक संदेह के बिना, कुछ विवरणों को याद करते हैं।



यह इस बात के अनुरूप है कि हमारी दुनिया में बाकी सब कैसे काम करता है। जब मैं अपने जूते उतारता हूं और आप देखते हैं कि मैं लाल मोजे पहनता हूं, तो आप यह मत सोचिए कि जब तक हम उन्हें नहीं देखते, मेरे मोज़े अनिश्चित रंग की अवस्था में थे, इस अवसर पर कि वे नीले, पीले या गुलाबी हो सकते हैं। इसके बजाय, आप (सही तरीके से) मान लेते हैं कि मेरे मोज़े हमेशा लाल थे। तो कणों को अलग तरीके से क्यों काम करना चाहिए? जाहिर है, प्रकृति की चीजों के गुण मौजूद होने चाहिए, भले ही हम उन्हें मापें, है ना?

विकल्प 2: स्पष्ट चश्मा, परेशान वास्तविकता

दूसरी ओर, यह पता चल सकता है कि हमारा चश्मा पूरी तरह से स्पष्ट है, लेकिन वास्तविकता धुंधली है। इस दृष्टिकोण के अनुसार, क्वांटम यांत्रिकी इस स्तर पर वास्तविकता का पूर्ण विवरण है और यूनिवर्स की सभी वस्तुओं में बस एक निश्चित स्थिति और गति नहीं है। यह वह राय है जो अधिकांश क्वांटम भौतिक विज्ञानी धारण करते हैं। ये बेवकूफ उपकरण नहीं हैं, लेकिन वास्तविकता प्रकृति में अस्पष्ट है। मेरे लाल मोज़े के मामले के विपरीत, जब आप एक कण की स्थिति को मापते हैं, तो आपके पास उस समय तक एक विशिष्ट स्थिति नहीं होती है जब तक आप इसे मापते हैं। स्थिति को मापने का कार्य कण को ​​एक निश्चित स्थिति के लिए मजबूर करता है ।



अब आप सोच सकते हैं कि यह उन लोगों में से एक है जो “अगर-पेड़-गिरते-में-जंगल” आध्यात्मिक प्रश्न हैं जिनका निश्चित उत्तर नहीं हो सकता है। हालांकि, अधिकांश दार्शनिक सवालों के विपरीत, एक वास्तविक प्रयोग है जो आप इस विवाद को हल करने के लिए कर सकते हैं। इसके अलावा, यह प्रयोग कई बार किया गया है। मेरी राय में, यह भौतिकी की हमारी समझ में सबसे कम विचारों में से एक है। प्रयोग काफी सरल और अत्यंत गहरा है, क्योंकि यह हमें वास्तविकता की प्रकृति के बारे में कुछ अद्भुत बताता है।







यहाँ सेटअप है। कमरे के बीच में एक प्रकाश स्रोत है। हर मिनट वह दो फोटोन विपरीत दिशाओं में भेजता है। फोटॉनों के इन जोड़े को एक विशेष राज्य में बनाया जाता है जिसे क्वांटम उलझाव के रूप में जाना जाता है। इसका मतलब है कि वे दोनों एक क्वांटम तरीके से जुड़े हुए हैं - यदि आप एक फोटॉन का माप लेते हैं, तो आप न केवल इसकी क्वांटम स्थिति को बदलते हैं, बल्कि तुरंत दूसरे फोटॉन की क्वांटम स्थिति को प्रभावित करते हैं।



इस कमरे में बाईं और दाईं ओर फोटॉन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए दो समान बक्से हैं। प्रत्येक बॉक्स में एक संकेतक प्रकाश होता है। हर बार जब कोई फोटॉन डिवाइस से टकराता है, तो संकेतक दो रंगों में से एक में चमकता है - लाल या हरा। हर बार, बल्ब का रंग बिना किसी पैटर्न के यादृच्छिक रूप से बदल जाता है। जाहिरा तौर पर यह बॉक्स फोटॉन की कुछ संपत्ति को मापता है।



आप केवल अनुमान लगा सकते हैं कि आगे क्या रंग दिखाई देगा। लेकिन यहां एक बहुत ही अजीब बात है: जब भी एक बॉक्स एक निश्चित रंग को चमकता है, तो दूसरा बॉक्स समान चमकता है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप डिटेक्टर से बक्से को स्थानांतरित करने का कितना प्रयास करते हैं, भले ही वे हमारे सौर मंडल के विपरीत छोर पर हों, वे एक ही रंग में बिना किसी बाधा के पलक झपकाएंगे।



यह ऐसा है जैसे ये बक्से उसी परिणाम को देने की साजिश कर रहे थे। यह कैसे संभव है? (यदि आपका अपना सिद्धांत है कि ये बक्से कैसे काम करते हैं, तो इसे पकड़ें और जल्द ही आप अपने विचार की प्रयोग के साथ तुलना कर सकते हैं।)







"अहा! - क्वांटम उत्साही कहेंगे "मैं समझा सकता हूँ कि यहाँ क्या हो रहा है।" हर बार जब कोई फोटॉन बॉक्स में से एक को हिट करता है, तो डिवाइस उसकी क्वांटम स्थिति को मापता है, जिसे लाल या हरे रंग में चमकते हुए दर्शाया जाता है। लेकिन दो फोटॉनों को क्वांटम लिंक किया गया है, इसलिए जब हम मापते हैं कि एक फोटॉन "लाल अवस्था" में है, तो हम दूसरे फोटॉन को उसी अवस्था में होने के लिए मजबूर करते हैं! यही कारण है कि दो दराज हमेशा एक ही रंग को ब्लिंक करते हैं। ”







"रुको," क्लासिक भौतिक विज्ञानी कहते हैं। "पार्टिकल बिलियर्ड बॉल हैं, न कि वूडू डॉल।" यह बेतुका है कि अंतरिक्ष में एक ही स्थान पर मापने से किसी चीज़ को तुरंत पूरी तरह से अलग जगह पर प्रभावित किया जा सकता है। जब मैं देखता हूं कि मेरा एक मोजे लाल है, तो यह मेरे दूसरे जुर्राब की स्थिति को नहीं बदलता है, जिससे यह लाल भी हो सकता है। सरल व्याख्या यह है कि इस प्रयोग में फोटोन, जैसे मोजे, जोड़े में बनाए जाते हैं। कभी-कभी वे दोनों लाल रंग में होते हैं, अन्य मामलों में - हरे रंग में। ये बॉक्स केवल फोटॉनों के "छिपे हुए मापदंडों" को मापते हैं।



यहाँ प्रस्तुत प्रयोग और तर्क एक विचार प्रयोग का एक संस्करण है जो पहले आइंस्टीन, पॉडोलस्की और रोसेन द्वारा तैयार किया गया था, और इसे ईपीआर विरोधाभास के रूप में जाना जाता है। उनके तर्कों का महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि यह बेतुका लगता है कि एक स्थान पर माप तुरंत एक पूरी तरह से अलग जगह में माप को प्रभावित कर सकता है। एक अधिक तार्किक व्याख्या यह है कि बक्से कुछ छिपे हुए गुणों का पता लगाते हैं जो दोनों फोटॉन के पास हैं। उनके निर्माण के बाद से, इन फोटॉनों में पासपोर्ट की तरह कुछ छिपे हुए स्टैम्प होते हैं, जो उन्हें लाल या हरे रंग की अवस्था से संबंधित करता है। बक्से को इस स्टैम्प को परिभाषित करना होगा। आइंस्टीन, पोडॉल्स्की और रोसेन ने तर्क दिया कि इन प्रयोगों में हम जिस यादृच्छिकता का पालन करते हैं, वह प्रकृति के सिद्धांत में हमारी खाई है। उनके अनुसार, हमारे चश्मे बादल हैं। क्षेत्र सिद्धांतों की शब्दावली में, इस विचार को थ्योरी ऑफ हिडन पैरामीटर्स के रूप में जाना जाता है।







ऐसा लगता है कि शास्त्रीय भौतिकी ने इस दौर को जीता, एक स्पष्टीकरण के साथ जो सरल है और अधिक समझ में आता है।



अगले दिन, डाक का एक नया जोड़ा मेल में आता है। बॉक्स के नए संस्करण में तीन अंतर्निहित दरवाजे हैं। आप एक समय में केवल एक ही दरवाजा खोल सकते हैं। प्रत्येक दरवाजे के पीछे, एक संकेतक, जो पहले की तरह, लाल या हरा चमक सकता है।







दोनों भौतिक विज्ञानी इन नए उपकरणों के साथ खेलते हैं, फोटॉनों को पकड़ते हैं और देखते हैं कि दरवाजे खोलने पर क्या होता है। कुछ घंटों के उपद्रव के बाद, उन्हें पता चला:



1. यदि वे दोनों बक्से पर एक ही दरवाजा खोलते हैं, तो बल्ब हमेशा एक ही रंग में प्रकाश करते हैं।



2. यदि वे दुर्घटना से दो बक्से के दरवाजे खोलते हैं, तो एक ही रंग आधे समय में दिखाई देता है ।



कुछ विचार के बाद, शास्त्रीय भौतिक विज्ञानी इस प्रयोग के लिए एक सरल व्याख्या के साथ आता है। “सिद्धांत रूप में, यह कल के बक्से से बहुत अलग नहीं है। इसे इस प्रकार समझाया जा सकता है। मान लीजिए कि एक एकल स्टैंप के बजाय एक जोड़ी से प्रत्येक फोटोन में अब तीन टिकट हैं, कई पासपोर्ट की उपस्थिति के रूप में। बॉक्स का प्रत्येक दरवाजा इन टिकटों में से एक से मेल खाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, तीन टिकट लाल, हरे, लाल हो सकते हैं। इसका मतलब यह होगा कि पहले दरवाजे के पीछे का संकेतक लाल झपकाएगा, दूसरे के हरे के बाद और तीसरे का भी लाल होगा। ”



“यह विचार बताता है कि जब हम दोनों बक्से पर एक ही दरवाजा खोलते हैं, तो हमें एक ही रंग मिलता है क्योंकि दोनों बक्से एक ही स्टाम्प को पढ़ते हैं। लेकिन जब हम अलग-अलग दरवाजे खोलते हैं, तो डिवाइस अलग-अलग स्टैम्प पढ़ते हैं, इसलिए वे अलग-अलग परिणाम दे सकते हैं। ”



और फिर, शास्त्रीय भौतिक विज्ञानी का स्पष्टीकरण सरल है और किसी भी फैशनेबल अवधारणाओं की चिंता नहीं करता है, जैसे क्वांटम उलझाव या अनिश्चितता का सिद्धांत।



"इतनी जल्दी नहीं," क्वांटम भौतिक विज्ञानी ने कहा, जिसने अपनी नोटबुक में गणना को पूरा करना शुरू कर दिया था। - जब हम यादृच्छिक पर दरवाजे खोलते हैं, तो हम पाते हैं कि आधे समय में एक ही रंग में रोशनी झपकती है। यह संख्या - 0.5 - क्वांटम यांत्रिकी के पूर्वानुमानों से बिल्कुल मेल खाती है। लेकिन आपके "छिपे हुए मापदंडों के सिद्धांत" के अनुसार, बल्ब को आधे से अधिक समय में एक ही रंग का फ्लैश करना चाहिए! "



“छिपे हुए मापदंडों के विचार के अनुसार, स्टांप के 8 संभावित संयोजन हैं जो फोटॉन हो सकते हैं। चलो उन्हें संक्षेप में फूलों के पहले अक्षर से बुलाते हैं, इसलिए आरआरजी = लाल, लाल, हरा (लाल, लाल, हरा)। "

RRG

RGR

GRR

GGR

GRG

RGG

RRR

GGG

"अब, अगर हम बेतरतीब ढंग से दरवाजे चुनते हैं, तो एक तिहाई मामलों में हम एक ही दरवाजा चुनेंगे और एक ही रंग देखेंगे।"



“समय के अन्य दो-तिहाई हम अलग-अलग दरवाजे चुनते हैं। मान लें कि हम निम्नलिखित स्टैम्प कॉन्फ़िगरेशन के साथ फोटॉन के साथ काम कर रहे हैं: "

RRG

“इस विन्यास में, यदि हमने एक बॉक्स पर दरवाजा 1 और दूसरे पर दरवाजा 2 का चयन किया, तो संकेतक एक ही रंग (लाल और लाल) में प्रकाश करते हैं। लेकिन अगर हमने दरवाजे 1 और 3 या दरवाजे 2 और 3 को चुना, तो रंग अलग-अलग (लाल और हरे) हैं। इस प्रकार, इस तरह के एक तिहाई मामलों में, बक्से समान रंग देते हैं। "



“संक्षेप में कहना। एक तिहाई मामलों में, बक्से में एक ही रंग होते हैं, क्योंकि हमने एक ही दरवाजे चुने हैं। दो तिहाई समय हम अलग-अलग दरवाजे चुनते हैं, और इनमें से एक तिहाई मामलों में हमें एक ही रंग मिलता है। "



"गणना":



⅔ + / ⅓ = 3/9 + 2/9 = 5/9 = 55.55%



"55.55% संभावना है कि ड्रॉर्स उसी रंग में प्रकाश करेंगे जब हम छिपे हुए मापदंडों के सिद्धांत के अनुसार यादृच्छिक रूप से दो दरवाजों का चयन करेंगे।"



“लेकिन रुको! हमने केवल एक संयोजन - आरआरजी को हल किया। लेकिन बाकी का क्या? एक त्वरित नज़र के साथ, आप देख सकते हैं कि गणित निम्नलिखित सभी मामलों में बिल्कुल समान है ":

RRG

RGR

GRR

GGR

GRG

RGG

"दो विकल्प शेष हैं":

RRR

GGG

“इन स्थितियों में, हमें वही रंग मिलेंगे, चाहे हम किसी भी दरवाजे का चयन करें। इस प्रकार, एक ही रंग चुनने की संभावना बढ़ जाती है ।



“परिणति यह है कि छिपे हुए मापदंडों के विचार के अनुसार, जब हम यादृच्छिक रूप से दरवाजे खोलते हैं, तो उसी रंग के बक्से के चमकने की संभावना कम से कम 55.55% होती है। लेकिन क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, उत्तर 50% है। "प्रायोगिक डेटा क्वांटम यांत्रिकी के अनुरूप हैं, और यह छिपे हुए मापदंडों के सिद्धांत को बाहर करता है।"



आप रोक सकते हैं और सोच सकते हैं कि हमने अभी दिखाया।



हमने क्वांटम यांत्रिकी में एक अभिनव तर्क की जांच की, जिसे बेल के प्रमेय के रूप में जाना जाता है। काले बक्से वास्तव में लाल और हरे रंग की रोशनी नहीं झपकाते हैं, लेकिन प्रमुख विवरण वास्तविक प्रयोगों के अनुरूप हैं जो उलझी हुई फोटॉनों के ध्रुवीकरण को मापते हैं।



बेल की प्रमेय अजीब मात्रा में दुनिया और शास्त्रीय दुनिया के बीच रेत में एक रेखा खींचती है जिसे हम जानते हैं और प्यार करते हैं। यह साबित करता है कि छिपे हुए मापदंडों के सिद्धांत और आइंस्टीन और उनके दोस्तों के समान सिद्धांत वास्तविक दुनिया को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं। इसके बजाय, क्वांटम यांत्रिकी अपने कणों के साथ दिखाई देती है, जिसे महान दूरी पर जोड़ा जा सकता है। जब आप इन उलझे हुए कणों में से किसी एक की क्वांटम अवस्था को खराब कर देते हैं, तो आप दूसरे की स्थिति पर तुरंत प्रभाव डालते हैं, भले ही यह ब्रह्मांड में कहीं भी हो।



यह सोचकर संतुष्टि होती है कि हम क्वांटम यांत्रिकी की विषमताओं की व्याख्या कर सकते हैं यदि हम छोटे कणों की कल्पना करते हैं जिनके अंदर छोटे अदृश्य तंत्र हैं, या अदृश्य स्टैम्प हैं, या कुछ और छिपे हुए हैं - कुछ छिपे हुए चर जो हमारे पास नहीं हैं और जो संग्रहीत हैं "रियल" निर्देशांक और गति, और कण के बारे में अन्य विवरण। यह सोचना आरामदायक है कि एक मौलिक स्तर पर, वास्तविकता शास्त्रीय रूप से व्यवहार करती है और यह कि हमारे अनाड़ी सिद्धांत हमें इस छिपे हुए रजिस्टर में देखने की अनुमति नहीं देते हैं। लेकिन बेल का प्रमेय हमें इस सुविधा के लिए लूटता है। वास्तविकता धुंधली है , और हमें बस इस तथ्य की आदत डालनी है।