09.04.2016 | Наука

Теорему о свободе воли проверили экспериментально

Физики из Китая и Испании впервые провели опытную проверку теоремы о свободе воли, которая утверждает, что экспериментатор свободен в выборе того, какое наблюдение осуществить.

Фото: Globallookpress.com

Посвященный исследованию препринт авторы опубликовали на сайте arXiv.org.

Теорема о свободе воли базируется (согласно авторам исследования) на трех аксиомах: (а) существует максимальная скорость распространения информации, (б) отдельные частицы могут проявлять контекстуальность и (в) есть квантовая нелокальность.

В своем экспериментальном исследовании ученые запутали пару фотонов, после чего разнесли их по разным лабораториям (на расстояние до двух метров), где измерили поляризации частиц. Физики в ходе экспериментов убедились в справедливости трех аксиом. Выполнение трех постулатов предполагало существование верхней границы на корреляцию между результатами измерений, проведенными в какой-либо из лабораторий, и корреляцией между результатами измерений, проведенными в обоих лабораториях. Ученые наблюдали нарушение этой границы со статистической значимостью 66 стандартных отклонений.

Контекстуальность является проявлением способа измерения состояния квантового объекта. Например, можно потрясти пару игральных костей в закрытом коробе. В классическом случае конечный результат не будет зависеть от способа, каким его будет пытаться узнавать наблюдатель. В квантовом случае результат эксперимента (расклад игральных костей при их подбрасывании в закрытом коробе) станет известен только после процедуры измерения (иначе говоря — контекста эксперимента).

Запутанность (квантовая нелокальность) пары частиц предполагает сохранение ими информации о своих состояниях даже при их разнесении на расстояния. Такие частицы нарушают принцип локальности, согласно которому на состояние объекта может оказывать влияние только его близкое окружение.

Ученые пытались сохранить принцип локальности в микромире, полагая, что квантовая механика содержит так называемые скрытые параметры, которые не учитывает экспериментатор. Математическим выражением этого утверждения стали неравенства Белла, нарушение которых свидетельствует об отсутствии скрытых параметров. Обобщением неравенства Белла на контекстуальные измерения стали неравенства Кочена-Спекера.

Неоднократные эксперименты показали нарушение этих утверждений и таким образом продемонстрировали отсутствие в природе скрытых параметров, полноценность описания микромира квантовой механикой и отсутствие локального реализма.

ЛентаРу