Эксперимент Леонарда Мандела

В своём эксперименте Леонард Мандел (Leonard Mandel) (1927-2001), профессор физики и оптики из университета Рочестера (University of Rochester) штат Hью-Йорк, пространственно разнёс два пучка света, исходящих из одного источника на достаточно большое расстояние и начал менять с помощью анализатора соотношение между компонентами суперпозиции на одном из них. В силу его манипуляций интерференционная картина на этом пучке менялась, как и следовало ожидать. Второй пучок он вообще не трогал. А поэтому на этом пучке интерференционная картина не должна была меняться. Но интерференционная картина на нём точно повторяла изменяющуюся интерференционную картину на пучке, с которым экспериментировал Мандел.

Картина эта менялась мгновенно, в то же самое время, когда менялась картина на первом пучке. Это изменение картины являлось следствием, которое не имело видимой причины. Такое следствие представляется необъяснимым чудом «элементарного познания». И в самом деле, сигнальные фотоны одного пучка и дополнительные фотоны второго пучка, в определённый момент времени излучаемые своими нелинейными преобразователями, никогда ведь не встретятся – они направляются к своим разным детекторам, лишённые, как может казаться, малейшей возможности непосредственно воздействовать друг на друга. Тем не менее, интерференционная картина пучка сигнальных фотонов сразу исчезала, если только дополнительные фотоны второго пуска не доходили до своих детекторов, кода их путь перекрывался непрозрачным экраном.

В эксперименте Л. Мандела обнаруживается не чудо, а всеобщее соотношение неопределённостей в отношении друг к другу пространства и времени. Не существует физической системы в её пространстве и времени, которые одновремённо имеют вполне определённые, точные значения. В физической системе при определённом её пространстве является неопределённым её время, а при определённом её времени является неопределённым её пространство.

В эксперименте фигурирует физическая система и принадлежащие ей два пучка света, исходящие из одного источника света и находящиеся в состоянии движения. Любая физическая система, которая находится в состоянии движения, включая световую систему, существует в течение определённого времени в неопределённом пространстве. В неопределённом пространстве вообще никаким способом невозможно пространственно разнести её два пучка света, исходящих из одного источника на любое, сколь угодно малое, или сколь угодно большое, расстояние.

Разумеется, два пучка света от одного источника света можно пространственно развести на любое расстояние, но в этом случае они не будут представлять собой какую-нибудь физическую систему, они не будут иметь отношения к эксперименту Мандела и к исследуемой им физической системе. Поэтому с самого начала рассмотрения эксперимента Мандела следует безоговорочно принять, что два пучка света присутствуют в неопределённом пространстве, в котором ни один из них не имеет своего определённого места и своего определённого направления.

Л. Мандел свободно мог менять с помощью анализатора соотношение между компонентами суперпозиции на одном из двух пучков света. В силу его манипуляций интерференционная картина на этом одном пучке менялась. В это время второй пучок находился вместе с первым в неопределённом пространстве. В неопределённом пространстве они движутся, нераздельны, слиты и неотделимы один от другого во всех его неопределённых точках. У каждого пучка нет никакого своего определённого места и ни одной определённой точки, ни определённого своего направления.

Как и следовало бы ожидать, интерференционная картина, наблюдаемая на втором пучке, точно повторяла интерференционную картину на первом пучке, на котором экспериментировал Мандел. И картина эта менялась мгновенно, в то же самое время, когда менялась картина на первом пучке. Манипуляция на первом пучке, движущемся вместе со вторым пучком вместе в неопределённом пространстве, с необходимостью мгновенно влияет и изменяет по своему образу и подобию интерференционную картину на втором наблюдаемом пучке.

Здесь не идёт речь о передаче информации из одного места в другое место с той или иной скоростью. В неопределённом пространстве для двух лучей нет определённого места, а поэтому и информацию невозможно вообще передавать из одного в другое место из-за отсутствия «передатчика» в одном месте и «приёмника» – в другом месте. Но всеобщее соотношение неопределённостей пространства и времени пока не имеет признания и эксперимент Мандела имеет продолжение.

Со временем появилась уникальная техника лазерного эксперимента с одним единственным фотоном во всей используемой установке.

Мандел с сотрудниками осуществляет однофотонный эксперимент, использует схему с полупрозрачной для фотонов (полусеребрянной) пластиной-светоделителем, делящим 50% вероятности прохождения (или отражения) падающего на него фотона. Фотон распадается на две части, одна из которых вдвое меньше другой. Вдвое большую массу имеет электрон, а меньшую вдвое массу имеет позитрон. Два зеркала направляют образованные электронами и позитронами лучи параллельно друг другу на две совершенно одинаковые линзы – нелинейные оптические преобразователи, превращающие каждый из фотонов в пару – сигнальный электрон и дополнительный позитрон. Каждая пара когерентна, но энергия электрона вдвое больше энергии позитрона.

Сигнальные и дополнительные части фотонов, в определённый момент времени излучённые своими нелинейными преобразователями, направляются к разным детекторам и не имеют возможности непосредственно воздействовать друг на друга. Создаётся искусственная оптическая конфигурация, которая не позволяет определить, по какому из путей – верхнему или нижнему прошёл сигнальный электрон или дополнительный позитрон после полусеребрянной пластины-светоделителя.

Пути каждого сигнального электрона можно менять, чуть меняя положение сигнальных детекторов (удаляя или приближая их по лучу). В результате можно получить сигнальную интерференционную картину «гребней» и «впадин» в соответствующих отсчётах увеличивая (или уменьшая) расстояние, которое должны пройти сигнальные электроны до детекторов. Этим способом можно добиться, чтобы они проходили к детекторам «в фазе» или в «противофазе».

Если непрозрачным экраном перекрыть путь к детекторам нижним дополнительным позитронам, и они не дойдут до своих детекторов, то интерференционная картина сигнальных электронов сразу исчезает. Электроны и позитроны присутствуют в состоянии движения в течение определённого времени в неопределённом пространстве, в котором они неразделимы. Они фиксируются в состоянии покоя или детекторами, или на экране, когда существуют в виде интерференционной картины, т. е. когда покоятся в определённом пространстве в течение неопределённого времени.

Поиски теоретического объяснения эксперимента Мандела вели меня не только извилистым путём, но и изобиловали петлями, которые меня возвращали через месяцы и годы на прежнее знакомое место – например, к Великой теореме Ферма, или в незапамятные времена – например, к семи принципам Изумрудной скрижали Гермеса.

К. Маркс открыл простой алгебраический метод дифференцирования первообразной функции для нахождения её производной функции (Маркс К. О понятии производной функции//Маркс К. Математические рукописи. – М.: Наука, 1968. – 640с. – С.29.). Так как производной функцией оказалась дробь с нулевым числителем и знаменателем, то он обратился к Ф. Энгельсу за консультацией и получил подтверждение, что полученный им результат является категорически правильным (Письмо Энгельса – Марксу: В Лондон (Бридлингтон Ки, 18 августа 1881г.)//Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. – Изд. 2-е. – М.: Политиздат, 1964. – Т.35. – С.17.).

В связи с этим мне пришлось доработать алгебраический метод дифференцирования первообразной функции, дополнить его алгебраическим методом интегрирования производной функции. Оказалось, что алгоритм интегрирования производной функции представляет собой полный цикл циркулирующего движения, который заключает в себе три стадии и семь форм, аналогичные трём стадиям и семи формам капитальной стоимости кругооборота производительного капитала.

От анализа кругооборота производительного капитала я перешёл к анализу форм человеческой жизни и дальше – к биологическим, химическим, физическим формам движения и пришёл, наконец, к анализу периода колебаний маятника часов, типа ходиков. В каждой форме движения обнаруживались три стадии и семь форм.

Все мои попытки найти способ дифференцирования и интегрирования капитальной стоимости кругооборота рабочей силы не имели успеха. Проблема получила своё решение после анализа понятия четырёхугольника, в результате которого обнаружились три стадии и семь форм.

Используя принцип соответствия (аналогии) и результат анализа понятия четырёхугольника, мне удалось пройти путь от кругооборота рабочей силы до цикла циркулирующего движения глицерина в самозаводящихся напольных часах амстердамского музея. На этом пути я убедился в справедливости следующего утверждения русского естествоиспытателя, основателя эмбриологии Карла Эрнст фон Бэра (нем. Karl Ernst von Baer, или, как его называли в России, Карл Максимович Бэр (1792 − 1876): «Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей, а вероятно, так же и черепах, в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях, как в целом, так и по способу развития отдельных частей; это сходство на самом деле так велико, что часто мы можем различить зародыши только по их размерам» (Бэр К. История развития животных. Наблюдения и размышления. Т. 1. /М.: Изд-во АН СССР/, 1950; Т. 2. /М.: Изд-во АН СССР/, 1953.).

Добросовестно собранные Карлом Эрнстом фон Бэром многочисленнее факты, показывающие изумительное эмбриональное сходство форм развития на первой стадии периода времени, не представляют собой относительно полного познания закона. Факты становятся понятными только при их обобщении и выражении в форме мысли. «Всё есть мысль» − первый принцип научного анализа форм развития. Факты, облачённые в форму мысли, возвышающуюся над фактами в качестве более совершенной формы движения, могут дать верный ответ на вопрос «В каком смысле?».

В каком смысле следует понимать тот факт, что на первой стадии периода развития зародыша крылья птицы неотличимы от передних ног кошки? Ответ имеет своей основой соотношение неопределённостей пространства и времени: определённость и ограниченность периода времени, и неопределённость и неограниченность пространства развития зародыша.

Неопределённое пространство несоизмеримо с мерой, не имеет направления, числового значения, формы и вообще не имеет ни одного своего определённого параметра. В нём пространственные свойства и признаки неуловимы и неразличимы.

Пространство и время развития зародыша имеют общее начало и общий конец, но если начало и конец принадлежат пространству, то не принадлежат времени, а если начало и конец принадлежат времени, то не принадлежат пространству. Частное от деления неопределённого пространства на определённое время имеет смысл постоянной локально-абсолютной скорости v = 1 течения процесса развития зародыша и не имеет отношения к скорости света.

Период развития зародыша заключает в себе три стадии и семь форм. Не обнаружилось исключения ни в одном из периодов форм движения неживой природы, включая период колебания глицерина в U-образной стеклянной трубке самозаводящихся напольных часов.

Период действия глицерина самозаводящихся напольных часов, заключающий в себе три стадии и семь форм, аналогичен периоду действия самой природы. Он аналогичен периоду действия не только мышления и рук часового мастера, но и периоду действия мышления человека, анализирующего процесс формирования понятия четырёхугольника.

Не вполне поняв период действия самозаводящихся напольных часов, бесполезно полагаться на то, что можно вполне понять эксперимент Мандела на основе чисто математических свободно изобретённых конструкций и гипотез, если эти последние измысленны учёным, даже если он обладает известным мировым именем.

Самозаводящиеся напольные часы существуют во внешней среде, которая вселяет в них пару импульсов, один из которых вдвое меньше другого. Большую по величине энергию (или импульс такой же величины), вселённую в напольные часы, поставим во взаимно однозначное соответствие энергии сигнального фотона эксперимента Мандела. Вдвое меньшую по величине энергию (или импульс такой же величины), вселённую в напольные часы, поставим во взаимно однозначное соответствие энергии дополнительного фотона.

В эксперименте Мандела они в определённый момент времени излучаются общим источником и затем - своими нелинейными преобразователями. Они движутся в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве. Поэтому не имеет смысла вести речь о траекториях их движения, их собственной форме, направлении, о расстоянии между ними и т.д.

В часах ходиках, кого это интересует, можно визуально наблюдать передачу гирей импульса маятнику и передачу маятника вдвое меньшего импульса гире. В самозаводящихся напольных часах гирю замещает глицерин, содержащийся в U-образной стеклянной трубке.

Пусть глицерин (замещает гирю) передаёт маятнику сигнальный импульс и в этот же момент принимает из внешней среды новый сигнальный импульс. Оба импульса разом начинают движение, разом принимают на первой стадии первую форму, вторую форму и третью форму.

После этого они разом начинают и заканчивают вторую стадию, разом превращаются в энергии той же величины. Разом на третьей стадии принимают форму 4, форму 5 и форму 6, разом принимают на себя форму 7, в которой первый импульс рассеивается и выходит из маятника во внешнюю среду, а второй импульс в преобразованной форме выходит из глицерина и входит в маятник.

Вполне может казаться, что первый импульс делает то, что делает второй, а второй импульс делает то, что делает первый. Их различие сводится к тому, что один действует в маятнике и изменяет свою преобразованную форму в глицерине, а другой действует в глицерине и изменяет свою первоначальную рассеянную форму в маятнике.

Аналогичен путь движения дополнительного импульса вдвое меньшей величины. Его в конце периода маятник передаёт глицерину в преобразованной форме и в этот же момент принимает от внешней среды новый импульс такой же величины в первоначальной рассеянной форме. Оба последовательно проходят свои три стадии, оба последовательно принимают свои семь форм. Можно сказать, что один делает то же, что делает другой, и наоборот, другой делает то, что делает первый. Различие в их действии сводится к тому, что сигнальный импульс возбуждает и поддерживает колебания маятника, а дополнительный импульс возбуждает и поддерживает колебания глицерина.

При перекрытии пути дополнительному импульсу в маятнике – обрываются колебания глицерина. При перекрытии пути сигнальному импульсу в глицерине – обрываются колебания маятника.

То, что в маятнике и глицерине сигнальный и дополнительный импульсы поступают с разных сторон в разные подсистемы, а в эксперименте Мандела они движутся в одну сторону в разные подсистемы, показывает только то, что их движение существует в неопределённом пространстве, в котором не бывает определённого направления. То, что импульсы внешней среды присутствуют в маятнике и глицерине вблизи друг друга, а в эксперименте Мандела сигнальный и дополнительный импульсы могут действовать на большом расстоянии друг от друга, показывает только то, что их движение существует в неопределённом пространстве, которое не заключает в себе определённых расстояний.

Итак, необъяснимого чуда «элементарного познания» в самозаводящихся напольных часах и, следовательно, в эксперименте Мандела, не обнаружено. Действие и взаимодействие сигнального и дополнительного фотонов в эксперименте Мандела могут рассматриваться как аналогичные действия и взаимодействия импульсов внешней среды, вселяемых ею в колебания глицерина и в колебания маятника самозаводящихся напольных часов в течение каждого периода колебаний. В качестве примера можно привести и другие аналоги самозаводящихся напольных часов.

Интересный пример. В экспериментах Франциско-Мигеля Маркеса (Francisco-Miguel Marques) из лаборатории физики Национального центра научных исследований Франции в качестве побочного (как это часто бывает) продукта экспериментов с ядрами бериллия-14 были обнаружены тетранейтроны ( tetraneutron) – устойчивые соединения из четырёх нейтронов.

Можно считать, из 4 нейтронов хотя бы 2 будут иметь одинаковый спин. Согласно фундаментальным законам физики, такая конфигурация тетранейтрона не должна быть устойчивой. Но в эксперименте тетранейтрон существовал достаточно долго по ядерным меркам.

Напрашивается вопрос: что собой представляет тетранейтрон? Не является ли он ядром без протона неведомого нового химического элемента, которого нет в таблице Менделеева?

Франциско-Мигель Маркес и его коллеги утверждают, что тетранейтроны были получены на ионном ускорителе GANIL во Франции. В эксперименте было обнаружено, что когда нейтрон пролетает сквозь решётку детектора, то он, отталкиваясь от детектора, вызывает микроскопическую световую вспышку. При пролёте тетранейтрона сквозь решётку детекторов должны было бы появиться четыре микроскопических световых вспышки, которые должны были произвести нейтроны, отталкивающиеся от детекторов. Но вместо ожидаемых четырёх вспышек была зафиксирована только одна вспышка. Почему один нейтрон даёт одну световую вспышку и четыре нейтрона дают одну световую вспышку?

Дальнейшие исследования показали, что при пролёте тетранейтрона сквозь решётку детектора в нём высвобождается неожиданно большое количество энергии, которое не обнаруживается при одном нейтроне. Не имеет объяснения, с одной стороны, недостаток вспышек, а с другой стороны, избыток энергии. Не имеет объяснения большое расстояние от места столкновения тетранейтрона до места детектора. Не имеет объяснения большое время движения тетранейтрона от места столкновения до детектора – несколько сотен секунд. Не имеет объяснения ещё и то, что два нейтрона не могут соединяться вместе, а четыре нейтрона могут соединяться в один тетранейтрон.

Чтобы найти объяснение обнаруженным в эксперименте Франциско-Мигель Маркеса фактам, обратим внимание на действие самозаводящихся напольных часов в течение периода колебаний глицерина и маятника.

В глицерине часов присутствует тетраимпульс четырёх сил – двух внутренних и двух внешних. В маятнике часов присутствует тетраимпульс четырёх сил – двух внутренних и тех же двух внешних. Из глицерина выходит и во внешнюю среду входит только один импульс из четырёх импульсов. Из маятника выходит и во внешнюю среду входит только один импульс из четырёх импульсов.

Аналогом импульса, выходящего во внешнюю среду из глицерина, или маятника, вполне может быть одна световая вспышка одного из четырёх нейтронов тетранейтрона в эксперименте Франциско-Мигель Маркеса. Так же может быть аналогом зафиксированного избытка энергии в эксперименте энергия сил, которая присутствует как в глицерине, так и в маятнике самозаводящихся напольных часов. Так что вспышка и избыток энергии, обнаруженные в эксперименте, имеют объяснение.

Имеет объяснение и обнаружившееся в эксперименте большое расстояние от места столкновения тетранейтрона до места детектора. Любое движение любого импульса, одного в отдельности, или нескольких вместе, существует в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве, которое несоизмеримо и не имеет определённого значения. Ему можно произвольно придать любое значение, хотя в действительности его значение заключёно между началом и концом определённого периода времени.

Читателя может интересовать вопрос, почему я, рассматривая эксперимент Мандела, прохожу мимо такого явления как запутанность. Согласно укоренившемуся в современной квантовой механике определению, запутанность есть особая квантовая форма корреляции, состоящей из двух и более взаимодействующих систем (или взаимодействовавших раньше, а затем разделённых). Она представляет собой суперпозицию альтернативных (взаимно исключающих с классической точки зрения) состояний, которая не может быть реализована в классической физике.

Я не могу сказать про всю Вселенную, Вселенная – очень велика. Может быть, в ней где-нибудь, в далёком от нас её краешке, запутанность и существуют. В этом случае есть резон для перехода квантовой теории к количественному описанию квантовой запутанности и нелокальности как необычной особенности квантовой запутанности. Этот переход подобно «Большому взрыву» далёкого прошлого Вселенной в настоящее время у нас породил и наиболее сильно развил в квантовой теории методы, описывающие замкнутые системы, т. е чистые состояния.

Я не могу сказать про все формы движения (начиная мысленной формой движения и кончая экспериментом Мандела), что среди них нет ни одной замкнутой системы, находящейся в чистом состоянии. Чтобы их проанализировать все, не хватит десятков человеческих жизней, а у меня она одна. Но могу сказать, что в выборочном анализе форм движения различной степени сложности я не обнаружил, ни одной замкнутой системы, ни одного их чистого состояния.

В 1997 году группа австрийских исследователей из Университета Инсбрука под руководством профессора Венского университета Антона Цайлингера (Anton Zeilinger) провела эксперименты на молекулах фуллерена, «нагреваемых» в процессе полёта лазерным лучом так, что они могут излучать свет и тем самым обнаруживать своё место в пространстве. В результате фуллерены значительно теряли свои свойства «огибать препятствия».(Киви Берд "Кванты становятся ближе"//Компьютерра" №10 от 29 марта 2004 года) Очень интересное открытие!

Молекула фуллерена, «нагреваемая» в процессе полёта лазерным лучом, не накаляется до свечения. Она лишь только отражает свет, который, достигнув её поверхности, изменяет направление своего движения. Свет в момент изменения направления движения не движется ни в одну, ни в другую сторону и не отрывается от молекулы фуллерена.

Следовательно, молекула вместе со светом какое-то неопределённой длительности мгновенье покоится. Пока она находилась в состоянии движения, проявлялись её волновые свойства и не проявлялись её корпускулярные свойства. Как только она стала находиться в состоянии покоя, так стали проявляться её корпускулярные свойства и перестали проявляться её волновые свойства.

Падение света на молекулу и его отражение от молекулы происходит в определённом месте пространства в течение неопределённого момента времени. Поэтому было бы не точным утверждение о том, что молекула «значительно» теряет свои волновые свойства «огибать препятствия». Она их полностью теряет, а точнее будет сказать, совсем не проявляет. Если представляется экспериментатору, что молекула фуллерена только значительно их теряет, то потому, что она на мгновенье их полностью не теряет, а не проявляет, и тут же вновь полностью их не приобретает, а полностью их проявляет видимым образом, как только переходит и находится в состояние движения.