Od nehumanitarnih disciplina, uvijek sam volio fiziku. Unatoč činjenici da moj odnos prema matematici i geometriji nije funkcionirao, uvijek sam imao stabilan B iz fizike. Očigledno, činjenica je da je nauka primijenjena, razumljiva i donekle srodna jeziku ili čak književnosti. Ne pitajte zašto tako mislim - maštovito razmišljanje, tako je misteriozno. Za razliku od algebre, gdje nikada nisam vidio značenje apstraktnog sabiranja, oduzimanja i drugih operacija, fizičke formule i problemi su za mene uvijek bili konkretni. Fiziku se može zamisliti, opisati, čak i nacrtati, ali matematika je samo skup bezdušnih i neshvatljivih "švrljanja".

Kvantna fizika je dvostruko zanimljiva nauka. Za mene je to neka vrsta hibrida egzaktnog znanja i filozofskog rezonovanja, pretpostavki, uslova, vjerovatnoća. Teorijska fizika je plodno polje za razmišljanje, debatu, nezamislive hipoteze i spontana otkrića. Kao filozofu i ezoteričaru, ova strana života mi je veoma interesantna. Teorijski i kvantna fizika dati odgovore na pitanja koja postavljaju moje kolege i baciti barem malo svjetla na suštinu misterioznih pojava.

Kvantna fizika je ta koja pretpostavlja varijabilnost Univerzuma i prisustvo paralelnih prostora. Uz nju se mogu barem nekako objasniti prostorno-vremenske neobičnosti koje se s vremena na vrijeme događaju u životu.

Osnovni principi kvantne mehanike čak su činili osnovu popularnog psihološkog pokreta.

Jednostavan primjer, poznat čak i onima koje nauka ne zanima, je čuvena “Šredingerova mačka”. Eksperiment je više puta opisan u raznim izvorima. Ako izostavimo tehničke termine i nejasne detalje, onda je njegova suština sljedeća: za promatrača izvana, mačka je u dva stanja odjednom. On je ili živ ili mrtav. Dok ne otvorimo poklopac kutije sa mačkom i radioaktivnom supstancom, nećemo znati. Da, za eksperimentatora, radioaktivna tvar također postoji u dva stanja: ili se raspada ili ne. O tome zavisi život ozloglašene mačke. Još jednostavnije rečeno, svijet oko nas je uvijek dvostruk. Sve zavisi od toga da li ga "špijuniramo" ili ne.

Na ovoj izjavi je zasnovan takozvani „efekat posmatrača“, za koji ima mnogo primera u životu. Zamislite hladan zimski dan. Stojite na stanici javnog prevoza, zakopani u maramu, smrzavate se i psujete se što se niste potrudili da proverite napunjenost akumulatora u autu. Autobusa nema desetak minuta. Nestrpljivo bilježite vrijeme, izlazite na kolovoz, gledajući nesrećni autobus. Ali on i dalje ne ide. Gledaj ga, znaš na šta mislim? Strastveno ga želite vidjeti, ali horizont je prazan. Konačno, ne možete podnijeti torturu hladnoće i odlučite se prošetati. A onda se, kao iz ničega, na par metara od stajališta pojavi željeni autobus! Slučajnost? Ne sve. Upalilo je ovo tzv. efekat posmatrača. Dok smo tužno zurili u maglovitu mraznu izmaglicu, svijet se ponašao neprijateljski, kao da se ruga našoj muci. Čim je napustio beskorisnu aktivnost, odmah se drugačije ponašao. Zaključak - okolna stvarnost se mijenja u zavisnosti od toga da li je "špijuniramo" ili ne. Što više želimo nešto, manja je vjerovatnoća da ćemo to dobiti. Dok mi jurimo Univerzum, nestrpljivo ga nagovarajući, on će i dalje odlagati željeni autobus! A da ste na vrijeme provjerili bateriju, ne biste uopće završili na ovoj stanici.

Pušači znaju da da bi transport koji dugo čekate stigao brže, morate upaliti. Pre nego što stignete da upalite upaljač, na horizontu se pojavljuje željeni minibus! I ovo nije šala, više puta sam provjerio ovu izjavu. S pravom se mogu nazvati fizičarem u oblasti kvantne mehanike! Čovek treba samo da zaboravi na svoj zahtev, da postane željan za nečim, i svet momentalno shvati naše „želje“. To je istina: jednostavno morate izgubiti želju! I to nije fantazija - tako funkcionira princip posmatranja stvarnosti. Lukavi Univerzum se ponaša kao tigar skriven u trsci: dok ne iskoči, nećete znati da li je tu ili ne.

Sigurno su mnogi naišli na još jedan zadivljujući efekat iz oblasti teorijskog znanja: intenzivno se sećate nekoga, a ta osoba kao da se pojavljuje iz zemlje na vašem putu. Čak i ako živite u različitim dijelovima grada ili se niste vidjeli nekoliko godina. Čini se da mi ljudi privlačimo jedni druge. Kako se privlače nabijene čestice koje su udaljene mnogo kilometara u svemiru.

Da li ste ikada pomislili da smo istovremeno i posmatrači i mačke zaključane u kutiji? S jedne strane čekate tramvaj na stanici zimskog dana, s druge strane, kako bi izgledao ovaj svijet da niste u njemu? I najvjerovatnije, postoje paralelni Univerzumi gdje mi nismo. Ili smo izabrali nešto drugo? životni put i nikada nećemo završiti na ovoj stanici. Možda se u nekoj drugoj stvarnosti vozimo u ličnoj limuzini i vidimo potpuno drugačije slike. I mi smo istraživači i eksperimentalni subjekti.

Ono što fatalisti nazivaju “sudbinom” nije ništa drugo do fizička vjerovatnoća određenog događaja. Čim napravite korak ulijevo ili udesno, linija života se račva, a sada se rijeka događaja, susreta, neuspjeha i pobjeda okreće u drugom pravcu.

Život posmatramo kroz ključaonicu naših ideja o njemu. Ali niko zapravo ne zna kako ona zaista izgleda. Svijet je onakav kakav ga svako pojedinačno vidi. Sjećate li se parabole o tome kako je slijepac gledao slona? Jedan je dobio rep, drugi trup, a treći nogu. Takvi smo mi - sve zavisi koji deo slona imamo, koji ugao gledanja smo izabrali - ovako će izgledati svet. I ptica i zmija drugačije vide zemlju, a svako stvorenje je sigurno da je njegov pogled ispravan.

Zato volim fiziku, posebno onu zamućenu - ne hrani me kruhom, pusti me da pričam o tajnama i zagonetkama. win-win pozicija sa stanovišta posmatrača: na bilo kojoj zabavi, ja sam uvijek u centru pažnje!

Prema stajalištu materijalista, svi procesi koji se dešavaju u svijetu povezani su uzročno-posljedičnim vezama. Takva hipoteza se naziva “determinizam” (totalna predodređenost) i potpuno isključuje slučajne pojave. Na primjer, kada granata eksplodira, njezini se fragmenti nasumično raspršuju u različitim smjerovima, ali materijalisti tvrde da raspršivanje fragmenata nije slučajno, već je određeno unutarnjim mikropukotinama u metalu, dislokacijama i drugim vrlo stvarnim faktorima. A kada bi se stvorio beskonačno moćan kompjuter, mogao bi izračunati kretanje bilo koje elementarne čestice od trenutka kada je Univerzum počeo do svoje trenutne pozicije, na primjer, u molekulu nekog proteina.

Ova hipoteza je ozbiljno poljuljana 1927. godine, kada je fizičar Werner Heisenberg otkrio princip nesigurnosti. Pokazalo se da postoji granica tačnosti s kojom je moguće izračunati sve parametre mikročestica. Konkretno, što su koordinate čestice u prostoru preciznije određene, to su njena brzina i smjer kretanja netočniji, i obrnuto. Karakteristike čestica koje su međusobno povezane relacijom nesigurnosti nazivaju se „nekomutirajuće“ (tj. međuzavisne). Istovremeno, sve karakteristike čestica su slučajne varijable i pokoravaju se matematičkim principima slučajne distribucije. Na primjer, ako snop svjetlosti usmjerite na uski prorez, svjetlost će biti podvrgnuta difrakciji i na ekranu iza proreza će se pojaviti interferentni uzorak, ali je nemoguće izračunati tačno gdje će svaki foton pogoditi. Ovo je slično onome kako ako sipate gomilu pijeska kroz nekoliko uzastopnih sita: uvijek ćete dobiti Gausovu raspodjelu zrna pijeska na dnu, ali je nemoguće izračunati gdje će koje tačno pasti.

Najnoviji naučni podaci ukazuju da sve pojave i procesi ne samo u „mikro” već iu „makro” svetu imaju svoju verovatnoću. Čak i jednostavno linearno kretanje objekta brzinom V od tačke A do tačke B, rastojanje između koje je jednako S, ne može se uvek opisati formulom S=Vt. Grubo govoreći, formula S=Vt opisuje slučaj kada je vjerovatnoća pomjeranja objekta od A do B 100%, a ne uzima u obzir faktor slučajnosti. U kom slučaju ova vjerovatnoća ne može biti jednaka 100%, a objekat neće završiti u tački B nakon vremena t? Da bismo ovo razumjeli, potrebno je formulirati koncept Posmatrača i shvatiti koji od parametara koji opisuju kretanje objekta od A do B nisu komutirajući.

U antičko doba, mnogo više pažnje se poklanjalo konceptu Posmatrača nego u moderna nauka. U naučnim raspravama Hindusa postoji sljedeća izjava: “Da bi se dogodio bilo koji događaj, potrebno je pet komponenti: vrijeme, mjesto, objekt, subjekt i volja Božja.”. Drevni naučnici su u početku u sva svoja naučna istraživanja uveli koncept posmatrača (subjekta), pa čak i koncept „Božje volje“. Bili su uvjereni da subjekt koji posmatra eksperiment može utjecati na njegov rezultat kroz utjecaj na probabilističke parametre procesa. Trenutno je ovaj efekat više puta naučno potvrđen. U jednom eksperimentu, grupa ljudi sjedila je ispred generatora slučajni brojevi, koji je prikazivao nule i jedinice na ekranu i tražio od njih da mentalno prisile generator da proizvede više nula ili jedinica, i to je uspjelo! U drugom eksperimentu, od grupe ljudi je zatraženo da mentalno utiče na koji će broj pasti bačena lopta. kockice. Ako su svi učesnici eksperimenta mentalno željeli da kockica pokaže broj "6", vjerovatnoća ovog događaja se povećala sa 17% (1:6) na 25% (1:4)! U trećem eksperimentu, od ispitanika je zatraženo da bačeni novčić padne "glavom" ili "repom", i oni su također uspjeli.

Naučnici već dugo raspravljaju o “utjecaju ličnosti na rezultate eksperimenta”. Ovaj uticaj je utoliko uočljiviji što proces koji se proučava ima više parametara verovatnoće. Ako svijest Posmatrača ima više od 30% utjecaja na tok eksperimenta, neće biti lako ponoviti to za drugu grupu istraživača. A budući da je „ponovljivost“ eksperimentalnih rezultata jedan od ključnih uslova moderne naučni pristup, većina teorija zasnovanih na takvim eksperimentima i dalje se smatraju nepriznatim ili nedokazanim.

Jedan primjer za to je homeopatija. Zagovornici homeopatije tvrde da voda i prirodni kristali imaju sposobnost da pamte svojstva supstanci s kojima dolaze u kontakt. Ako otopite bilo koji lijek u vodi, između molekula vode će nastati informacijske veze u kojima će informacije o ovom lijeku biti šifrirane. Čak i ako se koncentracija lijeka u vodi smanji na nulu, voda će se nastaviti zadržavati lekovita svojstva svojstven ovom lijeku. Godine 1983., francuski liječnik Jacques Benveniste izveo je niz farmakoloških eksperimenata koji su potvrdili postojanje “pamćenja vode”. Međutim, kada su njegovi eksperimenti tačno ponovljeni u jednom od američkih istraživačkih centara, rezultat je bio negativan. Tokom sljedećih 15 godina, eksperimenti su ponovo testirani mnogo puta u različitim laboratorijama širom svijeta; ponekad je efekat bio jasno prisutan, ponekad potpuno izostao. Konačnu tačku u debati o prisutnosti pamćenja u vodi 2000. godine postavilo je Ministarstvo odbrane SAD-a, koje je u svom konačnom izvještaju objavilo sljedeći zaključak: „Pozitivan efekat se postiže samo ako barem jedna osoba učestvuje u eksperimentu. ko želi da efekat bude prisutan.” (na primjer, čovjek iz Benvenisteove laboratorije).“ Time je homeopatija postala prva oblast znanja za koju je naučno potvrđen uticaj ličnosti na rezultat eksperimenta.

Godine 1997. japanski istraživač Masaru Emoto eksperimentalno je dokazao da molekule vode zapravo imaju sposobnost formiranja klastera. Kako bi otkrio jesu li ovi klasteri u stanju pohranjivati ​​informacije, Masaru Emoto je koristio jednostavnu metodu: nakon što je informaciju prenio u vodu, zamrznuo ju je u kriogenoj komori, a zatim ispitao nastale kristale pod mikroskopom. Prema naučniku, kreativne informacije stvaraju simetrične pahulje, a negativne informacije generišu haotične i bezoblične. Alternativno, Masaru Emoto je "igrao" razne muzička djela, a nakon smrzavanja iz vode koja je „slušala” klasike ili prelepe pop kompozicije izrasle su lepe i harmonične pahulje, a iz vode na kojoj je pušten hard rok ili druga negativna muzika dobijale su se ružne pahulje sa pocepanim ivicama. Eksperimente Masarua Emota ponovili su mnogi istraživači širom svijeta, i opet, neki su dobili pozitivne rezultate, dok su drugi imali nula rezultata. Upotreba takozvane „dvostruko slijepe metode“ omogućila je da se utvrdi da ako i prije zamrzavanja posmatrači znaju koji od uzoraka vode je dobio kreativnu informaciju, onda iz ovog uzorka nakon smrzavanja izrastaju harmonični kristali, i obrnuto. . Ovo opet ukazuje na uticaj ličnosti na rezultat, a takođe i da voda ima mehanizme da zapamti takav uticaj.

Trenutno zvanična nauka smatra da su oblasti kao što su akupunktura, efekat šupljinskih struktura, genetika talasa, teorija torzionog polja i mnoge druge pseudonaučne. Glavni razlog za to je taj što rezultati do kojih su došli autori ovih teorija moraju biti nužno i prirodno ponovljivi u bilo kojoj drugoj naučnoj laboratoriji, što se ne poštuje dosljedno. Ali možda je to glavna greška materijalista? Možda je vredno prihvatiti kao činjenicu da je za ponavljanje efekta neophodna ne samo ova ili ona naučna oprema, već i prisustvo odgovarajućeg Posmatrača? Ponovimo još jednom formulu starih: „Da bi se desio bilo koji događaj, potrebno je pet komponenti: vrijeme, mjesto, objekt, subjekt i volja Božja. „Božja volja“ se može shvatiti kao prisustvo u eksperimentu faktora vjerovatnoće koje bi Subjekt mogao okrenuti u svoju korist. I sam Subjekt mora biti u stanju da kontroliše ove faktore uz pomoć svoje svesti.

U klasičnoj fizici, izgrađenoj na Njutnovskim principima i primenjenoj na objekte u našem običnom svetu, navikli smo da ignorišemo činjenicu da merni instrument, kada je u interakciji sa objektom merenja, utiče na njega i menja njegova svojstva, uključujući, zapravo, količina koja se meri. Kada upalite svetlo u prostoriji da biste pronašli knjigu, ne razmišljate ni o tome da se pod uticajem nastalog pritiska svetlosnih zraka (ovo nije fantazija) knjiga može pomeriti sa svog mesta, i prepoznajete njegove prostorne koordinate, izobličene pod uticajem svetla koje ste upalili. Intuicija nam govori (i, u ovom slučaju, sasvim ispravno) da čin mjerenja ima zanemariv učinak na svojstva koja se mjere. Sada razmislimo o procesima koji se odvijaju na subatomskom nivou.

Recimo da trebamo saznati prostornu lokaciju elementarne čestice, na primjer, elektrona. Još nam je potreban mjerni instrument koji će komunicirati s elektronom i vraćati signal mojim detektorima s informacijama o njegovoj lokaciji. I tu se javlja poteškoća: nemamo drugih alata za interakciju s elektronom da bismo odredili njegov položaj u prostoru, osim drugih elementarnih čestica. I, ako je pretpostavka da svjetlost, u interakciji s knjigom, ne utiče na njene prostorne koordinate, isto se ne može reći za interakciju mjerenog elektrona s drugim elektronom ili fotonima.

Početkom 1920-ih, tokom eksplozije kreativne misli koja je dovela do stvaranja kvantne mehanike, mladi njemački teorijski fizičar Werner Heisenberg bio je prvi koji je prepoznao ovaj problem. Na čemu smo mu veoma zahvalni. Kao i za pojam “nesigurnosti” koji je uveo, matematički izraženu nejednačinom, na čijoj se desnoj strani greška u mjerenju koordinata množi greškom u mjerenju brzine, a na lijevoj strani – pridružena konstanta sa masom čestice. Sada ću objasniti zašto je ovo važno.

Izraz “prostorna koordinatna nesigurnost” precizno znači da ne znamo tačnu lokaciju čestice. Na primjer, ako koristite GPS sistem za globalno izviđanje da odredite lokaciju ove knjige, sistem će ih izračunati na 2-3 metra. Međutim, sa stanovišta mjerenja koje je izvršio GPS alat, knjiga se s određenom vjerovatnoćom može locirati bilo gdje unutar nekoliko određenih sistema kvadratnih metara. U ovom slučaju govorimo o nesigurnosti prostornih koordinata objekta (in u ovom primjeru, knjige). Situacija se može popraviti ako umjesto GPS-a uzmemo mjernu traku - u ovom slučaju možemo reći da je knjiga, na primjer, 4 m 11 cm od jednog zida i 1 m 44 cm od drugog. Ali i ovdje smo u preciznosti mjerenja ograničeni minimalnom podjelom skale mjerne trake (čak i ako je milimetar) i greškama mjerenja samog uređaja. Što je instrument koji koristimo precizniji, to će rezultati koje dobijemo biti precizniji, manja će biti greška mjerenja i manja nesigurnost. U principu, u našem svakodnevnom svijetu moguće je svesti nesigurnost na nulu i odrediti tačne koordinate knjige.

I tu dolazimo do samog fundamentalna razlika mikrokosmosa iz našeg svakodnevnog fizičkog svijeta. IN običan svet Prilikom mjerenja položaja i brzine tijela u prostoru, mi na njega praktično ne utičemo. Dakle, idealno, možemo istovremeno mjeriti i brzinu i koordinate objekta sa apsolutnom preciznošću (drugim riječima, s nultom nesigurnošću).

U svetu kvantnih fenomena, međutim, svako merenje utiče na sistem. Sama činjenica da mjerimo, na primjer, lokaciju čestice, dovodi do promjene njene brzine, i to nepredvidive (i obrnuto). Što je manja nesigurnost u jednoj varijabli (koordinate čestice), to je neizvjesnija druga varijabla (greška mjerenja brzine), jer proizvod dvije greške na lijevoj strani odnosa ne može biti manji od konstante na desnoj strani. u stvari, ako sa nultom greškom (apsolutno tačno) uspemo da odredimo jednu od izmerenih veličina, nesigurnost druge veličine će biti jednaka beskonačnosti i nećemo znati ništa o njoj. Drugim rečima, kada bismo bili u stanju da apsolutno tačno utvrdimo koordinate kvantne čestice, ne bismo imali ni najmanju predstavu o njenoj brzini; Kada bismo mogli precizno zabilježiti brzinu čestice, ne bismo imali pojma gdje se ona nalazi. U praksi, naravno, eksperimentalni fizičari uvijek moraju tražiti neku vrstu kompromisa između ova dva ekstrema i odabrati metode mjerenja koje im omogućavaju da procijene i brzinu i prostorni položaj čestica s razumnom greškom.

U stvari, princip nesigurnosti povezuje ne samo prostorne koordinate i brzinu – u ovom se primjeru jednostavno najjasnije manifestira; nesigurnost podjednako vezuje i druge parove međusobno povezanih karakteristika mikročestica. Sličnim razmišljanjem dolazimo do zaključka da je nemoguće precizno izmjeriti energiju kvantnog sistema i odrediti trenutak u kojem on posjeduje tu energiju. Odnosno, dok mjerimo stanje kvantnog sistema da bismo odredili njegovu energiju, energija samog sistema se nasumično mijenja - dešavaju se njegove fluktuacije - i ne možemo je otkriti. Ovdje bi bilo prikladno govoriti o Schrödingerovoj mački, ali to ne bi bilo nimalo humano.

UREDU. Nadam se da je to zato što volite fiziku, a ne mačke.

Samo naprijed, Macduffe, i proklet bio onaj koji prvi vikne: "Dosta, stani!"

Kako nam je objasnio Heisenberg, zbog principa neizvjesnosti, opis objekata u kvantnom mikrosvijetu je drugačije prirode od uobičajenog opisa objekata u njutnovskom makrosvijetu. Umjesto prostornih koordinata i brzine, na koje smo navikli opisivati ​​mehaničko kretanje, na primjer, lopte na bilijarskom stolu, u kvantnoj mehanici objekti se opisuju takozvanom valnom funkcijom. Vrh "talasa" odgovara maksimalnoj vjerovatnoći pronalaska čestice u prostoru u trenutku mjerenja. Kretanje takvog talasa opisano je Schrödingerovom jednačinom, koja nam govori kako se stanje kvantnog sistema mijenja tokom vremena. Ako vas ne zanimaju detalji, preporučujem da preskočite sljedeća dva pasusa.

O talasnoj funkciji. Ovdje treba dati objašnjenje. U našem svakodnevnom svijetu energija se prenosi na dva načina: materijom kada se kreće s mjesta na mjesto (na primjer, pokretnom lokomotivom ili vjetrom) - čestice učestvuju u takvom prijenosu energije; ili talasi (na primer, radio talasi koji se prenose snažnim predajnicima i koje primaju antene naših televizora). Odnosno, u makrokosmosu u kojem vi i ja živimo, svi nosioci energije su striktno podijeljeni na dvije vrste - korpuskularne (sastoje se od materijalnih čestica) ili talasne. Štaviše, svaki val se opisuje posebnom vrstom jednadžbi - valnim jednačinama. Bez izuzetka, svi valovi - oceanski valovi, seizmički valovi stijena, radio valovi iz udaljenih galaksija - opisuju se istom vrstom talasnih jednačina. Ovo objašnjenje je neophodno da bi bilo jasno da ako želimo da predstavimo fenomene subatomskog sveta u smislu talasa raspodele verovatnoće. Primijenio je klasičnu diferencijalnu jednačinu valne funkcije na koncept valova vjerovatnoće i dobio poznatu jednačinu. Baš kao što uobičajena jednačina talasne funkcije opisuje širenje, na primer, talasanja na površini vode, Schrödingerova jednačina opisuje širenje talasa sa verovatnoćom pronalaženja čestice u dati poen prostor. Vrhovi ovog talasa (tačke maksimalne verovatnoće) pokazuju gde će u svemiru čestica najverovatnije završiti.

Slika kvantnih događaja koju nam daje Schrödingerova jednačina je da elektroni i drugi elementarne čestice ponašaju se kao talasi na površini okeana. Vremenom se vrh talasa (koji odgovara mestu gde je najverovatnije da će se elektron nalaziti) pomera u prostoru u skladu sa jednačinom koja opisuje ovaj talas. Odnosno, ono što smo tradicionalno smatrali česticom ponaša se kao talas u kvantnom svijetu.

Sada o mački. Svi znaju da se mačke vole sakriti u kutijama (). Erwin Schrödinger je također bio upoznat. Štaviše, s čisto nordijskim fanatizmom, koristio je ovu osobinu u poznatom misaonom eksperimentu. Suština toga je bila da je mačka bila zaključana u kutiji sa paklenom mašinom. Mašina je preko releja povezana sa kvantnim sistemom, na primer, radioaktivno raspadnom supstancom. Verovatnoća raspada je poznata i iznosi 50%. Paklena mašina se pokreće kada se kvantno stanje sistema promeni (dođe do raspada) i mačka potpuno umre. Ako ostavite sistem “Mačka-kutija-paklena mašina-kvanta” samo jedan sat i zapamtite da je stanje kvantnog sistema opisano u terminima vjerovatnoće, tada postaje jasno da da li je mačka živa ili ne zavisi od ovog trenutka vrijeme, vjerovatno neće uspjeti, kao što neće biti moguće unaprijed precizno predvidjeti pad novčića na glavu ili rep. Paradoks je vrlo jednostavan: talasna funkcija koja opisuje kvantni sistem meša dva stanja mačke - ona je živa i mrtva u isto vreme, baš kao što se vezani elektron može s jednakom verovatnoćom locirati na bilo kom mestu u prostoru jednako udaljenom od atomsko jezgro. Ako ne otvorimo kutiju, ne znamo tačno kako je mačka. Bez posmatranja (čitanja mjerenja) atomskog jezgra, njegovo stanje možemo opisati samo superpozicijom (miješanjem) dva stanja: raspadnutog i neraspadnutog jezgra. Mačka u nuklearnoj ovisnosti je živa i mrtva u isto vrijeme. Pitanje je: kada sistem prestaje da postoji kao mešavina dva stanja i bira jedno određeno?

Kopenhaška interpretacija eksperimenta nam govori da sistem prestaje da bude mešavina stanja i bira jedno od njih u trenutku kada dođe do posmatranja, što je ujedno i merenje (okvir se otvara). Odnosno, sama činjenica mjerenja mijenja fizičku stvarnost, što dovodi do kolapsa valne funkcije (mačka ili postaje mrtva ili ostaje živa, ali prestaje biti mješavina oboje)! Razmislite o tome, eksperiment i mjerenja koja ga prate mijenjaju stvarnost oko nas. Lično, ta činjenica mi smeta mnogo više od alkohola. Ovaj paradoks teško doživljava i poznati Steve Hawking, koji ponavlja da kada čuje za Schrödingerovu mačku, njegova ruka pruža ruku prema Browningu. Ozbiljnost reakcije izvanrednog teoretskog fizičara posljedica je činjenice da je, po njegovom mišljenju, uloga posmatrača u kolapsu valne funkcije (kolapsu u jedno od dva vjerovatnoća) uvelike preuveličana.

Naravno, kada je profesor Ervin osmislio svoju mačju sprdnju 1935. godine, to je bio genijalan način da se pokaže nesavršenost kvantne mehanike. U stvari, mačka ne može biti živa i mrtva u isto vrijeme. Kao rezultat jedne od interpretacija eksperimenta, postalo je očito da postoji kontradikcija između zakona makro-svijeta (na primjer, drugi zakon termodinamike - mačka je ili živa ili mrtva) i mikro- svijet (mačka je živa i mrtva u isto vrijeme).

Gore navedeno se koristi u praksi: u kvantnom računarstvu i kvantnoj kriptografiji. Svetlosni signal u superpoziciji dva stanja šalje se preko optičkog kabla. Ako se napadači spoje na kabel negdje u sredini i tamo naprave signalni prisluškivač kako bi prisluškivali prenesenu informaciju, tada će se urušiti valna funkcija (sa stanovišta tumačenja Kopenhagena, napravit će se zapažanje) i svjetlo će ići u jedno od stanja. Sprovođenjem statističkih ispitivanja svjetlosti na prijemnom kraju kabla, biće moguće otkriti da li je svjetlost u superpoziciji stanja ili je već uočena i prenesena u drugu tačku. Ovo omogućava stvaranje sredstava komunikacije koja isključuju neprimetno presretanje i prisluškivanje signala.

Odgovori

Još 2 komentara

Kvantna komunikacija ukazuje na to da su zapravo naučnici naučili da "proviruju" stanje prve čestice, i zahvaljujući tome, tačno odrede spin druge, vezane, čestice ako se u ovom trenutku prva čestica ukloni iz stanje kvantne isprepletenosti. Odnosno, postoji neka vrsta veze između čestica, nad kojom vrijeme i udaljenost nemaju kontrolu. U stvari, ruska književnost (koju sam našao na internetu))) zapravo ne dostiže ovu tačku. Možete li mi reći šta mogu da pročitam da je razumljivo o svemu ovome? Hvala ti!

Odgovori

Komentar

Niko na svijetu ne razumije kvantnu mehaniku - ovo je glavna stvar koju trebate znati o njoj. Da, mnogi fizičari su naučili koristiti njegove zakone, pa čak i predviđati fenomene koristeći kvantne proračune. Ali još uvijek nije jasno zašto prisustvo posmatrača određuje sudbinu sistema i tjera ga da napravi izbor u korist jedne države. “Teorije i prakse” su odabrale primjere eksperimenata, na čiji ishod neminovno utječe posmatrač, i pokušale da odgonetnu što će kvantna mehanika učiniti s takvim miješanjem svijesti u materijalnu stvarnost.

Shroedingerova mačka

Danas postoje mnoge interpretacije kvantne mehanike, od kojih je najpopularnija ona iz Kopenhagena. Njegove glavne principe formulirali su 1920-ih Niels Bohr i Werner Heisenberg. A središnji pojam kopenhagenske interpretacije bila je valna funkcija - matematička funkcija koja sadrži informacije o svim mogućim stanjima kvantnog sistema u kojem se istovremeno nalazi.

Prema Kopenhagenskoj interpretaciji, samo posmatranje može pouzdano odrediti stanje sistema i razlikovati ga od ostalih (talasna funkcija samo pomaže da se matematički izračuna vjerovatnoća detekcije sistema u određenom stanju). Možemo reći da nakon promatranja kvantni sistem postaje klasičan: on momentalno prestaje koegzistirati u više stanja odjednom u korist jednog od njih.

Ovaj pristup je oduvijek imao svoje protivnike (sjetite se, na primjer, “Bog ne igra kockice” Alberta Ajnštajna), ali tačnost proračuna i predviđanja učinila je svoje. Međutim, u U poslednje vreme Sve je manje pristalica Kopenhagenske interpretacije, a ne najmanji razlog za to je vrlo misteriozni trenutni kolaps valne funkcije tokom mjerenja. Čuveni misaoni eksperiment Erwina Schrödingera sa jadnom mačkom bio je upravo namijenjen da pokaže apsurdnost ovog fenomena.

Dakle, prisjetimo se sadržaja eksperimenta. U crnu kutiju stavljaju se živa mačka, ampula sa otrovom i određeni mehanizam koji može nasumično pokrenuti otrov. Na primjer, jedan radioaktivni atom, čiji će raspad razbiti ampulu. Tačno vrijeme atomski raspad je nepoznat. Poznato je samo vrijeme poluraspada: vrijeme tokom kojeg će doći do raspada sa vjerovatnoćom od 50%.

Ispostavilo se da za vanjskog posmatrača mačka u kutiji postoji u dva stanja odjednom: ili je živa, ako je sve u redu, ili mrtva, ako je došlo do propadanja i ampula je pukla. Oba ova stanja su opisana mačjom talasnom funkcijom, koja se menja tokom vremena: što je dalje, veća je verovatnoća da se radioaktivni raspad već dogodio. Ali čim se kutija otvori, valna funkcija se urušava i odmah vidimo ishod knakerovog eksperimenta.

Ispostavilo se da dok posmatrač ne otvori kutiju, mačka će zauvek balansirati na granici između života i smrti, a samo delovanje posmatrača će odrediti njenu sudbinu. To je apsurd na koji je Schrödinger ukazao.

Difrakcija elektrona

Prema anketi vodećih fizičara koju je sproveo The New York Times, eksperiment s difrakcijom elektrona, koji je 1961. izveo Klaus Jenson, postao je jedan od najljepših u istoriji nauke. Šta je njegova suština?

Postoji izvor koji emituje tok elektrona prema ekranu fotografske ploče. A na putu ovih elektrona postoji prepreka - bakarna ploča sa dva proreza. Kakvu sliku možete očekivati ​​na ekranu ako mislite o elektronima kao o malim nabijenim kuglicama? Dvije osvijetljene trake nasuprot prorezima.

U stvarnosti, na ekranu se pojavljuje mnogo složeniji uzorak naizmjeničnih crnih i bijelih pruga. Činjenica je da pri prolasku kroz proreze elektroni počinju da se ponašaju ne kao čestice, već kao valovi (baš kao što fotoni, čestice svjetlosti, mogu istovremeno biti i valovi). Tada ovi valovi međusobno djeluju u prostoru, na nekim mjestima slabe i jačaju, a kao rezultat toga na ekranu se pojavljuje složena slika naizmjeničnih svijetlih i tamnih pruga.

U ovom slučaju, rezultat eksperimenta se ne mijenja, a ako se elektroni šalju kroz prorez ne u kontinuiranom toku, već pojedinačno, čak i jedna čestica može istovremeno biti val. Čak i jedan elektron može istovremeno proći kroz dva proreza (a ovo je još jedan važan stav kopenhaške interpretacije kvantne mehanike - objekti mogu istovremeno pokazati svoja „uobičajena“ svojstva materijala i egzotična svojstva talasa).

Ali kakve veze ima posmatrač s tim? Uprkos činjenici da je njegova ionako komplikovana priča postala još komplikovanija. Kada su, u sličnim eksperimentima, fizičari pokušali da detektuju pomoću instrumenata kroz koje je prosek elektron zapravo prošao, slika na ekranu se dramatično promenila i postala "klasična": dve osvetljene oblasti naspram proreza i bez naizmeničnih pruga.

Kao da elektroni nisu hteli da pokažu svoju talasnu prirodu pod budnim pogledom posmatrača. Prilagodili smo se njegovoj instinktivnoj želji da vidi jednostavnu i razumljivu sliku. Mystic? Postoji mnogo jednostavnije objašnjenje: nijedno posmatranje sistema ne može se izvršiti bez fizičkog uticaja na njega. Ali na ovo ćemo se vratiti malo kasnije.

Zagrijani fuleren

Eksperimenti o difrakciji čestica rađeni su ne samo na elektronima, već i na mnogo većim objektima. Na primjer, fulereni su velike, zatvorene molekule sastavljene od desetina atoma ugljika (na primjer, fuleren od šezdeset atoma ugljika je po obliku vrlo sličan fudbalskoj lopti: šuplja sfera spojena od peterokuta i šesterokuta).

Nedavno je grupa sa Univerziteta u Beču, predvođena profesorom Zeilingerom, pokušala da u takve eksperimente uvede element posmatranja. Da bi to učinili, zračili su pokretne molekule fulerena laserskim snopom. Nakon toga, zagrijani vanjskim utjecajem, molekuli su počeli svijetliti i time neminovno otkrivali posmatraču svoje mjesto u svemiru.

Uz ovu inovaciju, promijenilo se i ponašanje molekula. Prije početka totalnog nadzora, fulereni su prilično uspješno zaobilazili prepreke (ispoljavali valna svojstva) poput elektrona iz prethodnog primjera koji prolaze kroz neprozirni ekran. Ali kasnije, pojavom posmatrača, fulereni su se smirili i počeli se ponašati kao čestice materije koje se potpuno pridržavaju zakona.

Dimenzija hlađenja

Jedan od najpoznatijih zakona kvantnog svijeta je Hajzenbergov princip neizvjesnosti: nemoguće je istovremeno odrediti položaj i brzinu kvantnog objekta. Što preciznije mjerimo zamah čestice, to je manje tačnije moguće izmjeriti njen položaj. Ali efekti kvantnih zakona koji djeluju na nivou sićušnih čestica obično su neprimjetni u našem svijetu velikih makro objekata.

Stoga su vrijedniji nedavni eksperimenti grupe profesora Schwaba iz SAD-a, u kojima su kvantni efekti demonstrirani ne na nivou istih elektrona ili molekula fulerena (njihov karakterističan promjer je oko 1 nm), već na nešto opipljivijem predmet - sićušna aluminijumska traka.

Ova traka je osigurana s obje strane tako da je njena sredina bila obješena i mogla vibrirati pod vanjskim utjecajem. Pored toga, pored trake se nalazio uređaj koji je mogao da zabeleži njen položaj sa velikom preciznošću.

Kao rezultat toga, eksperimentatori su otkrili dva zanimljiva efekta. Prvo, svako mjerenje položaja objekta ili promatranje trake nije prošlo bez ostavljanja traga za nju - nakon svakog mjerenja položaj trake se mijenjao. Grubo govoreći, eksperimentatori su odredili koordinate trake sa velikom preciznošću i time, prema Heisenbergovom principu, promijenili njenu brzinu, a time i njenu kasniju poziciju.

Drugo, sasvim neočekivano, neka mjerenja su dovela i do hlađenja trake. Ispostavilo se da posmatrač može promeniti fizičke karakteristike objekata samo svojim prisustvom. Zvuči potpuno nevjerovatno, ali na čast fizičarima, recimo da nisu bili na gubitku - sada grupa profesora Schwaba razmišlja o tome kako primijeniti otkriveni efekat na hladne elektronske čipove.

Zamrzavanje čestica

Kao što znate, nestabilne radioaktivne čestice se raspadaju u svijetu ne samo zbog eksperimenata na mačkama, već i potpuno same. Štaviše, svaku česticu karakteriše prosečni životni vek, koji se, ispostavilo se, može povećati pod budnim pogledom posmatrača.

Ovaj kvantni efekat je prvi put predviđen još 1960-ih, a njegova briljantna eksperimentalna potvrda pojavila se u radu koji je grupa objavila 2006. Nobelovac u fizici Wolfgang Ketterle sa Massachusetts Institute of Technology.

U ovom radu proučavali smo raspad nestabilnih pobuđenih atoma rubidijuma (raspad na atome rubidijuma u osnovnom stanju i fotone). Odmah nakon što je sistem bio pripremljen i atomi su pobuđeni, počeli su da se posmatraju – bili su osvetljeni laserskim snopom. U ovom slučaju, posmatranje je vršeno u dva režima: kontinuirano (mali svetlosni impulsi se konstantno dovode u sistem) i impulsno (sistem se s vremena na vreme ozrači snažnijim impulsima).

Dobijeni rezultati su se odlično slagali sa teorijskim predviđanjima. Vanjski svjetlosni utjecaji zapravo usporavaju raspadanje čestica, kao da ih vraćaju u prvobitno stanje, daleko od raspadanja. Štaviše, veličina efekta za dva proučavana režima takođe se poklapa sa predviđanjima. A maksimalni životni vijek nestabilnih pobuđenih atoma rubidijuma je produžen za 30 puta.

Kvantna mehanika i svijest

Elektroni i fulereni prestaju da pokazuju svoja talasna svojstva, aluminijumske ploče se hlade, a nestabilne čestice smrzavaju u svom raspadu: pod svemogućim pogledom posmatrača, svet se menja. Šta nije dokaz uključenosti našeg uma u rad svijeta oko nas? Dakle, možda su Carl Jung i Wolfgang Pauli (austrijski fizičar, dobitnik Nobelove nagrade, jedan od pionira kvantne mehanike) bili u pravu kada su rekli da zakone fizike i svijesti treba smatrati komplementarnima?

Ali ovo je samo jedan korak od rutinskog prepoznavanja: cijeli svijet oko nas je suština našeg uma. Jezivo? (“Da li zaista mislite da Mjesec postoji samo kada ga pogledate?” Ajnštajn je komentarisao principe kvantne mehanike). Onda pokušajmo ponovo da se obratimo fizičarima. Štaviše, u poslednjih godina sve manje vole kopenhašku interpretaciju kvantne mehanike sa njenim misterioznim kolapsom funkcijskog talasa, koji se zamenjuje drugim, sasvim prizemnim i pouzdanim terminom - dekoherencija.

Poenta je sledeća: u svim opisanim opservacijskim eksperimentima, eksperimentatori su neizbežno uticali na sistem. Osvijetlili su ga laserom i postavili mjerne instrumente. A ovo je opšti, veoma važan princip: ne možete posmatrati sistem, meriti njegova svojstva bez interakcije sa njim. A gdje postoji interakcija, dolazi i do promjene svojstava. Štaviše, kada kolos kvantnih objekata stupi u interakciju sa sićušnim kvantnim sistemom. Tako da je večna, budistička neutralnost posmatrača nemoguća.

Upravo to objašnjava pojam "dekoherencije" - nepovratan proces narušavanja kvantnih svojstava sistema tokom njegove interakcije sa drugim, većim sistemom. Tokom takve interakcije, kvantni sistem gubi svoje originalne karakteristike i postaje klasičan, "potčinjavajući se" velikom sistemu. Ovo objašnjava paradoks sa Schrödingerovom mačkom: mačka je tako veliki sistem da se jednostavno ne može izolovati od svijeta. Sam misaoni eksperiment nije sasvim tačan.

U svakom slučaju, u poređenju sa stvarnošću kao činom stvaranja svijesti, dekoherencija zvuči mnogo mirnije. Možda čak i previše smiren. Na kraju krajeva, s ovim pristupom, cijeli klasični svijet postaje jedan veliki efekat dekoherencije. A prema autorima jedne od najozbiljnijih knjiga iz ove oblasti, iz ovakvih pristupa logično proizilaze i izjave poput “nema čestica na svijetu” ili “nema vremena na fundamentalnom nivou”.

Kreativni posmatrač ili svemoćna dekoherencija? Morate birati između dva zla. Ali zapamtite – sada su naučnici sve više uvjereni da su u osnovi naših misaonih procesa ti isti ozloglašeni kvantni efekti. Dakle, gdje se završava promatranje i počinje stvarnost - svako od nas mora izabrati.

Efekat posmatrača. Dualizam val-čestica je princip prema kojem se bilo koji fizički objekt može opisati i korištenjem matematičkog aparata zasnovanog na valnim jednadžbama, i korištenjem formalizma zasnovanog na ideji objekta kao čestice ili kao sistema čestica. Konkretno, Schrödingerova valna jednačina ne nameće ograničenja na masu čestica koju opisuje, pa se stoga svaka čestica, i mikro- i makro-, može povezati s de Broglieovim valom. U tom smislu, svaki objekat može pokazati i valna i korpuskularna (kvantna) svojstva. Ideja dualnosti val-čestica korištena je u razvoju kvantne mehanike za tumačenje fenomena uočenih u mikrosvijetu u smislu klasičnih koncepata. U skladu sa Ehrenfestovom teoremom, kvantni analozi Hamiltonovog sistema kanonskih jednačina za makročestice dovode do uobičajenih jednačina klasične mehanike. Dalji razvoj principa dualnosti talasa i čestice bio je koncept kvantizovanih polja u kvantnoj teoriji polja. Kao klasičan primjer, svjetlost se može tumačiti kao tok korpukula (fotona), koji pokazuju svojstva u mnogim fizičkim efektima elektromagnetnih talasa. Svjetlost pokazuje valna svojstva u fenomenima difrakcije i interferencije na skali uporedivoj sa talasnom dužinom svjetlosti. Na primjer, čak i pojedinačni fotoni koji prolaze kroz dvostruki prorez stvaraju interferencijski uzorak na ekranu, određen Maxwellovim jednačinama. Priroda problema koji se rješava diktira izbor korištenog pristupa: korpuskularnog (fotoelektrični efekat, Comptonov efekat), talasnog ili termodinamičkog. Međutim, eksperiment pokazuje da foton nije kratak impuls elektromagnetnog zračenja; na primjer, ne može se podijeliti na nekoliko snopova pomoću optičkih razdjelnika snopa, kao što je jasno pokazao eksperiment koji su izveli francuski fizičari Granger, Roger i Aspe 1986. . Korpuskularna svojstva svjetlosti manifestiraju se u fotoelektričnom efektu i Comptonovom efektu. Foton se takođe ponaša kao čestica koju emituju ili u potpunosti apsorbuju objekti čije su dimenzije mnogo manje od njegove talasne dužine (npr. atomska jezgra), ili se općenito može smatrati točkastim (na primjer, elektronom). Sada je koncept dualnosti talas-čestica od samo istorijskog interesa, jer je, prvo, netačno upoređivati ​​i/ili suprotstavljati materijalni objekat ( elektromagnetno zračenje, na primjer) i način njegovog opisa (korpuskularno ili valovito); i, drugo, broj načina da se opiše materijalni objekt može biti više od dva (korpuskularni, talasni, termodinamički,...), tako da sam pojam "dualizam" postaje netačan. U vrijeme svog nastanka, koncept dualnosti talas-čestica služio je kao način da se tumači ponašanje kvantnih objekata, birajući analogije iz klasične fizike. U stvari, kvantni objekti nisu ni jedno ni drugo klasični talasi, niti klasične čestice, koje stiču svojstva prve ili druge samo do neke aproksimacije. Metodološki ispravnija je formulacija kvantne teorije kroz integrale putanje (propagator), bez upotrebe klasičnih koncepata.