Элестетүү сандар терс сандын квадрат тамырын алганыңызда алынган нерсе жана алар кванттык механиканын эң маанилүү теңдемелеринде, физиканын өтө аз чоңдуктар дүйнөсүн сүрөттөгөн тармагында көптөн бери колдонулуп келет. Эгерде сиз ойдон чыгарылган жана реалдуу сандарды кошсоңуз, анда физиктерге кванттык теңдемелерди жөнөкөй тилде жазууга мүмкүндүк берген татаал сандарды аласыз. Бирок кванттык теорияга бул математикалык химералар керекпи же алар жөн гана ыңгайлуу аббревиатуралар катары колдонулабы деген суроо көптөн бери талаштуу бойдон калууда.
Чындыгында, кванттык механиканын негиздөөчүлөрүнүн өзүлөрү теңдемелерде комплекстүү сандарды колдонуунун кесепеттерин түйшүктүү деп табышты. Кванттык толкун функциясы (ψ) менен комплекстүү сандарды кванттык теорияга биринчи жолу киргизген физик Эрвин Шредингер досу Хендрик Лоренцке жазган катында: «Бул жерде эмне жагымсыз, эмнеге түздөн-түз каршы чыгуу керек? комплекстүү сандарды колдонуу болуп саналат Ψ, албетте, реалдуу функция."
Шредингер өзүнүн теңдемесин реалдуу сандарды жана теңдемени колдонуунун кошумча эрежелерин колдонуу менен туюнтуунун жолун тапты, кийинчерээк физиктер кванттык теориянын башка бөлүктөрүндө да ушундай кылышты. Бирок бул «толугу менен реалдуу» теңдемелердин болжолдоолорун ырастоочу ынанымдуу эксперименталдык далилдер жок болгондуктан, суроо ачык бойдон калууда: элестүү сандар факультативдик жөнөкөйлөштүрүүбү же аларсыз иштөөгө аракет кылуу кванттык теорияны реалдуулукту сүрөттөп берүү жөндөмүнөн ажыратабы?
15-декабрда Nature жана Physical Review Letters журналдарында жарыяланган эки жаңы изилдөө Шрөдингердин туура эмес экенин далилдеди. Салыштырмалуу жөнөкөй эксперимент аркылуу алар кванттык механика туура болсо, ойдон чыгарылган сандар биздин ааламдын математикасынын зарыл бөлүгү экенин көрсөтүшөт.
Комплекстүү сандар чындап эле маанилүү экенин текшерүү үчүн биринчи изилдөөнүн авторлору Белл тести деп аталган классикалык кванттык эксперименттин жаңы версиясын ойлоп табышты. Бул сыноо биринчи жолу 1964-жылы физик Джон Белл тарабынан сунушталган, кванттык чыр-чатак - Альберт Эйнштейн каршы болгон эки алыскы бөлүкчөлөрдүн ортосундагы кызыктай байланыш - кванттык теорияга керек экенин далилдеген.
Ошондой эле кызыктуу:
- Мүмкүн эмести көрө алган кванттык микроскоп түзүлдү
- Кванттык технология караңгы затты издөөнү тездетет
Классикалык Белл сынагынын жаңыланган версиясында физиктер эки көз карандысыз булак (алар S жана R деп аташкан) элементардык кванттык тармактагы үч детектордун (A, B жана C) ортосуна жайгаштырылган экспериментти ойлоп табышты. Андан кийин S булагы чырмалышкан абалда бири Ага, экинчиси Вга жиберилген жарыктын эки бөлүкчөсүн же фотонду чыгарат. R булагы эки чырмалышкан фотонду чыгарат, аларды В жана С түйүндөрүнө жөнөтөт. Эгер аалам комплекстүү сандарга негизделген стандарттык кванттык механика менен сүрөттөлсө, анда А жана С детекторлоруна келген фотондор чырмалышкан эмес, кванттык теорияга негизделген. реалдуу сандар боюнча, алар баш аламан болушу керек.
Муну текшерүү үчүн экинчи изилдөөнүн изилдөөчүлөрү кристаллга лазердик нурларды чачып, эксперимент жүргүзүштү. Лазердин кристаллдын кээ бир атомдоруна берген энергиясы кийинчерээк чырмалышкан фотондор катары бөлүнүп чыккан. Үч детекторго кирген фотондордун абалын карап, изилдөөчүлөр А жана С детекторлоруна кирген фотондордун абалдары чырмалышканын көрүштү, башкача айтканда, алардын маалыматтары комплекстүү сандарды колдонуу менен кванттык теория менен гана сүрөттөлүшү мүмкүн.
Натыйжа интуитивдик мааниге ээ: фотондор чырмалышып калуу үчүн физикалык түрдө өз ара аракеттениши керек, ошондуктан А жана С детекторлоруна келген фотондор, эгерде алар ар кандай физикалык булактар тарабынан өндүрүлгөн болсо, чырмалбаш керек. Изилдөөчүлөр, бирок алардын эксперименти кванттык механиканын өкүм сүргөн эрежелери туура болгондо гана, ойдон чыгарылган сандарды колдонбогон теорияларды жокко чыгарарын баса белгилешти. Көпчүлүк окумуштуулар бул деп эсептешет, бирок бул маанилүү эскертүү. "Натыйжа математиканы колдонуу менен ааламды сүрөттөөнүн мүмкүн болгон жолдору чындыгында биз ойлогондон алда канча чектелүү экенин көрсөтүп турат", - дешти эксперттер.
Окумуштуулардын айтымында, алардын эксперименталдык орнотуулары, бул жөнөкөй кванттык тармак, келечектеги кванттык интернет иштей турган принциптерди аныктоо үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.
Ошондой эле окуңуз: