Страница 2 из 5
То есть, электрон находится одновременно везде и нигде. Таким образом, на квантовом уровне никакой «объективной реальности» не существует!
И этот удивительный факт многократно доказан экспериментально.
Но, может быть, на фотонах, электронах и других элементарных частицах все и кончается? Может быть, все эти удивительные свойства проявляются только лишь для них, а на «большие» объекты квантовая механика не распространяется? То, что можно «потрогать» – это точно объективная реальность!
Но нет, квантовые эксперименты и здесь наносят удар по здравому смыслу!
«Двухщелевой эксперимент» был неоднократно повторен австрийским исследователем Антоном Цайлингером с использованием молекул. Он начал в 1999 году с относительно небольших молекул, а в 2012 году провел опыт с огромными молекулами, содержащими до 114 атомов. Результаты всегда были однозначны.
Молекулы вели себя, как волны, а не как «материальные» объекты. Точно так же, как электроны и фотоны, они до момента наблюдения над ними словно «растворялись» в окружающем пространстве.
Кстати, не так давно в Венском университете была получена интерференционная картина для органической молекулы, состоящей из 15-ти аминокислот. Так что, «строительный материал» наших тел тоже проявляет «волновую» природу.
Собственно, нет никаких сомнений, что объекты любой величины, если бы их удалось каким-то образом сделать «невидимыми» для наблюдателя, вели бы себя так же.
Опыт Цайлингера «Волновое поведение молекул»
Именно поэтому квантовая механика делает вывод: никакой «объективной реальности» не существует!
Реальность начинает возникать в момент наблюдения над ней.
Наблюдаемая реальность создается информацией
Один из самых загадочных результатов, полученных в результате экспериментов квантовой механики – «эффект наблюдателя».
Дело в том, что если, проводя «двухщелевой эксперимент», мы начинаем «подглядывать» за электроном, он перестает вести себя как волна, проходя сквозь обе щели. Под пристальным взглядом он начинает вести себя как частица, проходя в одну-единственную конкретную щель!
Для этого нужно поставить детектор, который может засечь, через какую именно щель пролетел электрон. Как только детектор заработает – на экране исчезнет интерференционная картина со множеством полосок, и возникнут две полосы напротив щелей.
Эффект наблюдателя
Результаты такого эксперимента были давным-давно предсказаны квантовой механикой теоретически.
Однако, технически возможным оказалось провести такой эксперимент лишь в 2013 году. Опыт поставил профессор Герман Бателаан.
Еще более неожиданно демонстрирует «эффект наблюдателя» эксперимент, который был предложен Джоном Уилером из университета Принстона.
Не буду его подробно описывать, скажу лишь суть: детектор электронов ставится уже после того, как электрон пролетел сквозь щели. Результат этого эксперимента оказался тем же самым.
• Если есть наблюдатель – электрон «материализуется» как частица, и проходит через одну конкретную щель.
• Нет наблюдателя – электрон «растворяется» в пространстве, проходя одновременно через обе щели.
То есть появление наблюдателя даже после пролета сквозь щель словно заставляет электрон вернуться в прошлое и принять решение – проходит он сквозь одну щель, или сквозь обе. Такая «власть» наблюдателя над элементарными частицами выглядит совершенно мистически!
Описанный «эффект наблюдателя» был предсказан задолго до его экспериментального подтверждения.
Долгое время он трактовался по-разному. Кто-то говорил о том, что сознание наблюдателя создает картину мира, некоторые наделяли «сознанием» элементарные частицы, кто-то говорил, что своими грубыми приборами мы разрушаем квантовую природу объекта.
Все оказались по-своему правы.
В 2004 году уже известный нам Антон Цайлингер провел совершенно удивительный эксперимент. Для опыта он использовал молекулы фуллерена. Это – крупные углеродные молекулы, содержащие до 70 атомов.
Сперва он просто стрелял пучком молекул фуллерена по стене с отверстиями и экраном за ней (на самом деле используемое им оборудование было более сложным, но суть опыта от этого не меняется). Конечно же, он наблюдал уже знакомую картину с интерференционными полосами – молекулы вели себя как квантовые объекты.
Затем эти молекулы после запуска, но до прохождения щелей, нагревались лучом лазера. По мере увеличения температуры нагрева, квантовые эффекты постепенно исчезали, и при температуре 3000 К молекулы начинали вести себя как «нормальные» материальные частицы! На экране появлялись две полосы. Возникал «эффект наблюдателя». Как будто кто-то пытался установить, через какую щель прошли молекулы.
Однако, никто специально не пытался «ловить» молекулу. Значит, «эффект наблюдателя» возникает сам по себе, и этот опыт опровергает выводы квантовой механики?
Нет, не опровергает. Он их расширяет. Просто «наблюдатель» – это не обязательно человек. В этом эксперименте в роли наблюдателя выступала… окружающая среда, или как говорят физики, окружение молекулы.
Вот как это происходит: нагретая молекула, как любое нагретое тело, начинает испускать тепло (тепловые фотоны). Если поймать несколько таких фотонов, то можно, в принципе, определить траекторию движения испустившей их молекулы. При этом, чем выше будет температура нагрева, тем точнее можно локализовать молекулу.
Если поставить детекторы фотонов, то при температуре 3000 К можно было бы точно сказать, через какую именно щель прошла конкретная молекула.
Только никакого детектора не было. Роль детектора выполняла окружающая среда.
Как только возникала принципиальная возможность выяснить местоположение молекулы в пространстве, она «возникала» в нем как материальная частица.
Этот опыт говорит о следующем: реальность создается путем информационного обмена объекта с окружением.
Как только объект «предоставляет» о себе достаточно информации – он материализуется из «квантовой реальности» в объективную.
Основа материальной реальности – информация! Информационный обмен объекта с его окружением проявляет этот объект в «материальном» мире.
Опыт Цайлингера. Окружающая среда как «наблюдатель»
Вся Вселенная – единое целое
Итак, экспериментально доказано, что факт обмена информацией со средой, или «наблюдения» заставляет частицы и более крупные объекты проявляться в «материальном» мире из изначальной «квантовой реальности».
Однако, «эхо» этой первичной реальности сохраняется в нашем материальном мире. И оно выражается в явлении квантовых корреляций, или «квантовой запутанности».
Наличие таких квантовых корреляций доказал опыт, проведенный в 1982 году французским физиком Аленом Аспе.
Аспе доказал, что факт наблюдения и измерения характеристик одной частицы может моментально «проявить» в нашем мире заранее неизвестные характеристики другой, «родственной» частицы.
Свойства этой частицы возникают, словно по взмаху волшебной палочки. Стоит только измерить ее «брата» – и в тот же миг частица возникает из «облака вероятностей», даже если она будет находиться на другом краю Вселенной.
В чем суть опыта? У фотона есть определенные характеристики, которые невозможно предсказать заранее, до наблюдения над ним.