ИССЛЕДОВАНИЕ МИРОВЫХ ПРОСТРАНСТВ БЕЗ РЕАКТИВНЫХ ПРИБОРОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ МИРОВЫХ ПРОСТРАНСТВ БЕЗ РЕАКТИВНЫХ ПРИБОРОВ

Дмитриев Валерий Филиппович

д-р техн. наук, гл. науч. сотр., АО «НПО «СПЛАВ» имени Ганичева,

РФ, г. Тула

RESEARCH OF WORLD SPACES WITHOUT JET DEVICES

Valery Dmitriev

Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, JSC "NPO "SPLAV" named after Ganichev,

Russia, Tula

АННОТАЦИЯ

Используя математический аппарат квантовой теории информации рассматривается возможность достижения звездных систем за приемлемое со сравнением с продолжительности человеческой жизни время. Для достижение этого предлагается использовать «квантовый прожектор», в котором используются «запутанные» микрочастицы.

ABSTRACT

Using the mathematical apparatus of quantum information theory, the possibility of reaching stellar systems in an acceptable time compared to the duration of human life is considered. To achieve this, it is proposed to use a "quantum searchlight", which uses "entangled" microparticles.

Ключевые слова: элементарные частицы; энтропия; информация; ядро атома; орбитали электронов; система; волновая функция; квантовая механика, соотношение Котельникова, теорема Эберхарда.

Keywords: elementary particles; entropy; information; the nucleus of an atom; electron orbitals; system; wave function; quantum mechanics, Kotelnikov's relation, Eberhard's theorem.

Российский ученый Циолковский Э.К. открыл на основе механики Ньютона возможность достижения человеком других планет, звезд, галактик с помощью реактивного движения, опубликованной им в работе [18]. Тем не менее в связи с громадными расстояниями до других звездных систем время достижения этих систем с помощью реактивных аппаратов будет исчисляться миллионами лет. То есть практически достижимы лишь планеты Солнечной системы.

Способы получения информации от галактик, звезд и планет у этих звезд, позволяющие отождествлять их с пребыванием на далеких объектах должны давать возможности взаимодействовать с ними, например, путем перемещения точки наблюдения вблизи поверхности объекта.

Но наука продолжает развиваться.

Было открыто атомно-молекулярное строение материи, теория гравитации, электромагнитная теория света, способы превращения энергии, возможность преобразования информации аналоговыми и логическими устройствами[5,6,11,12].

Человеческая мысль не хочет смириться с ограничиванием себя в пределах Солнечной системы.

Развивая теорию информации, Н. Винер пишет в связи с представлением о том, что сущность человека есть информационный сигнал. «Идея о возможности путешествовать при помощи телеграфа <электромагнитных волн> не является абсурдной сама по себе.» [13]. Далее Н. Винер пишет: - «сохранение устойчивости организма, в то время как часть его <по молекулам> медленно разрушается в целях переиздания его на другом материале где-нибудь в другом месте повлечет за собой снижение степени деятельности организма, что  в большинстве случаев разрушило бы жизнь ткани.»

Последние годы развивалась теория квантовой информации и способы преобразования квантовой информации с помощью микрочастиц [4,7,8]. Триединство массы, энергии, информации представляет собой внутреннюю сущность материи. В квантовой информации одновременно рассматривается движение масс, превращение энергии, преобразование информации.

Системы, которые взаимодействуют с окружением, называют смешанными, незамкнутыми[15,16].

Единственным объектом, который можно назвать в полной мере замкнутой системой, является весь Универсум, Вселенная в целом [14]. Она считается замкнутой системой (и, следовательно, чистым состоянием) по определению — нет ничего, что было бы вне ее. Все другие объекты уже не будут абсолютно замкнутыми, в том числе черные дыры, и речь в лучшем случае может идти о квазизамкнутых системах (псевдочистых состояниях) с различной степенью приближения к чистому состоянию. Такие открытые системы находятся в так называемом смешанном состоянии. Декогеренция [14,15] — это процесс перехода чистого состояния в смешанное. Процесс, который имеет место только для подсистем, для составных частей замкнутой системы. Универсум, как единая система, в любом случае будет оставаться в чистом состоянии, независимо от того, что происходит у него «внутри», на уровне подсистем. И чистое состояние может оставаться нелокальным независимо от того, какое изменение или движение происходит внутри Универсума. Во всей своей целостности он по-прежнему будет нелокальным, нетварным и по-прежнему будет оставаться вне времени и пространства.

Нелокальный квантовый источник реальности — это мир, в котором вообще нет никакой массы и потоков энергии, так как пространство и время в Универсуме нераздельны. Это пустота, которая, тем не менее, содержит в себе всю полноту классических (тварных - возникающих из информации) энергий и масс в нелокальной суперпозиции (в потенциальном виде).

Теории эфира как о некой «пустоте», состоящей из «электрически нейтральной материи», являются также классическими упрощенными представлениями о нелокальных состояниях. Подобная ситуация сложилась и с понятием физического вакуума, о котором в современных научных публикациях тоже все чаще говорят в терминах нелокальных суперпозиционных состояний[15].

Все тварные энергии (в том числе на тонких уровнях) компенсируют друг друга и в своей совокупности образуют Всеобъемлющую Пустоту. Пустоту в том смысле, что этот мир невидим в своей целостности. На уровне Универсума остается только одна возможность — оперировать квантовой информацией, кроме которой там ничего больше и нет.

Все составные части Вселенной, как замкнутой системы, должны находиться в когерентном запутанном состоянии[15].

Используя понятие Универсума ученые пытаются найти способ достижения звёздных систем.

Основываясь на достижениях квантовой теории информации, Доронин С.И. в работе [15:с.27;с.152]излагает другой способ достижения человеком далеких звездных систем : «Сигналы, связанные с классическими носителями информации (частицами, волнами и т.д.), не могут распространяться быстрее света. Однако полагаю, что есть и другое решение вопроса сверхсветовых перемещений. Например, я не вижу принципиальных теоретических запретов на возможность перевести объект в нелокальное суперпозиционное состояние по всем его внутренним степеням свободы, то есть полностью «растворить» в бесконечности <Универсуме>. А после этого вновь декогерировать и перевести в локальное состояние в другом месте (полная телепортация). Иными словами: объект исчезает в одном месте и появляется в другом. С формальной точки зрения, такое «перемещение» объекта можно рассматривать как сверхсветовое «распространение сигнала», но оно не будет связано с непосредственным движением объекта (носителя сигнала) в нашем пространственно-временном континууме.» «При некотором критическом значении скорости потока энергии объект исчезнет из данного пространства-времени, так как никакая информация о нем не сможет записаться в окружении <образование «кротовые дыры»>.

Но в настоящее время невозможно применение такого количества энергии для осуществления этого способа перемещения человека как при взрыве черных дыр. Практически этот способ также невозможен.

Однако возможна практическая реализация более простого способа «телепортации». Рассматривая микрочастицы как массо-энерго-информационные системы и используя общую теорию относительности Эйнштейна[3], квантовую механику Шредингера[10], теорию информации Неймана[9]и используя математический аппарат функторов[1],[17], можно глубоко изучить реальные процессы материального мира.  Действительно, создавая квантовую запутанность по какому-либо параметру ЭЧ (например спину), можно получить нелокальность их взаимодействия. Тогда информация о состоянии «далекой» ЭЧ мгновенно передается «близкой» микрочастице[15]. То есть, наблюдатель близкой микрочастицы в этом случае находится там же, где и «далекая» ЭЧ, так как пространственная координата при нелокальном взаимодействии исчезает.

Когда речь заходит о количественном описании квантовой запутанности, на первый план выходит понятие матрицы плотности. Первой была введена мера  квантовой  запутанности  для самого простого случая — двухчастичной системы в чистом состоянии, то есть мера запутанности между двухуровневыми подсистемами А и B, когда вся система замкнута (находится в  чистом  состоянии).  Основывается эта мера на понятии частичной  матрицы  плотности[16]  и выражается в терминах энтропии фон Неймана:

  H(ρ_A) = – Tr[ρ_A log₂(ρ_A)].                                                 (1)

Здесь ρ_A — частичная (редуцированная) матрица плотности подсистемы А. Получается она взятием частичного следа  по  B.  С физической точки  зрения,  взятие  частичного  следа  и получение  редуцированной  матрицы  плотности —  это  усреднение  по  всем  внешним  степеням свободы  выделенной  подсистемы (по  ее  внешнему  окружению).  В некотором отношении  это проведение  границы  между  подсистемой  и  ее  окружением,  когда  подсистема  может рассматриваться независимо от него. Мы как бы «вырезаем» нашу подсистему из более сложной структуры и рассматриваем ее в качестве самостоятельного объекта. В результате этой операции пространство допустимых состояний  подсистемы  уменьшается,  частичная  матрица  плотности имеет  меньшую  размерность,  чем  исходная  система,  например,  из  матрицы 4  * 4  получается матрица 2 * 2. Эта мера запутанности  была  предложена  Чарльзом  Беннеттом (Charles H. Bennett)  с соавторами в 1996 году.

В квантово-криптографических системах для передачи секретных сведений на большое расстояние основным рабочим ресурсом являются запутанные состояния фотонов, и их мгновенная нелокальная связь (квантовые корреляции) позволяет обеспечить абсолютную защиту при передаче информации на большое расстояние от постороннего доступа. Связь между запутанными фотонами не просто «сверхсветовая», а именно бесконечная, мгновенная, но в данном случае она используется не для передачи информации, а для контроля безопасности канала связи — при доступе к передаваемой информации «со стороны» когерентность фотонов (квантовая запутанность) тут же нарушается[15]. В связи с этим необходимо отметить, что собственное время и собственное пространство фотона также нулевые.  Следовательно, запутанные по некоторому параметру микрочастицы подобны фотону.

Используя «запутанность» микрочастиц, одна из которых удаленная, можно получить информацию о состоянии удаленной микрочастицы, взаимодействующей с далеким окружением

Таким образом возможно достижение далеких звездных систем – звезд, планет у далеких звезд, других галактик.  Правда, информация от далеких звездных систем по теореме Эберхарда будет идти очень медленно, не быстрее скорости света, т. е. годы и десятилетия (сотни лет для других галактик). Но все же принципиальная возможность достижения далеких звездных систем имеется.

Конструктивно такой аппарат может быть выполнен в виде кабины (см. рисунок), например, далеко от Солнца для снижения влияния солнечного тяготения, с экраном состоящем из микрочастиц, запутанных с микрочастицами, выстреливаемыми в направлении цели (далекой звезды).

Рисунок 1. Квантовый прожектор

1-кабина, экранирующая действие гравитации Солнца, либо Галактики, 2 экран из микрочастиц, запутанных с микрочастицами потока, 3,4 –поток  микрочастиц, 5- планета у далекой звезды, 6 – далекая звезда

Человек, находящийся в кабине 1 наблюдает на экране из запутанных с потоком 3,4, микрочастиц, поверхность планеты 5, находящейся у далекой звезды 6. Тогда имея возможность наблюдать поверхность планеты у далекой звезды, и взаимодействовать с этой поверхность, например, перемещаясь около нее,  можно отождествить это наблюдение с нахождением на этой планете.

Для того, чтобы реально наблюдать поверхность планеты у далекой звезды, скорость потока микрочастиц должна быть близкой скорости света. Чтобы достичь далекой звезды, находящейся на расстоянии T₂=3 световых лет, за T₁=4 года, отношение скорости микрочастиц к скорости света можно определить по формуле [3]

.                                                    (2)

В настоящее время достигнуты скорости электронов β=10^-3 (Кольцевой ускоритель, Ереванский физический институт, Ереван. 1967г.). Тем не менее, техника совершенствуется и принципиальных преград нет для повышения скорости микрочастиц в 0,6*10³ раз.

Мы знаем, что результат любого изменения квантовой системы должен быть зарегистрирован макроскопическим прибором. Только путем измерения наблюдатель может узнать о произошедшем изменении состояния микросистемы. Распространяется ли микроскопическая нелокальность на показания макроприборов? Отрицательный ответ на поставленный выше вопрос дает теорема Эберхарда [2].

Пусть имеется квантовая система, которая описывается матрицей плотности И пусть эта система состоит из двух подсистем A и B. Теорема Эберхарда гласит, что никакое измерение наблюдаемых, связанных только с подсистемой A, не влияет на результат измерения любых наблюдаемых, которые связаны только с подсистемой B. Предположим, что в подсистеме A имеется наблюдаемая F_A с дискретным спектром f _i ^(A) , которая измеряется макроприбором D_A. Макроприбор обладает набором макроскопически различных состояний D_α^(A) . Для подсистемы B аналогично введем наблюдаемую G_B с дискретным спектром g_j^(B) , и измерительный макроприбор D^B , у которого имеется набор макроскопически различных состояний D_β ^(B) . Для теоремы Эберхарда можно дать формулировку: Квантовая информатика запрещает нелокальные корреляции между состояниями макроприборов D^(A)и D^(B) . На математическом языке последняя формулировка означает, что

                             (3)

где w(x\y)– условная вероятность произойти событию x, если событие y уже произошло. Особенностью этих формул является то, что впервой после суммирования по j пропадает зависимость от D_β ^(B) . А во второй после суммирования по i уходит зависимость от D_α^(A). Абсолютно нетривиальный результат [16]! Если бы локальность на макроуровне была бы нарушена, то изменяя, например, состояние макроприбора D_β ^(B) , мы могли бы мгновенно влиять на результат измерения в подсистеме A и, тем самым, передавать информацию быстрее скорости света. То есть, из физической интерпретации математической теоремы Эберхарда следует, что никаким макроприбором невозможно наблюдать движение больше скорости света.

В настоящее время с помощью квантового канала связи с запутанными (когерентными) фотонами осуществлена связь через ИСЗ (Китай 2020г.). Так как между запутанными фотонами пространство исчезает, то происходит телепортация фотонов с Земли на ИСЗ. Ясно, что телепортация до Луны и планет Солнечной системы также будет осуществлена в ближайшие несколько лет.

Таким образом, так как ИСЗ находится в космическом пространстве Солнца, практически осуществлено исследование мировых пространств без реактивных приборов в пределах Солнечной системы.

Возможно, создание предложенного способа телепортации до других звезд потребует нескольких тысячелетий, однако принципиальная возможность его осуществления имеется.

Действительно,  реализация способа достижения других планет(Луны) с помощью ракеты потребовала 470лет, с момента попытки его осуществления китайским мандарином в 1500г., однако 20 июля 1969 года экипаж корабля «Аполлона-11» (Нил Армстронг) высадился на естественный спутник Земли — Луну.

Выводы

В настоящее время используются способы получения информации от галактик, звезд и планет у этих звезд (оптические телескопы, радиотелескопы, нейтринные телескопы и т.д.), в малой степени позволяющие отождествлять их с пребыванием на далеких объектах, так как не дают возможности взаимодействовать с ними, например, путем перемещения вблизи поверхности.

Критическое рассмотрение теории Винера и Доронина о способах достижения далеких звездных систем, показывает невозможность их осуществления.

Несмотря на громадную удаленность звёздных систем, наука пытается найти способ их достижения людьми за приемлемое время, используя современные методы квантовой и релятивистской физики, квантовой информации.

Список литературы:

1. Dmitriev V.F. Development of the mathematical apparatus of physics information// German International Journal of Modern Science . - 2020 . - No2 . - S.10-14.[1. В.Ф. Дмитриев. Развитие математического аппарата физики информации.]
2.  Eberhard, P.H., Bell’s theorem and the differentconcepts of nonlocality, Nuovo Cimento 46B, 392-419 (1978)).
3. Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter korper. - Annalen der Physik, 1905. - Bd.17-H.5
4. Feynman K. Quantum mechanikal computer// Found.  Phys., 1986. - #16.-p.307-530.
5. Kotelnikov V. A. On the throughput capacity of "ether" and wire in telecommunications / / UFN. - Izv. RAS, 2006. - No. 1. - pp. 762-770. [5. Котельников В.А. О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи // УФН. – Из-во РАН, 2006. - №1. - С.762 - 770.  ]
6. Kotelnikov V. A. On the throughput of "ether" and wire in telecommunications // Materials for the First All-Union Congress on the reconstruction of communications. - M., 1933. [6. Котельников В.А. О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи // Материалы к Первому Всесоюзному Съезду по вопросам реконструкции связи. - М., 1933.]
7. Levitin L. B. On the quantum measure of the amount of information // Reports of the 1V All-Union Conference on the Theory of Information Transmission, section 2,4. - Tashkent, IPPI of the USSR Academy of Sciences, 1962. - p. 111-115. [7. Левитин Л.Б. О квантовой мере количества информации // Доклады 1V Всесоюзной конференции по теории передачи информации, секции 2,4.-Ташкент, ИППИ АН СССР, 1962. - С.111-115.]
8. Mityugov A.V. Physical bases of information theory. - M.: Sovetskoe radio, 1976. – 216p.  [8. Митюгов А. В. Физические основы теории информации. - М. : Cоветское радио, 1976. - 216с.]
9. Neumann Johann von: Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik  Berlin. Springer. 1932. 238 s._
10. Schrodinger E. // Naturwissenschaften. - 1935. - 23. – 807
11. Shannon C., A mathematical theory of communikation // Bell System tech. J. - 1948. (27). - №3. - p. 379-423, 1948. (29). - №4. - p. 623-656.
12.  Shestakov V. I. Some mathematical methods of designing and simplifying two-pole electrical circuits of class A. / Diss... PhD in Physics. - Mat. M.: Research Institute of Physics of Moscow State University, 1938. - Part I. p. 1-34; Part II. p. 1-79//Report at the MSU Academic Council. [12. Шестаков В.И. Некоторые математические методы конструирования и упрощения двухполюсных электрических схем класса А./ Дисс... канд. физ.- мат. наук. М.: НИИ физики МГУ, 1938. - Часть I. С. 1-34; Часть II. С. 1–79//Доклад в Ученом совете МГУ.]
13. Wiener N. Cybernetics. - New York-London, 1961. - 338p
14. Zurek W. H. Decoherence, einselection and the quantum origins of the classical, Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003).
15.  Доронин С.И. Квантовая магия, 2006. – https://www.litmir.me/br/?b=149212&p=1
16.  Никитин Н. В. Матрица плотности/Курс лекций - М. : Кафедра физики атомного ядра и квантовой теории столкновений. Физический факультет МГУ, 2015 . – htth://matrica-plotn…n (2)
17. Функторы // Математическая энциклопедия. – М . : Советская энциклопедия, 1985 . - т.6. - C.685
18. Циолковский К.Э. Исследование мировых пространств реактивными приборами // Научное обозрение, 1903. - С.15-45.