I le fatu ole quantum mechanics

Richard Feynman, o se tasi o fomai sili o le XNUMXth seneturi, na finau e faapea o le ki i le malamalama i le quantum mechanics o le "double slit experiment". O lenei faʻataʻitaʻiga faigofie faʻapitoa, faʻatautaia i aso nei, o loʻo faʻaauau pea ona maua mai mea ofoofogia na maua. Latou te faʻaalia le le fetaui ma le mafaufau masani o le quantum mechanics, lea na iu ai ina oʻo atu i mea sili ona taua o le limasefulu tausaga talu ai.

Mo le taimi muamua na ia faia ai se faʻataʻitaʻiga lua-slit. Thomas Young (1) i Egelani i le amataga o le seneturi sefuluiva.

faataitai ia Yang

O le suʻega na faʻaaogaina e faʻaalia ai o le malamalama o se natura galu ae le o se natura tino, e pei ona taʻua muamua. Isaac Newton. Na na ona faaalia e Young o le usiusitai o le malamalama fa'alavelave - o se fa'alavelave e sili ona iloga (tusa lava po'o le a le ituaiga galu ma le ala e sosolo ai). I aso nei, e fa'afetaui e le quantum mechanics nei manatu e lua e fete'ena'i.

Se'i o tatou manatua le aano o le su'esu'ega ma'a lua. E pei ona masani ai, o le uiga o la'u tala o se galu i luga o le vai e sosolo fa'ata'amilo i le mea na lafo ai le ma'a. 

O se galu e faia e ala i tumutumu ma alavai sosoo e susulu mai le tulaga o le vevesi, ae tumau pea le mamao i le va o tumutumu, lea e taua o le umi o le galu. E mafai ona tuʻuina se pa puipui i le ala o le galu, mo se faʻataʻitaʻiga, i le tulaga o se laupapa e lua vaʻai vaapiapi e tipi e mafai ai ona tafe saoloto le vai. O le togiina o se tamai maa i totonu o le vai, e taofi le galu i luga o le vaeluaga - ae le atoatoa. O galu fou e lua (2) o lo'o fa'asalalau atu i le isi itu o le vaeluaga mai avanoa uma e lua. Latou te faʻapipiʻiina i luga o le tasi ma le isi, pe, e pei ona tatou fai atu, faʻalavelave le tasi i le isi, faia se mamanu uiga i luga o le fogaeleele. I nofoaga e fetaui ai le tumutumu o le tasi galu ma le tumutumu o le isi, o le a malosi le vai, ma o le mea e fetaui ai le lua ma le vanu, e loloto le atuatuvale.

2. Fa'alavelave o galu e alia'e mai avanoa e lua.

I le suʻesuʻega a Young, o le moli lanu e tasi e sau mai se mea mataʻutia e ui atu i se diaphragm opaque ma lua matala ma taia le lau i tua atu o latou (i aso nei matou te manaʻo e faʻaoga le moli laser ma se laina CCD). O se ata faʻalavelave o se galu malamalama o loʻo vaʻaia i luga o le lau i foliga o se faasologa o felafolafoaʻi lanu malamalama ma le pogisa (3). O lenei taunuuga na faʻamalosia ai le talitonuga o le malamalama o se galu, aʻo leʻi mauaina i le amataga o le XNUMXs na faʻaalia ai o le malamalama o se galu. fe'avea'i photon o ni vaega mama ia e leai ni mamafa malolo. Mulimuli ane na iloa ai o le mea lilo galu-fa'ale'a luamuamua maua mo le malamalama e faatatau foi i isi vaega ninii maua i le mamafa. E leʻi umi ae avea ma faavae mo se faʻamatalaga faʻainisinia fou o le lalolagi.

3. Va'aiga o le su'ega a Young

E fa'alavelave fo'i ia mea

I le 1961, na faʻaalia ai e Klaus Jonsson mai le Iunivesite o Tübingen le faʻalavelaveina o vaega tetele - eletise e faʻaaoga ai se microscope electron. I le sefulu tausaga mulimuli ane, na faia ai e ni fomaʻi Italia se toʻatolu mai le Iunivesite o Bologna se suʻega tutusa ma fa'alavelave fa'aeletonika tasi (fa'aaogaina o se mea e ta'ua o le biprism nai lo le ma'a lua). Na latou faʻaititia le malosi o le eletise eletise i se tau maualalo lea na pasia ai e le eletise le biprism tasi ma le isi, tasi ma le isi. O nei electrons sa resitalaina i luga o se mata felanulanua'i.

I le taimi muamua, o auala eletise na tufatufa faʻafuaseʻi i luga o le lau, ae i le aluga o taimi na latou fausia ai se ata faʻalavelave faʻafuaseʻi o pito faʻalavelave. E foliga mai e le mafai ona fa'alavelave le tasi i le isi e lua eletonika e ui atu i va'a fa'asolosolo i taimi eseese. O lea la, e tatau ona tatou faailoa atu lena mea e fa'alavelave le tasi electron ia te ia lava! Ae o le eletise e tatau ona ui atu i vaeluaga i le taimi e tasi.

Atonu e faaosoosoina le tilotilo i le pu na ui atu ai le eletise. Mulimuli ane o le a tatou vaʻavaʻai pe faʻapefea ona faia sea faʻamatalaga e aunoa ma le faʻalavelaveina o le gaioiga a le eletise. E foliga mai afai tatou te maua faʻamatalaga e uiga i mea na maua e le eletise, ona mou atu lea o le faʻalavelave ...! O faʻamatalaga "faʻafefea" e faʻaumatia ai faʻalavelave. Po o lona uiga ea o le iai o se tagata e mātauina lelei e aafia ai le faagasologa o le tino?

Aʻo leʻi talanoa e uiga i faʻaiuga sili atu ona maofa o faʻataʻitaʻiga lua-slit, o le a ou faia se faʻalavelave laʻititi e uiga i le tele o mea faʻalavelave. Na maua muamua le faʻalavelave faʻalavelave o mea tetele mo electrons, sosoo ai ma vaega faʻapitoa e faʻateleina le mamafa: neutrons, protons, atoms, ma mulimuli ane mo molelaʻau vailaʻau tetele.

I le 2011, na malepe le faʻamaumauga mo le tele o se mea, lea na faʻaalia ai le faʻalavelave faʻalavelave tele. O le faʻataʻitaʻiga na faia i le Iunivesite o Vienna e se tamaititi aʻoga faafomaʻi o le taimi. Sandra Eibenberger ma ana uo. O se mole mole lavelave e aofia ai le 5 protons, 5 afe neutrons ma le 5 afe electrons na filifilia mo le suʻega i lua malologa! I se faʻataʻitaʻiga faigata tele, na matauina le faʻalavelave tele o lenei mole tele.

O lea na faamaonia ai le talitonuga e faapea O tulafono o le quantum mechanics e usitaia e le gata i vaega laiti, ae faapea foi mea faitino uma. Na'o le sili atu le lavelave o le mea, o le tele foi lea o le fegalegaleai ma le siosiomaga, lea e solia ai ona uiga faʻapitoa quantum ma faʻaleagaina ai aʻafiaga..

Quantum entanglement ma polarization o le malamalama

O i'uga sili ona maofa o fa'ata'ita'iga fa'alua-slit na maua mai i le fa'aaogaina o se auala fa'apitoa e siaki ai le photon, lea e le'i fa'alavelaveina ai lana gaioiga i so'o se auala. O lenei metotia e faʻaaogaina ai se tasi o mea sili ona uiga ese quantum, le mea e taʻua quantum entanglement. O lenei mea na tupu na matauina i tua i le 30s e se tasi o tagata autu na faia le quantum mechanics, Erwin Schrödinger.

O le Einstein masalosalo (vaai foi 🙂 na taʻua i latou o le ghostly action i se mamao. Ae ui i lea, na o le afa seneturi mulimuli ane na iloa ai le taua o lenei aafiaga, ma i aso nei ua avea ma mataupu o le fiafia faapitoa i le physicists.

O le a lenei aafiaga? Afai o ni vaega se lua e vavalalata le tasi i le isi i se taimi i le taimi e fegalegaleai malosi ma le tasi ma le isi e fausia ai se ituaiga o "masaga masaga," ona tumau ai lea o le mafutaga e tusa lava pe selau maila le va o fasimea. Ona amio ai lea o fasimea o se faiga e tasi. O lona uiga pe a tatou faia se gaioiga i luga o le tasi vaega, e vave ona aafia ai se isi vaega. Ae ui i lea, i lenei auala e le mafai ona tatou faʻasalalau faʻamatalaga i se mamao.

O le photon o se vaega itiiti e leai ni tele - o se vaega fa'avae o le malamalama, o se galu electromagnetic. A maeʻa ona pasia se ipu o le tioata tutusa (e taʻua o le polarizer), o le malamalama e avea ma laina laina, i.e. o le vete o le eletise eletise o se galu electromagnetic oscillates i se vaalele patino. I le isi itu, e ala i le pasiina o le malamalama laina laina i totonu o se ipu o se mafiafia faapitoa mai se isi tioata faapitoa (o le mea e taʻua o le kuata-galu ipu), e mafai ona liua i le malamalama polarized circularly, lea e alu ai le eletise eletise eletise i se helical ( fa'asaga i le uati po'o le fa'afeagai) o lo'o fa'agasolo i le itu o le fa'aosoina o galu. E tusa ai, e mafai e se tasi ona tautala e uiga i photons polarized linearly po circularly.

Fa'ata'ita'iga i photon lavelave

4a. O se tioata BBO e le laina laina e liua ai se photon e fa'aosoina e se leisa argon i ni photon fe'avea'i se lua ma le afa o le malosi ma le fa'apipi'i fa'atasi. O nei photon e taape i itu eseese ma ua resitalaina e le D1 ma le D2, e fesoʻotaʻi i se faʻataʻitaʻiga LK. O se diaphragm e lua matala e tuʻu i le ala o se tasi o photon. A fa'amauina e fa'ailoga uma e lua le o'o mai i le taimi e tasi o ata uma e lua, o lo'o teuina le fa'ailo i le manatua o le masini, ma o le D2 fa'ailoga e la'a fa'atasi ma va'a. Ole numera o photons e faʻatatau i le tulaga o le detector D2, faʻapea ona faʻamauina, o loʻo faʻaalia i totonu o le pusa, faʻaalia le maxima ma le minima, faʻaalia le faʻalavelave.

I le 2001, na faia ai e se vaega o fomaʻi Pasila i Belo Horizonte i lalo o le taʻitaʻiga a Stephen Walborn fa'ata'ita'iga e le masani ai. O ona tusitala na faʻaaogaina meatotino o se tioata faʻapitoa (faʻapuʻupuʻu o le BBO), lea e liua ai se vaega patino o photon e faʻaaogaina e se argon laser i ni photon e lua ma le afa o le malosi. O nei photon e lua ua lavelavea le tasi ma le isi; pe a iai se tasi oi latou, mo se faʻataʻitaʻiga, polarization faalava, o le isi o loʻo i ai le polarization tūsaʻo. O nei photon e fealuai i itu eseese e lua ma faia ni matafaioi eseese i le faʻataʻitaʻiga faʻamatalaina.

O se tasi o ata o le a matou ta'u igoa faʻatonutonu, alu sa'o i le fa'amatalaga photon D1 (4a). E fa'amauina e le fa'ailoga lona taunu'u mai e ala i le tu'uina atu o se fa'ailo eletise i se masini e ta'ua o le fa'ailoga taia. LK O le a faia se faʻataʻitaʻiga faʻalavelave i le photon lona lua; matou te valaau ia te ia photon faailo. O lo'o i ai se ma'a fa'alua i lona ala, soso'o ai ma le fa'amatalaga lona lua o le photon, D2, teisi mamao mai le puna o le photon nai lo le D1. E mafai e lenei masini iloa ona oso solo i le avanoa e lua i taimi uma e maua ai le faailo talafeagai mai le fata lavea. A fa'amauina e le detector D1 se photon, e tu'uina atu se fa'ailoga i le fa'ailoga fa'afuase'i. Afai i se taimi e resitalaina foi e le D2 se photon ma auina atu se faailo i le mita, ona iloa ai lea e sau mai photons ua lavelavea, ma o lenei mea moni o le a teuina i le mafaufau o le masini. O lenei faiga e le aofia ai le resitalaina o photons faʻafuaseʻi o loʻo ulufale i le mea e iloa ai.

E tumau pea le 400 sekone. A maeʻa lenei taimi, o le D2 detector e faʻafefe i le 1 mm e faʻatatau i le tulaga o slits, ma o le faitauina o photons lavelave e alu i le isi 400 sekone. Ona toe faʻanofoina lea o le detector e 1 mm ma toe fai le faʻasologa i le tele o taimi. E foliga mai o le tufatufaina atu o le numera o photons ua faamaumauina i lenei auala e faalagolago i le tulaga o le detector D2 ei ai uiga maualuga ma le itiiti e tutusa ma le malamalama ma le pogisa ma faʻalavelave faʻalavelave i le suʻega a Young (4a).

Ua tatou toe iloa lena mea o photons tasi e ui atu i le maa lua e faʻalavelave le tasi i le isi.

E faapefea?

O le isi laasaga i le faʻataʻitaʻiga o le fuafuaina lea o le pu na ui atu ai se photon faapitoa e aunoa ma le faʻalavelaveina o lana gaioiga. Meatotino fa'aoga iinei ipu fa'alupega o le kuata. O se ipu kuata-galu na tuʻuina i luma o vaʻa taʻitasi, o se tasi o ia mea na suia ai le laina laina o le photon na tupu i le faʻataʻamilomilo faʻasolosolo i le uati, ma le isi i le polarization lapotopoto agavale (4b). Na fa'amaonia e le'i a'afia le aofa'i o photon e faitaulia e le ituaiga o fa'apola fa'atosina. I le taimi nei, e ala i le fuafuaina o le suiga o le polarization o se photon pe a uma ona ui atu i slits, e mafai ona faʻaalia po o ai o latou na pasia le photon. O le iloa "o fea le itu" e faʻaumatia ai faʻalavelave.

4b. E ala i le tuʻuina o papatusi o le kuata-galu ( rectangles paolo) i luma o matala, "o le fea ala" e mafai ona maua ai faʻamatalaga ma o le a mou atu le ata faʻalavelave.

4c. O le tu'uina o se polarizer P e fetaui lelei i luma ole su'esu'ega D1 e tape ai fa'amatalaga "o le a le auala" ma toe fa'afo'i le fa'alavelave.

Moni, pe a uma ona tuʻuina saʻo o le kuata-galu ipu i luma o slits, o le tufatufaina muamua o faitauga, faʻaalia o le faʻalavelave, mou atu. O le mea e sili ona uiga ese e tupu lenei mea e aunoa ma le auai o se tagata mataʻituina lelei e mafai ona faia fua talafeagai! O le na'o le tu'uina o ipu-kuata-galu e maua ai se fa'alavelave fa'aleaogaina.. E faʻafefea la ona iloa e le photon a uma ona faʻaofiina papatusi, e mafai ona tatou fuafuaina le va na ui atu ai?

Ae peitai, e le o le mutaaga lea o le uiga ese. Ole taimi nei e mafai ona tatou toe faʻafoʻisia faʻalavelave photon faailo e aunoa ma le afaina saʻo. Ina ia faia lenei mea, i le ala o le photon pulea e oʻo atu i le detector D1, tuʻu se polarizer ina ia faʻasalalau le malamalama ma se polarization o se tuʻufaʻatasiga o polarizations o photons ua lavelavea uma (4c). E vave ona suia le polarity o le photon faailo e tusa ai. O lea ua le toe mafai ona iloa ma le mautinoa pe o le a le polarization o se photon na tupu i luga o maa, ma e ui atu ai le maa o le photon. I lenei tulaga, ua toe faʻafoʻisia le faʻalavelave!

Tape fa'amatalaga tuai o filifiliga

O faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻamatalaina i luga na faʻatinoina i se auala na faʻamauina ai le photon pulea e le masini D1 aʻo leʻi oʻo atu le photon faailo i le detector D2. O le tapeina o le "lea ala" faʻamatalaga na faia e ala i le suia o le polarization o le photon pulea aʻo leʻi oʻo atu le photon faailo i le detector D2. Ona mafai lea e se tasi ona mafaufauina o le photon pulea ua uma ona taʻu atu i lana "masaga" le mea e fai i le isi: faʻalavelave pe leai.

O lea ua matou suia le faʻataʻitaʻiga i se auala e lavea ai e le photon pulea le detector D1 pe a uma ona lesitala le photon faailo i le detector D2. Ina ia faia lenei mea, ave ese le masini D1 mai le puna photon. O le mamanu faʻalavelave e foliga tutusa ma le taimi muamua. Se'i o tatou tu'u ia papatusi o le kuata-galu i luma o matala e iloa ai po o fea le ala na uia e le photon. Ua mou atu le mamanu faalavefau. O le isi, se'i o tatou tapeina le fa'amatalaga "o le a le auala" e ala i le tu'uina o se polarizer talafeagai i luma ole su'esu'ega D1. Ua toe aliali mai le mamanu faʻalavelave! Ae o le tapeina na faia ina ua uma ona resitala le photon faailo e le D2. E mafai faapefea lenei mea? O le photon e tatau ona nofouta i le suiga o le polarity aʻo leʻi oʻo atu soʻo se faʻamatalaga e uiga i ai.

5. Faʻataʻitaʻiga i se laisa laser.

O le faasologa masani o mea na tutupu ua fesuiai iinei; a'afiaga e muamua i le mafua'aga! O lenei taunuuga e faʻaleagaina ai le mataupu faavae o mafuaʻaga i le mea moni o loʻo siomia ai i tatou. Pe atonu foi e le afaina le taimi pe a oo mai i vaega ninii ua lavelavea? Quantum entanglement solia le mataupu faavae o le nofoaga i le fisiki masani, e tusa ai ma se mea e mafai ona aafia i lona siosiomaga vave.

Talu mai le faʻataʻitaʻiga a Pasila, e tele faʻataʻitaʻiga tutusa na faia, lea e faʻamaonia atoatoa ai iʻuga o loʻo tuʻuina atu iinei. I le faaiuga, e manaʻo le tagata faitau e faʻamatala manino le mealilo o nei mea faʻafuaseʻi. Ae paga lea, e le mafai ona faia lenei mea. O le manatu o quantum mechanics e ese mai le manatu o le lalolagi tatou te vaʻaia i aso uma. E tatau ona tatou talia ma le lotomaualalo lenei mea ma olioli ona o le tulafono o quantum mechanics o loʻo faʻamatala saʻo ai mea faʻapitoa o loʻo tutupu i le microcosm, lea e faʻaaogaina lelei i masini faʻatekinisi sili atu.