Evren rastgele ise, nasıl rastgele değerler üretir?
Klasik fizik, içinde yaşadığımız, insanlarla, hayvanlarla, arabalarla dolu dünyanın öngörülebilir olduğuna inanır; ancak kuantum parçacıklarının mikroskobik dünyası doğası gereği rastgele olduğundan kuantum fiziği, dünyanın tahmin edilemez olduğuna inanır. nın-nin. Öyleyse soru şu: öngörülemeyen şeylerle dolu bir dünya nasıl öngörülebilir hale getirilir?
Öncelikle, bozuk para gibi aşina olduğumuz rastgele şeylerle başlayalım. Çoğu insan madeni paraların rastgele olduğunu düşünür. Onları sevmemin nedeni sadece iki duruma sahip olmalarıdır: "kafa" ve "kelime", basit ve güzel. Madeni parayı yukarı atarsanız, hangi tarafının yukarı bakacağını bilemezsiniz. Bir yazı tura attığımda kelime yükseliyor, ama kafamı kolayca kaldırabilirim. Tamamen tahmin edilemez, değil mi?!?!
Tabii her zaman değil. Bir yazı tura atmanın sonucunu teker teker on kez alabilsem bile, bu olası değildir ve gerçekleşme olasılığı sadece 1024'te 1'dir.
Benzer şekilde, bozuk parayı on defa atıp sonucu on defa alma olasılığımız 1/1024, yani olasılık binde birden azdır. "Olasılık" dediğimiz şey budur ve on yazı tura atmada "kelime yukarı" ve "baş yukarı" görünme olasılığı daha yüksektir. Aslında, bu genellikle deneyimizin nihai sonucudur. Her yazı tura atmanın sonucu tahmin edilemez olsa bile, birçok kez yazı tura attığımızda tahminlerde bulunabiliriz.
Madeni para atma, 1000 kez gibi 10 kattan fazladır. Yazı tura atma işlemi ne kadar fazla olursa, bu bozuk para atma grubunun sonucu o kadar yakın olur: "kafa" yukarı ile yaklaşık 500 kez ve "kelime" yukarı ile 500 kez . Bu tamamen öngörülebilir ve çok muhtemel bir sonuçtur. Ne yaptığımı gördün mü Belki çoğunuz o kadar şaşırmayacaksınız, ancak parayı tekrar 1.000 kez atarsanız, muhtemelen aynı deneysel sonuçları elde edersiniz. Aslında, tüm "baş yukarı" veya "sözcük yukarı" sonuçları elde etmek için şansın yalnızca 1/2 ila 1000'inci gücü vardır. Yani bunun olması pek olası değil. İçgüdüsel olarak düşündüğümüz bazı şeyler öngörülebilirdir Örneğin, hiç kimse 1000 jeton çevirmenin sonucunu "baş yukarı" almayı beklemez.
Bir kuruş para sadece kuantum parçacıklarının bir analojisidir. Madeni paranın sadece iki yüzü ve iki hali vardır.Eğer madeni para doku olarak tamamen tekdüze ve tamamen rastgele ise, foton gibi davranacaktır. Fotonun kütlesi, elektrik yükü veya renk yükü yoktur ve yalnızca iki dönüş yönüne sahiptir. İleri dönebilirler, biz de saat yönünde dönüş veya sağa dönüş diyoruz; tersine geri dönüyorlar, saat yönünün tersine dönüş veya sola dönüş diyoruz, sadece bu iki dönüş durumuna sahipler.
Peki bu, dairesel polarize ışığın doğrusal polarize ışıktan daha temel olduğu anlamına mı geliyor? Evet, anlamı bu. Bu iki doğrusal yönelim, kuantumun sol ve sağ elle üst üste binmesidir, ancak dönüş, fotonların temel özelliğidir. Bir elektrik ampulünden bir ışık kaynağı varsa ve ampul özel olarak yapılmamışsa, fotonun solak sağ el durumunda olma olasılığı, tıpkı mükemmel kuruş madeni paramız gibi 1 / 2'dir. Ancak bir kuruşluk madeni paradan farklı olarak, foton gözlemci olmadan herhangi bir durumda değildir ve biz gözlemleyene kadar devletlerden birinin özelliklerini göstermeyecektir.
Gözlemlediğimizde, kuantumun süperpozisyon durumu durumlardan birine çökecek ve her duruma çökme olasılığı% 50, ki bu gerçek rastgeleliktir. Madeni para deneyinde, her deneyde madalyonun hangi durumda olduğunu görebiliriz, ancak bir fotonun dönüşünü göremeyiz, bu yüzden onu böyle dairesel bir polarizörden gözlemlemeliyiz. Sağ el dairesel polarizörünüz varsa, tüm sağ elli fotonları geçebilir ve tüm sol elli fotonları bloke edebilir, böylece fotonlar dairesel polarizörden geçecek veya geçmeyecek, başka bir olasılık yok.
Her gözlem bağımsız bir rastgele olaydır, ancak ya birçok deney yaparsanız? Örneğin, bir lambayı yakmak 10 ^ 20 foton yayar, bunların yarısı dairesel polarizörden geçebilir ve yarısı bloke olur. Her bir fotonun durumu rastgeledir, ancak tüm foton grubu rasgele değildir ve bu, diğer foton etkileşimlerine de uygulanabilir. Bir fotonun ayna yüzeyine yansıtılıp yansıtılmayacağını bilmiyoruz, ancak fotonların yaklaşık% 84'ünün yansıtılacağını ve fotonların% 16'sının absorbe edileceğini biliyoruz.
Sadece fotonlar değil, bu özellik herhangi bir kuantum parçacığı için geçerlidir ve biz buna büyük sayılar yasası diyoruz. Bir deneyi birçok kez tekrar ederseniz, sonuçları beklendiği gibi olacaktır. Evrenimiz böyledir Evrendeki her şey ölçülemez kuantum parçacıklarından oluşur. Ya dünya? Yaklaşık 10 ^ 52 kuantum parçacığından oluşur. Peki ya insan vücudu? Yaklaşık 10 ^ 29 kuantum parçacığından oluşur. Toz nerede? Yaklaşık 10 ^ 12 kuantum parçacığından oluşur. Ya bir virüs? Yaklaşık on milyon kuantum parçacıktan oluşur. Her bir kuantum parçacığı ne kadar rasgele olursa olsun, mutlak sayıda kuantum parçacığından oluşan nesne tahmin edilebilirdir, bu nedenle evren rasgele değildir.
