Ein quasarImage: NASA
Wenn Sie genug gelesen Wissenschaft, news, wissen Sie, dass es eine lange Liste von Experimenten, versuchen, zu “beweisen dass Einstein Unrecht hatte.” Hab noch keines widerlegt sein Markenzeichen Relativitätstheorie. Aber der jüngste Versuch zu fälschen seinen Aussagen um die “spooky action at a distance” gegangen ist wahrhaft kosmisch.
Wissenschaftler haben lange tests durchgeführt die belegen, dass das quantum Konzept der “Verschränkung” zwingt uns, zu akzeptieren, dass etwas nicht viel logischen Sinn. Aber, um zu bekommen, um Lücken, die in früheren Iterationen des Tests, die durchgeführt werden, vollständig hier auf der Erde, Wissenschaftler in letzter Zeit angeschlossen haben, Ihre Experimente bis zu Teleskope beobachten den Kosmos.
“Wir haben ausgelagerte Zufälligkeit, die am weitesten Quartale des Universums, Milliarden Lichtjahre entfernt,” so David Kaiser, von den Autoren der Studie MIT, sagte Gizmodo.
Beginnen wir am Anfang: die Quantenmechanik beschreibt das Universum und den kleinsten Teilchen, wie mit einem eingeschränkten Satz von angeborenen Eigenschaften, die meist ein Rätsel für uns Menschen, bis wir Sie Messen. Die Mathematik der Quantenmechanik führt die Idee, dass zwei Partikel können sich “verstrickt,” so Ihre gemeinsamen Eigenschaften beschrieben werden müssen, die mit den gleichen mathematischen Maschinen. Aber hier ist das problem: Wenn Sie trennen diese Partikel entgegengesetzten enden des Universums und Messen Sie, werde Sie behaupten, diese unheimliche Verbindung; Sie können noch Rückschlüsse auf die Eigenschaften eines Teilchens durch die Messung der anderen.
Einstein zusammen mit Boris Podolsky und Nathan Rosen, dachte, dass eines von zwei Dingen könnte diese “spukhafte Fernwirkung” – wie Einstein es beschrieb. Entweder die Partikel irgendwie die Kommunikation schneller als die Lichtgeschwindigkeit, die Einsteins Theorien bewiesen ist unmöglich, oder es war versteckte Informationen, die Menschen nicht aufrufen, die sicherstellten, dass Partikel nahm auf diese korrelierten Werte in den ersten Platz.
Aber John Stewart Bell vermutet, dass versteckte Informationen konnte nie genau wiederholen, was die Quantenmechanik zwingt die Teilchen zu tun. Wissenschaftler ausgedacht haben zunehmend komplexere Art und Weise, diese Theorie zu testen, die seit den 1960er Jahren.
Diese tests sehen in der Regel ziemlich ähnlich. Wissenschaftler erzeugen Paare von verschränkten Photonen, die jeweils mit einem der beiden polarisationszustände—Stell dir vor, aus einem bestimmten Blickwinkel betrachtet, beide Photonen sind entweder vertikale oder horizontale Linien. Die Photonen, wenn Sie verstrickt ist, wird in der gleichen Polarisationszustand—obwohl die eine, horizontale oder vertikale, ist ein Geheimnis, bis die Messung. Die Wissenschaftler schicken die Photonen an zwei weit entfernten Detektoren, die Messung der Photonen aus zwei Blickwinkeln: der Winkel, aus dem die Polarisation und Verschränkung sichtbar sind, oder einen anderen Blickwinkel (wenn die Photonen betrachtet werden, die aus diesem anderen Blickwinkel, Sie werden unentangled). Jeder Detektor liegt in der Wartezeit für die Partikel, die, wenn alles Linien, produzieren eine gleichzeitige blip. Diese simultane Ausreißer sollten häufiger auftreten, für Gruppen von verschränkten Teilchen als Sätze von unentangled lieben.
Ein gewisser Prozentsatz der gleichzeitigen Wellen oberhalb einer bestimmten Schwelle würde beweisen, Einstein, Podolsky, und Rosen falsch—es würde zeigen, dass es keine verborgenen Variablen in den Gesetzen der Physik vorentscheidenden Partikel’ Identitäten.
Aber es gibt eine Lücke—vielleicht ist der Apparat beeinflusst die Messung, irgendwie, und zwingt die Photonen tragen den gleichen Polarisation? Um zu verhindern, dass die Wissenschaftler nach dem Zufallsprinzip wechseln der Detektor zwischen den zwei mess-Winkel. Dann kommt die nächste Lücke: Was ist, wenn der Zufallszahlen-generator die Bestimmung der Messwinkel ist nicht wirklich zufällig; was, wenn das, was wir als Zufälligkeit hat eigentlich schon vorbestimmt durch die Gesetze der Physik brachte, dass die Menschen zu diesem Punkt?
Zwei teams von Wissenschaftlern bekam, um dieses problem durch Einhaken Ihre Zufallszahlen-generator bis zu ein paar Teleskope. In den dramatischeren Fall, das team, darunter Kaiser arbeitete von zwei Teleskopen auf La Palma auf den Kanarischen Inseln: das Telescopio Nazionale Galileo, zeigt auf helles Licht Quellen genannt Quasare auf der einen Seite der Himmel, emittiert Ihr Licht 7.78 Milliarden und 3.22 Milliarden Jahren, und dem William Herschel Teleskop, die auf eine Licht Quelle emittierte Licht 12.21 Milliarden Jahren. Wenn jedes Teleskop beobachtet Licht, das war etwas blauer als Referenz Farbe, seine entsprechenden Detektor Messen die Licht – Polarisation in einer Einstellung. Wenn das Licht war etwas röter, dann wird der Detektor würde mit der anderen Einstellung.
In einem test von 30.000 Paaren von Teilchen, deren polarisationsrichtung korreliert auch eng werden erklärt von einem dieser lokale hidden-variable Theorien, nach der Papier veröffentlicht in Physical Review Letters. Das bedeutet, dass jede verborgene Kraft könnte beeinflusst haben beide Teilchen haben würde, geschehen musste vor Milliarden von Jahren irgendwie beeinflussen, wie die Wissenschaftler gemessen, diese Teilchen hier auf der Erde. Oder, die wahrscheinlichere Erklärung ist, dass die Quanten-mechanik bleibt spooky auf Distanz und kann nicht erklärt werden durch versteckte Variablen. Es scheint, dass Einstein falsch lag.
Die Forscher haben die Pflege zu Konto für Astronomische Dinge, die möglicherweise voreingenommen Ihrer Messungen. Zum Beispiel, Sie wählten die Farbe des Lichts zu Messen, das nicht absorbiert werden durch interstellaren gas, und Sie haben dafür gesorgt, dass Sie nahm die Schwerkraft und das Universum die expansion berücksichtigt, erklärt Kaiser. Die zweite, ähnliches experiment, ebenfalls in Physical Review Letters veröffentlicht, beobachtet auch die höher-als-klassischen Korrelationen, wodurch beide Papiere’ Beweis.
Quantenmechanik ” Seltsamkeit weiter zu verwirren Geist. Diese Verrücktheit ist in den Herzen der noch Jungen Gebiet der Quantencomputer, die verlassen sich auf die Verschränkung, um führen Sie Ihre Berechnungen. Sagte Kaiser: “Diese Geräte basieren auf der Annahme, dass die Verschränkung ist real.”
Wissenschaftler können vielleicht weiter verfeinern, diese tests mithilfe von Licht aus noch tiefer in das Universum.
Es ist der job von Physiker zu testen, die Gesetze der Physik und sicherzustellen, dass Sie weiterhin nicht zu brechen. Ich hoffe, dass es jetzt völlig klar: In der Quantenphysik, Spukgeschichten, ist eine Selbstverständlichkeit.
[PRL, PRL]