Причина недопонимания нарушения неравенства Белла. Поляризатор

Основной причиной недопонимания являются основы возникновения вероятностей , но также крайне важна ошибочная интерпретация принципа работы поляризаторов.

Рассмотрим общепринятое на данный момент определение термина поляризатор. Поляризатор - это оптическое устройство, которое преобразует естественный (неполяризованный) свет, колеблющийся во всех направлениях, в плоскополяризованный, пропускающий волны только с определенной ориентацией вектора колебаний.

Однако поляризаторы - это не устройства, которые отфильтровывают часть световой волны, оставляя лишь поляризованную часть. Это нам доказывают экспериментальные данные о прохождении множества поляризаторов, отклоненных на малые углы. Например, свет абсолютно не способен пройти три последовательных поляризатора, выставленных на углы \(0^o\), \(45^o\), \(90^o\) (между осями пропускания поляризаторов) исходя из общепринятого определения термина поляризатор. Но экспериментально свет их частично проходит. Почему?

Причина в том, что поляризаторы - это устройства, которые нелинейно поглощают, пропускают или не пропускают через себя и переизлучают фотоны. Всё это зависит от ориентации фотонов в пространстве, то есть их поляризации и от атомов поляризаторов, с которыми взаимодействуют фотоны.

Мы прекрасно знаем, что электроны в атомах не статичны и вращаются вокруг ядер. Также сами ядра атомов не статичны. Размеры, энергии, местоположения и прочие характеристики электронов и прочих частиц в атомах сопоставимы с характеристиками фотонов, что в каждом конкретном эксперименте изменяет результат взаимодействия фотона с поляризатором. Всё это приводит к разным результатам в серии взаимодействий каждого из фотонов с поляризатором. Это вносит дополнительное изменение "вероятности" (меняет и искажает статистику). Поляризатор меняет значение "сообщения" в паре запутанных фотонов. Это недопустимо, исходя из условий эксперимента по проверке нарушения неравенства Белла, так как поляризаторы не должны менять "вероятности" (менять значение "сообщения" в паре запутанных фотонов).

По сути, поляризаторы меняют поляризацию фотонов при их нелинейном пропускании и переизлучении. Отдельный фотон с четко определенной осью поляризации по разному взаимодействует с поляризатором статистически из-за движения атомов, электронов и прочих элементарных частиц поляризатора. Вероятность прохождения фотона сквозь поляризатор равна \(cos^2(\alpha)\) (экспериментально совпадает с законом Малюса). Где \(\alpha\) - угол между осью пропускания поляризатора и осью поляризации фотона до взаимодействия. И из-за того, что мы в экспериментах по проверке неравенства Белла выставляем дополнительный угол между осями поляризации для пары поляризаторов, то для одного поляризатора мы получаем закон \(cos^2(\alpha)\), а для второго \(cos^2(\alpha-\beta)\). Где \(\beta\) - угол между осями пропускания пары поляризаторов из эксперимента. Хуже того, поляризаторы у нас разные и состояния атомов также разные. Следовательно, каждый поляризатор будет по разному менять значение "сообщения" в паре запутанных фотонов при каждом конкретном эксперименте из серии экспериментов. Это недопустимо, исходя из условий эксперимента по проверке нарушения неравенства Белла (Теорема Белла постулирует отсутствие дополнительных «вероятностных» факторов: результат измерения определяется исходным состоянием. В процессе извлечения не вносятся новые случайные ошибки (статистическая неопределенность). Этому прямо противоречит тот факт, что атомы поляризаторов находятся в разных состояниях и по разному воздействуют на фотоны изменяя их возможность к прохождению/отражению при каждом конкретном взаимодействии). Дополнительно крайне важно отметить, что после прохождения фотона сквозь поляризатор его ось поляризации совпадает с осью пропускания поляризатора. Это подтверждается экспериментально почти полным отсутствием снижения интенсивности фотонного пучка (после первого поляризатора) при прохождении множества поляризаторов с совпадающими осями пропускания. Остаточное снижение интенсивности фотонного пучка, по всей видимости, связано с непосредственным соударением фотонов с атомами поляризаторов и неточностью в изготовлении поляризаторов. Исходя из всего этого, теперь можно понять причины происходящего в эксперименте с тремя последовательными поляризаторами, выставленными на углы \(0^o\), \(45^o\), \(90^o\) (между осями пропускания поляризаторов). После прохождения первого поляризатора оси поляризации прошедших фотонов совпадают с осью пропускания первого поляризатора. Получаем, что угол между осями поляризации фотонов и осью пропускания второго поляризатора равен \(45^o\). Поэтому второй поляризатор пройдут половина оставшихся фотонов, так как \(cos^2(45^o)=0.5\). После прохождения второго поляризатора оси поляризации прошедших фотонов совпадают с осью пропускания второго поляризатора. Получаем, что угол между осями поляризации фотонов и осью пропускания третьего поляризатора равен \(45^o\). Поэтому третий поляризатор пройдут половина оставшихся фотонов, так как \(cos^2(45^o)=0.5\). Это полностью соответствует всем экспериментальным данным и всё объясняет в данном эксперименте и в прочих экспериментах с поляризаторами тоже.

К сожалению, сейчас мы не можем уйти от статистики из-за несовершенства технических средств, которые позволили бы нам знать местоположения и прочие характеристики элементарных частиц поляризаторов. Имея данную информацию для каждого конкретного фотона, взаимодействующего с поляризатором, мы могли бы предсказать его дальнейшее поведение.

В результате из-за ошибочной интерпретации функционирования поляризаторов все выводы о нарушении неравенства Белла также ошибочны.

Дополнение: Интерференция, дифракция и интерпретация результатов экспериментов