Страница 13 из 17
Физическое описание микроскопических объектов становится неопределенным.
Закономерности, которые проявляются при случайных событиях, описываются с помощью теории вероятности, которая называет эти возможности просто «вероятностями». Решение уравнения Шредингера позволяет получить значение вероятностей.
Вероятностный характер результатов экспериментов означает, что при проведении серии одинаковых опытов над одинаковыми системами каждый раз будут получаться разные результаты. Однако некоторые значения будут появляться чаще, то есть будут более вероятными.
Словом, никогда точно не скажешь, как поведет себя электрон или фотон, да и вообще любая элементарная частица.
Рассмотрим простейший опыт по распространению света. На пути пучка света, который представляет собой поток фотонов, ставится прозрачная пластина. Часть фотонов проходит через пластину, часть отражается от нее.
Снова повторили опыт, но усложнили его, а именно: на пути отраженного потока фотонов поставили точно такую же пластину, как первая, от которой эти фотоны уже отразились. Поток фотонов, отразившийся от первой пластины, разделился: часть фотонов отразилась от второй пластины, а часть прошла через нее.
Что же получается? Некоторые фотоны почему-то «не захотели» проходить через первую пластину, а потом «передумали» и прошли через точно такую же вторую пластину? Так что ли?
Именно так!
Одинаковые частицы в одинаковых условиях ведут себя по-разному. Поведение фотона при встрече с пластиной непредсказуемо однозначно. Отражение фотона от пластины или прохождение через нее – случайные события. Данный фотон может пройти через пластину, а может и отразиться.
Вот так и внутри атома материя не существует в определенных местах, а, скорее, «может существовать»; атомные явления не происходят в определенных местах и определенным образом наверняка, а, скорее, «могут происходить». Все законы атомной физики выражаются в терминах вероятностей.
И если классическая физика может предсказать точные результаты, то квантовая физика может предсказать только вероятности различных процессов. А это означает, что в субатомном мире, мире квантовой реальности, отсутствует причинность и царит полнейшая неопределенность. Успех и итог экспериментов в этом мире можно только предсказать с определенной вероятностью.
Поскольку наш курс научно-эзотерический, стоит заметить, что отсутствие причинности в Тонком мире ставит под сомнение неотвратимость закона кармы!
Стоит особо подчеркнуть, что вероятность в квантовой теории следует воспринимать не как элемент нашего незнания или расчета на удачу, на которую рассчитывает, например, игрок в азартные игры, а как основополагающее свойство атомной действительности, управляющей ходом всех процессов и даже существованием материи.
Но вероятностный характер квантовых процессов оказался далеко не единственной проблемой, которая легла на плечи ученых.
Принцип неопределенности Гейзенберга
Когда речь идет о материальной частице, то определенному значению ее координаты соответствуют точные значения ее скорости и импульса. Например, скорость и импульс летящего камня можно точно рассчитать в любой точке его траектории.
В квантовой теории все иначе. Поскольку электрон можно лишь приближенно рассматривать как материальную точку, его координаты и импульсы также можно рассматривать лишь приближенно. И одновременное определение значения динамических переменных оказалось невозможным: если исследователь определяет местонахождение частицы, то она просто не имеет определенного импульса, и наоборот, если он определяет импульс, то частица не имеет точного местонахождения. И чем точнее мы определим импульс, тем менее определенно значение местонахождения частицы.
Что с нее возьмешь! Она же не просто частица, она еще и волна! То есть определить точные параметры, характеризующие одновременно частицу и волну, невозможно.
Эту особенность квантовой физики подметил немецкий ученый Вернер Гейзенберг и сформулировал так называемый принцип неопределенности, который гласит, что, во-первых, ни один квантовый объект не может пребывать в покое, и, во-вторых, сопряженные переменные не могут быть одновременно измерены с определенной точностью. Это касается и скорости, и положения какой-либо частицы или тела.
Уравнение Шредингера и принцип Гейзенберга легли в основу теории волновой физики.
Отсутствие причинности в микромире привело к тому, что мир, описываемый физикой, оказался разделенным на две части. В макромире, с которым мы постоянно имеем дело, действует четкая определенность, последовательность и строгая причинность реальных событий. Ее легко продемонстрировать на простейшем примере: если бильярдный шар ударится под определенным углом о стенку бильярдного стола, то он отскочит обратно под тем же углом. Действие равно противодействию, или что посеял, то и пожнешь.
В субатомной мире, в мире квантовой реальности, все наоборот: отсутствие причинности и полная неопределенность. Заменим бильярдный шар электроном, а стенку стола – атомом. Каждое столкновение электрона с атомом имело бы непредвиденные последствия: электрон отскакивал бы от атома в бесчисленное множество возможных сторон.
Такое положение дел очень напоминает практические результаты исследований паранормальных явлений, когда сознание человека играет активную роль в протекании и разнообразных проявлениях этих процессов. Никогда нет уверенности в выполнении паранормального эксперимента: вчера получилось, а сегодня неизвестно, получится ли.
Мы, конечно, можем рассчитать вероятность нужного нам результата, но электрону совершенно наплевать на наши расчеты. Как говорит пословица: «Человек предполагает, а Бог располагает».
Все, к чему мы «прикасаемся», превращается в материю
Вероятно, самое удивительное свойство элементарных частиц заключается в том, что кванты проявляются как частицы, только когда мы на них смотрим. Например, когда наблюдения за электроном не ведутся, он всегда проявляет себя как волна, что подтверждается экспериментами. Физики смогли прийти к такому выводу благодаря хитроумным опытам, придуманным для обнаружения электрона без наблюдения за ним.
Представьте, что у вас в руке шар, который становится шаром для боулинга только в том случае, если вы на него смотрите. Если посыпать тальком дорожку и запустить такой «квантованный» шар по направлению к кеглям, то он будет оставлять прямой след только тогда, когда вы на него смотрели. Но когда вы моргали, то есть не смотрели на шар, он переставал чертить прямую линию и оставлял широкий волнистый след, наподобие зигзагообразного следа, который оставляет змея на песке пустыни.
Физик Ник Герберт говорит, что иногда ему кажется, что за его спиной мир «всегда загадочен и неясен и представляет собой беспрерывно текущий квантовый суп». Но когда он оборачивается и пытается увидеть этот «суп», его взор «замораживает» содержимое «супа», и видится лишь привычная картина. Герберт считает, что мы немного похожи на легендарного Мидаса, который, согласно греческому мифу, был наделен Дионисом способностью обращать в золото все, к чему прикоснется его рука. «Человеческому постижению недоступна истинная природа „квантовой реальности“, – говорит Герберт, – поскольку все, к чему бы мы ни прикоснулись, превращается в материю» [6].
Все это означает, что классический идеал объективного описания природы отошел в прошлое. Человек-наблюдатель представляет собой конечное звено в цепи процессов наблюдения, и, воспринимая свойства любого объекта атомной действительности, следует обязательно учитывать взаимодействие последнего с наблюдателем.
Именно от исследователя зависит, как будет вести себя электрон в эксперименте: если прибор предназначен для измерения волны, электрон в эксперименте ведет себя как волна. Если используется прибор для изучения частицы, то электрон ведет себя как частица.