Сверхсветовая передача данных. Противоречие с СТО.

[Anton_Peplov]

KregSeptim в сообщении #1563432 писал(а):

А у меня всегда был вопрос: как в этом контексте формализуется понятие информации? Что такое "массивные досветовые частицы всегда останутся досветовыми" мне математически понятно, а что такое "передача информации"?

Вопрос вполне онтопный и действительно интересный.

Не думаю, что этом контексте понятие информации действительно формализуется. Так же как не очень формализуется понятие причинно-следственной связи. Но полагаю, эти два не очень формализованных понятия фактически одно и то же. Информация передается от события $A$ к событию $B$, если событие $A$ послужило причиной события $B$.

[Someone]

Dedekind в сообщении #1563417 писал(а):

Вы мгновенно получили информацию об объекте, который находится на значительном от вас расстоянии. Да, не я этот сигнал посылал и модулировать его для передачи сообщения я никак не могу. Но разве нельзя сказать, что сама частица передала сигнал?

Вы копались в мусоре и обнаружили там правый ботинок. И мгновенно узнали, что экспедиция к Марсу, уже достигшая цели, среди всякого необходимого оборудования имела парный левый ботинок. Посылал ли Вам левый ботинок какой-нибудь сверхсветовой сигнал?

[sergey zhukov]

Dedekind
Ну хорошо. Давайте посмотрим, как корреляция запутанных фотонов вроде бы противоречит СТО.

Проблема в том, что события измерения вашего и моего фотонов разделелены пространственноподобным интервалом, т.е. их порядок во времени для разных наблюдателей может быть разным. Для одного наблюдателя сначала измерение фотона делаю я, а затем - вы. Для другого наблюдателя все происходит наоборот (источник фотонов посередине между нами).

Допустим, что свойства запутанных фотонов таковы, что в системе отсчета, в которой я делаю измерение первым, я (первый) всегда получаю орла, а вы (второй), соответственно, - решку. Тогда в системе отсчета, в которой вы делаете измерение первым, эти же события будут, очевидно выглядеть так: вы (первый) всегда получаете решку, а я (второй) - орла.

В одной системе первый всегда получает орла, а в другой - он всегда получает решку. Но так быть не должно. Обе ситуации симметричны, мы с вами просто меняемся ролью первого и второго, а СТО говорит, что все законы во всех инерциальных системах должны работать одинаково. В обоих системах первый при измерении должен получать нечто одинаковое. Симметрии тут можно добиться, только если результат измерения первого будет всегда принципиально случайным. Тогда никакого противоречия с СТО нет.

[Dedekind]

sergey zhukov в сообщении #1563496 писал(а):

Симметрии тут можно добиться, только если результат измерения первого будет всегда принципиально случайным.

Хорошо, если я правильно понял, то это в свою очередь значит, что и результат измерения второго будет случайным во всех ИСО, потому что есть ИСО, где второй будет первым, так? Но тогда у меня остается тот же вопрос: а что такое тогда "запутанные фотоны"? Если результаты и первого, и второго измерения случайны, то чем они отличаются от обычных, "не запутанных" частиц? Или про "запутанность" имеет смысл говорить только в рамках одной ИСО?

DimaM в сообщении #1563382 писал(а):

Классическая аналогия: в точке А из пары ботинок один упаковали и отправили Почтой России в точку Б. Открыв коробку в точке Б, мы мгновенно получили "информацию" о левизне ботинка в точке А.

Someone в сообщении #1563450 писал(а):

Вы копались в мусоре и обнаружили там правый ботинок. И мгновенно узнали, что экспедиция к Марсу, уже достигшая цели, среди всякого необходимого оборудования имела парный левый ботинок. Посылал ли Вам левый ботинок какой-нибудь сверхсветовой сигнал?

Кажется, я понял, как обобщить эти аналогии в аргумент. Поправьте, пожалуйста, если я ошибаюсь. Измерив спин одной запутанной частицы в пункте А мы узнаем только о том, какой результат получится при измерении в точке Б, ЕСЛИ это измерение будет проведено. Но мы не можем узнать быстрее скорости света было ли проведено это измерение (может экспериментатор отошел покурить), продолжает ли существовать второй запутанный фотон (может он поглотился где-то по дороге) и т.д. Таки образом, при измерении мы мгновенно получили только вероятностное предположение, но не информацию о реальном состоянии второго фотона.
Правильные рассуждения?

[mihaild]

sergey zhukov в сообщении #1563496 писал(а):

В одной системе первый всегда получает орла, а в другой - он всегда получает решку. Но так быть не должно. Обе ситуации симметричны, мы с вами просто меняемся ролью первого и второго, а СТО говорит, что все законы во всех инерциальных системах должны работать одинаково.

Так а может деление не по принципу первый/второй, а по принципу sergey zhukov/Dedekind. Вроде бы симметрии, позволящей заменять вас друг на друга, нет.
И вообще, если измеряется всегда одно и то же, то разве получится получить противоречие с локальными скрытыми параметрами?

[sergey zhukov]

Dedekind
Да, вот про запутанные ботинки никто почему-то не говорит, хотя все приводят их в пример. А что же такого особенного в запутанных фотонах?

Дело в том, что куда послать правый ботинок, куда левый - это решает упаковщик посылок. Вот он упаковывает ботинки, и в этот момент все решено: ботинки едут к адресатам в посылках спокойно, и ничего с ними произойти уже не может.

Запутанные фотоны ведут себя очень похоже, но есть серьезное отличие. Когда они генерируются в источнике фотонов - ничего не решается. Они не становятся ни правыми, ни левыми. Они летят к адресатам одинаково неопределенными. Определенность наступает в момент получения и измерения фотона, а не их генерации.

На первый взгляд кажется, что отделить поведение ботинок от поведения фотонов невозможно. Откуда нам знать: появляется ли правизна или левизна ботинка внутри посылки в момент ее вскрытия, или определенный ботинок лежал там всегда? Почему мы думаем, что фотон не определен до момента измерения? Все это выглядит принципиально не проверяемым.

В такой постановке этого эксперимента эти представления действительно неразличимы. Однако существует хитрый эксперимент (см. неравенство Белла), который показывает удивительную вещь: запутанные квантовые частицы ведут себя так, как не могут себя вести классические ботинки. Это неравенство выглядит поначалу довольно непонятно, но суть его удивительно проста. Не пожалейте времени и попробуйте разобраться.

Например https://dxdy.ru/post1530630.html#p1530630

-- 25.08.2022, 23:18 --

mihaild
Я думаю, это иллюстрация того, что если нелокальное взаимодействие существует, то только случайный исход отдельных измерений не противоречит СТО. Существует ли нелокальность или существуют скрытые параметры - этого из СТО не вытащить (если я правильно понял вопрос).

[manul91]

sergey zhukov в сообщении #1563496 писал(а):

Допустим, что свойства запутанных фотонов таковы, что в системе отсчета, в которой я делаю измерение первым, я (первый) всегда получаю орла, а вы (второй), соответственно, - решку. Тогда в системе отсчета, в которой вы делаете измерение первым, эти же события будут, очевидно выглядеть так: вы (первый) всегда получаете решку, а я (второй) - орла.
В одной системе первый всегда получает орла, а в другой - он всегда получает решку. Но так быть не должно. Обе ситуации симметричны, мы с вами просто меняемся ролью первого и второго, а СТО говорит, что все законы во всех инерциальных системах должны работать одинаково. В обоих системах первый при измерении должен получать нечто одинаковое. Симметрии тут можно добиться, только если результат измерения первого будет всегда принципиально случайным.

Весьма странный аргумент.
Пусть машина-паковчик способная определять цвет шариков запущена так, что она вытаскивает из корзину шариков противоположного цвета, и всегда посылает к вашу сторону синий, а в мою сторону красный.
По-вашему выходит, что существование такой машины (заведомо работающей по законов физики) противоречит принципу относительности.

СТО вовсе не запрещает, чтобы _один и тот же процесс_ выглядел по-разному из разных ИСО (т.е чтобы в ИСО1 "первый" всегда получает синий шарик, а в ИСО2 первый всегда получает красный).
Из принципа относительности следует разве только то, что должна существовать и машина сконфигурированная соответно чтобы посылала шарики наоборот т.е. в той же ИСО1 "первый" всегда получал бы красный, а в той же ИСО2 первый всегда получал бы синий.

[Doctor Boom]

Dedekind
По поводу неравенств Белла еще популярно можете прочесть тут. Там описывается оригинальный эксперимент с тремя базисами.

sergey zhukov в сообщении #1563505 писал(а):

В такой постановке этого эксперимента эти представления действительно неразличимы. Однако существует хитрый эксперимент (см. неравенство Белла), который показывает удивительную вещь: запутанные квантовые частицы ведут себя так, как не могут себя вести классические ботинки. Это неравенство выглядит поначалу довольно непонятно, но суть его удивительно проста. Не пожалейте времени и попробуйте разобраться.

Например post1530630.html#p1530630

По поводу вашего примера

sergey zhukov в сообщении #1530630 писал(а):

Но что, если я начну проверять эти последние цифры, и они окажутся все время противоположными друг-другу (корреляция $-1$)? Или между ними не будет никакой связи (корреляция $0$)? Что тогда?

а тогда это невозможно даже в квантах Ибо максимальное $S=2\sqrt{2} \approx 2,82$ , т.е. корреляция между левой цифрой первой карточки и правой цифрой второй карточки должна быть не менее $3-2\sqrt{2}\approx 0,18$
Интересно, а вообще с учетом КМ возможно ли, что три корреляции, которые входят в неравенство с положительным знаком, равны $+1$, как в вашем примере Какие там базисы надо взять

[sergey zhukov]

manul91
Такая машина, конечно, возможна. Если она заранее настроена по программе (скрытые параметры), то никакой симметрии в этой ситуации между мной и вами, разумеется, нет.

Однако, если скрытых параметров нет, но есть нелокальность, то симметрия между нами существует. В одной системе отсчета первым измерение выполняю я, а у вас "не остается выбора". В другой системе отсчета первым это делаете вы, а "выбора не остается" у меня. Один из нас "определяет", другой - "берет, что осталось". Из СТО следует, что между этими ролями не должно быть разницы, они относительны. Это возможно, если оба получают случайный вариант.

-- 26.08.2022, 12:38 --

Doctor Boom
Честно говоря, я в КМ совсем не разбираюсь. Неравенства Белла хороши тем, что они про классические объекты, поэтому для их понимания про КМ вообще ничего знать не нужно.

[Doctor Boom]

sergey zhukov в сообщении #1563535 писал(а):

Однако, если скрытых параметров нет, но есть нелокальность, то симметрия между нами существует.

А чем это отличается от нелокальности с разными вероятностями? Там тоже симметрии нет.
Нарушением СТО было бы, если бы удалось показать, что результат у одного из вас зависит от того, каким по счету он делает измерение

-- 26.08.2022, 12:08 --

sergey zhukov в сообщении #1563535 писал(а):

Неравенства Белла хороши тем, что они про классические объекты, поэтому для их понимания про КМ вообще ничего знать не нужно.

Это да, но вот как они реализуются в нашем мире (без нелокальным параметров), и в частности почему

Doctor Boom в сообщении #1563531 писал(а):

корреляция между левой цифрой первой карточки и правой цифрой второй карточки должна быть не менее $3-2\sqrt{2}\approx 0,18$

надо уже знать КМ

[Muha_]

Пытался когда-то придумать пример получше чем с правым и левым носками.
Пример так же как и носки не имеет отношения к КМ, но показывает принципиальную возможность того что нелокальность без передачи информации возможна.

Представляем такое устройство для передачи сигналов:



На входы 1 и 2 можно подавать сигналы на выбор A,B,C.
На выходах в результате выдаются сигналы "0" или "1".
Дальше, если на входы 1 и 2 поданы одинаковые сигналы (АА, BB, CC), то тогда на выходе будут тоже одинаковые но случайные значения: или 00 или 11.
Если на входы 1 и 2 поданы разные сигналы (например, BA, CA...) то на выходе будут разные но случайные значения: 01 или 10.

Это устройство не позволяет передавать информацию: на любом выходе всегда случайное значение 1 или 0 не зависящее от входов.
Эту устройство не локально, потому что его нельзя распилить на две части по волнистой линии на картинке: в этом случае устройство не сможет выдавать одинаковые результаты при одинаковых входах и разные при разных.

[Doctor Boom]

Muha_
Это собственно Белл и есть

[upgrade]

Muha_
А что здесь - частицы, что - прибор, что - измерение?

[Doctor Boom]

upgrade в сообщении #1563545 писал(а):

А что здесь - частицы, что - прибор, что - измерение?

Частицы+прибор - половинки устройства, базисы измерения - подаваемые А, В, С, результат измерения - 0 или 1.

[Muha_]

Да, если проводить аналогию с КМ, то то что подается на входы аналог выбора ориентации прибора на каждом конце.
Прибор можно повернуть как хочется, результаты будут определяться положением двух приборов, но передавать информацию поворачивая приборы не получится.

Насколько это точно/неточно повторяет опыты по проверке неравенства Белла не уверен (мог бы наверно расписать, но не пробовал).

Важно здесь то, что этот прибор легко можно изготовить на классических логических элементах. При этом он не будет передавать информацию и одновременно его невозможно сделать из двух изолированных половинок. Если бы его внутренности работали со сверхсветовой скоростью но при этом его в принципе нельзя было вскрыть, то он не нарушал бы СТО имея внутри себя доказуемо существующей механизм сверхсветовой передачи информации.