Страница 11 из 11
С появлением квантовой механики такая дихотомия между концептуальной и физической реальностью еще больше обострилась. Несмотря на центральную роль наблюдателя в данной теории – с расширением ее от пространства и времени до глубинных свойств материи, некоторые ученые до сих пор отвергают наблюдателя как беспокойную помеху.
В квантовом мире отказывается работать даже обновленная эйнштейновская версия часов Ньютона – то есть Солнечная система, которая считается точным хронометром. Сама концепция, что независимые события могут происходить в отдельных, несвязанных местах, – лакомое понятие, часто именуемое локальностью, – не поддерживается на уровне атомов и глубже. Также появляется все больше свидетельств, что это же распространяется и на макроскопический уровень. В теории Эйнштейна события в пространстве-времени могут быть расставлены по отношению друг к другу, но квантовая механика обращает большее внимание на природу самого измерения, которое подрывает основы объективности.
При изучении субатомных частиц наблюдатель склонен к изменению всего, что он определяет. Экспериментатор и его методы безнадежно связаны с тем, что именно он пытается наблюдать и какие результаты получает. Оказывается, что электрон – это и частица, и волна, но как и, самое важное, где находится такая частица, зависит от самого акта наблюдения.
Это было совершенно новой идеей. Доквантовые физики разумно полагали, что существует внешняя объективная Вселенная, и должны были с уверенностью определять траекторию и положение отдельных частиц – так же, как и планет. Они считали, что поведение частиц будет полностью предсказуемым, если все будет известно с самого начала. И не существует предела точности для измерения физических свойств объекта любого размера при наличии соответствующей технологии.
Кроме квантовой неопределенности, еще один аспект современной физики наносит удар по концепции Эйнштейна о дискретных объектах и пространству-времени. Эйнштейн заявлял, что скорость света всегда постоянна и что события в одном месте не могут одновременно влиять на события в другом. В теориях относительности скорость света должна учитываться при передаче информации от одной частицы к другой. Такое положение было доказано и считалось истинным на протяжении почти столетия, даже для гравитации. Скорость света в вакууме навсегда стала равной 300 000 километров в секунду. Однако недавние эксперименты показали, что с некоторыми видами распространения информации дело обстоит иначе.
Но настоящая диковинка обнаружилась после 1935 года, когда Эйнштейн, Подольский и Розен столкнулись с необычным квантовым феноменом, связанным с запутыванием частиц. Их статья об этом приобрела такую известность, что феномен до сих пор нередко именуют «ЭПР-парадоксом». Трио ученых отвергло предположение квантовой теории, согласно которому одна частица может каким-то образом «знать» про другую, а взаимодействие между ними приписали пока неизвестному локальному искажению, а не «жуткому действию на расстоянии», как сказал Эйнштейн.
Это было отличное высказывание. Великий физик был автором нескольких таких афоризмов – именно с его легкой руки мы повторяем: «Бог не играет в кости». По квантовой теории был нанесен очередной удар, и на этот раз из-за ее настойчивых утверждений, что некоторые вещи существуют лишь как вероятности, а не как реальные объекты в реальных местах. Фраза «жуткое действие на расстоянии» десятилетие повторялась на уроках физики. Именно поэтому настоящие странности квантовой теории воспринимались с большим недоверием. Измерительные приборы тогда были довольно примитивными, да и кто бы осмелился заявить, что Эйнштейн не прав?
Но Эйнштейн ошибался. В 1964 году ирландский физик Джон Белл предложил эксперимент для определения, могут ли отдельные частицы мгновенно влиять друг на друга на больших расстояниях. Во-первых, было необходимо создать два фрагмента материи или света, которые имеют одну и ту же волновую функцию (напомню, что твердые частицы имеют и волновую природу). Со светом это легко сделать, пропустив его через особый кристалл. Здесь появляются два световых фотона, каждый с половиной энергии (а также вдвое большей длиной волны) по сравнению с фотоном на входе в кристалл. Таким образом, закон сохранения энергии не нарушен. Тот же объем суммарной энергии одинаков на входе и на выходе.
Согласно квантовой теории, все объекты могут вести себя как волна и как частица (это названо корпускулярно-волновым дуализмом), причем на квантовом уровне поведение объекта описывается вероятностно. Из этого следует, что ни одна из субатомных частиц не может занимать в пространстве определенное место или двигаться с определенной скоростью, пока не произошел коллапс (изменение) волновой функции. Но что же необходимо для такого коллапса? Как воздействовать на поведение частицы? К примеру, можно подтолкнуть ее пучком света, попытавшись ее «сфотографировать».
Не было никаких сомнений в том, что коллапс волновой функции будет иметь место при любом способе наблюдения. Например, чтобы определить местоположение электрона, экспериментаторам нужно выстрелить в него фотоном. Однако при взаимодействии двух частиц обязательно произойдет коллапс волновой функции, и наш эксперимент будет искажен. Но по мере усложнения опыта (более детально – в следующей главе) ученые убеждались, что коллапс может происходить, когда экспериментатору что-то известно о самом эксперименте.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.