Xəyali ədədlər mənfi ədədin kvadrat kökünü götürdükdə əldə etdiyiniz şeydir və onlar çoxdan çox kiçik kəmiyyətlər dünyasını təsvir edən fizikanın qolu olan kvant mexanikasının ən mühüm tənliklərində istifadə olunur. Xəyali və həqiqi ədədləri toplasanız, fiziklərə kvant tənliklərini sadə dildə yazmağa imkan verən mürəkkəb ədədlər alırsınız. Lakin kvant nəzəriyyəsinin bu riyazi kimeralara ehtiyacı olub-olmaması və ya onların sadəcə olaraq rahat abbreviatura kimi istifadə edilib-edilməməsi sualı çoxdan mübahisəli olaraq qalır.
Əslində, hətta kvant mexanikasının yaradıcılarının özləri də tənliklərində kompleks ədədlərdən istifadənin nəticələrini narahat edici hesab edirdilər. Kvant dalğa funksiyası (ψ) ilə kompleks ədədləri kvant nəzəriyyəsinə daxil edən ilk şəxs olan fizik Ervin Şrödinger dostu Hendrik Lorentsə yazdığı məktubda yazırdı: “Burada nə xoşagəlməzdir və nəyə birbaşa etiraz edilməlidir? mürəkkəb ədədlərin istifadəsidir Ψ, şübhəsiz ki, real funksiyadır.”
Schrödinger, tənliyi istifadə etmək üçün əlavə qaydalar dəsti ilə birlikdə yalnız həqiqi ədədlərdən istifadə edərək tənliyini ifadə etmək üçün bir yol tapdı və daha sonra fiziklər kvant nəzəriyyəsinin digər hissələri ilə də eyni şeyi etdilər. Lakin bu “tamamilə real” tənliklərin proqnozlarını dəstəkləmək üçün inandırıcı eksperimental sübutlar olmadığı halda, sual açıq qalır: xəyali ədədlər isteğe bağlı sadələşdirmədir, yoxsa onlarsız işləməyə çalışmaq kvant nəzəriyyəsini reallığı təsvir etmək qabiliyyətindən məhrum edir?
Dekabrın 15-də Nature və Physical Review Letters jurnallarında dərc edilən iki yeni araşdırma Şrödingerin səhv etdiyini sübut etdi. Nisbətən sadə bir təcrübə vasitəsilə onlar göstərirlər ki, əgər kvant mexanikası düzgündürsə, xəyali ədədlər kainatımızın riyaziyyatının zəruri hissəsidir.
Kompleks ədədlərin həqiqətən həyati əhəmiyyət kəsb edib-etmədiyini yoxlamaq üçün ilk tədqiqatın müəllifləri Bell testi kimi tanınan klassik kvant təcrübəsinin yeni versiyasını hazırlayıblar. Bu test ilk dəfə 1964-cü ildə fizik Con Bell tərəfindən kvant dolanışığının – Albert Eynşteynin “məsafədə qorxulu hərəkət” kimi etiraz etdiyi iki uzaq hissəcik arasındakı qəribə əlaqənin kvant nəzəriyyəsi üçün lazım olduğunu sübut etmək üçün təklif edilmişdir.
Həmçinin maraqlıdır:
- Qeyri-mümkün olanı görə bilən kvant mikroskopu yaradılıb
- Kvant texnologiyası qaranlıq maddənin axtarışını sürətləndirir
Klassik Bell testinin yenilənmiş versiyasında fiziklər elementar kvant şəbəkəsində üç detektor (A, B və C) arasına iki müstəqil mənbənin (onların S və R adlandırdıqları) yerləşdirildiyi bir təcrübə hazırladılar. Daha sonra S mənbəyi iki işıq hissəciyi və ya fotonlar buraxır, biri A-ya, digəri isə B-yə dolanmış vəziyyətdə göndərilir. Mənbə R həmçinin iki dolaşıq fotonu buraxaraq onları B və C qovşaqlarına göndərir. Əgər kainat mürəkkəb ədədlərə əsaslanaraq standart kvant mexanikası ilə təsvir edilmişdisə, onda A və C detektorlarına gələn fotonlar dolaşıq olmamalıdır, lakin kvant nəzəriyyəsinə əsaslanmalıdır. real ədədlər haqqında, onlar çaşdırıcı olmalıdır.
Bunu yoxlamaq üçün ikinci tədqiqatın tədqiqatçıları bir kristal üzərində lazer şüalarını işıqlandırdıqları bir təcrübə keçirdilər. Lazerin kristalın bəzi atomlarına verdiyi enerji daha sonra dolaşıq fotonlar şəklində sərbəst buraxıldı. Üç detektora daxil olan fotonların vəziyyətlərinə baxaraq, tədqiqatçılar A və C detektorlarına daxil olan fotonların vəziyyətlərinin dolaşıq olduğunu gördülər, yəni onların məlumatlarını yalnız kompleks ədədlərdən istifadə edərək kvant nəzəriyyəsi ilə təsvir etmək olar.
Nəticə intuitiv məna kəsb edir: fotonlar bir-birinə qarışmaq üçün fiziki olaraq qarşılıqlı təsir göstərməlidirlər, ona görə də A və C detektorlarına gələn fotonlar müxtəlif fiziki mənbələr tərəfindən istehsal olunubsa, dolaşıq olmamalıdır. Tədqiqatçılar vurğuladılar ki, onların təcrübəsi xəyali ədədlərdən istifadə etməyən nəzəriyyələri istisna edir, ancaq kvant mexanikasının hökm sürən qaydaları düzgündür. Əksər elm adamları buna inanır, lakin bu, vacib bir xəbərdarlıqdır. "Nəticə göstərir ki, riyaziyyatdan istifadə edərək kainatı təsvir etməyin mümkün yolları əslində düşündüyümüzdən daha məhduddur" dedi ekspertlər.
Tədqiqatçılar bildiriblər ki, onların ilkin kvant şəbəkəsi olan eksperimental qurğusu gələcək kvant internetinin işləyə biləcəyi prinsipləri müəyyən etmək üçün faydalı ola bilər.
Həmçinin oxuyun: