друга и создают такой узор? И учёные решили выпускать электроны по одному, чтобы исключить вероятность их взаимодействия друг с другом. И опять знакомая интерференционная картина!
Как это возможно? Что вызвало интерференцию ОДНОГО электрона? Электрон – неделимая частица. Единичный электрон вылетает как частица, приобретает свойство волны, пролетая через обе щели одновременно. Он проходит через одну щель и проходит через другую. Физики были озадачены. Получается, электрон в момент прохождения пластины не существует как реальный объект с реальными координатами, а находится в двух местах одновременно.
Учёные решили понаблюдать, через какую щель электроны проходят на самом деле.
Глава 4
Влияние наблюдателя
Физики установили измеряющий прибор (датчик) возле одной щели, чтобы зарегистрировать, через какую именно щель пройдёт электрон. И оказывается, что квантовый мир и мистика не столь далеки друг от друга. Картинка на экране резко поменялась и стала «классической»: два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос, т. е. никакой интерференции. Электроны как будто знали, что за ними наблюдают, и не захотели проявлять свою волновую природу.
#физикишутят
«Ощущаю на себе мощь квантовой теории: работаю, только когда за мной наблюдают…»
Впоследствии этот эксперимент повторяли и с другими частицами, с атомами и со скоплениями атомов. Он всегда работает! Самые большие частицы, с которыми удалось к настоящему времени проделать опыт, – это молекулы, состоящие примерно из 2000 атомов. То есть такой размер – доказанная граница микромира, где действуют законы квантовой физики. Если вы будете бросать камешки в забор с двумя щелями, камешки будут пролетать в одну из щелей и интерферировать не будут. В микромире действуют другие законы. (Хотя позже вы увидите, что даже в макромире могут происходить любые чудеса, включая неожиданные результаты бросания камешков, однако вероятность такого события очень мала.)
Конечно, опыт с датчиком ставит в тупик не только нас с вами, но и физиков всего мира. Эксперимент много раз пытались оспорить и опровергнуть. Но результаты всегда одни и те же: все объекты микромира проявляют себя как волны, и только когда мы за ними наблюдаем – становятся частицами. Получается, что…
…способ измерения влияет на результат.
Возникает очень много вопросов. Неужели всё вокруг – это волны, пока не появится некий Наблюдатель? Но что значит «наблюдать», «измерять»? А если кошка станет наблюдать, это сработает? А улитка?
Будда говорил, что реальность возникает из пустоты как из неисчерпаемого источника. Пустота, или то, что называют дао в даосизме и брахман в индуизме, – понятия, очень близкие к осмыслению результатов двухщелевого эксперимента. Ведь вероятно, что реальность – это волны, набор возможностей, которые станут материей (частицами) только в присутствии наблюдателя. Объективной реальности не существует, есть только субъективная реальность, т. е. у каждого она своя. Реальность создаётся наблюдающим её умом.
Всё, что мы есть, – результат наших мыслей. Ум – это всё.
Будда
В буддизме и других восточных учениях сознание – это центр реальности. То есть сознание и создаёт реальность подобно тому, как во сне мы создаём миры сновидений. Мира, отделённого от ума, не существует.
Всякое вещество существует лишь благодаря силе, которая вызывает колебания атомных частиц и поддерживает целостность… системы атома. Мы должны предполагать, что за этой силой кроется сознательный разум, являющийся матрицей всякой материи.
Макс Планк, один из создателей квантовой теории
То, что мы наблюдаем, – это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она представляется нам благодаря нашему способу постановки вопросов.
Вернер Гейзенберг [5],один из создателей квантовой теории
Вернёмся к двухщелевому эксперименту.
Возникает вопрос: а может, тут нет никакой мистики? Ведь на электрон нельзя просто «посмотреть». Посмотреть или измерить – это всегда провзаимодействовать. Частицы такие маленькие, что любое взаимодействие может сильно на них повлиять и изменить результаты эксперимента. На эту тему велись долгие дискуссии, и только в последние десятилетия удалось провести несколько экспериментов, которые приблизили нас к пониманию его результатов. Один из таких экспериментов – опыт с фуллереном.
Глава 5
Опыт с фуллереном
В 2004 году был проведён эксперимент с пучком фуллеренов (молекул, состоящих из нескольких десятков атомов углерода). Как и следовало ожидать, на экране была интерференционная картина. Затем физики немного изменили условия опыта: на пути (до щелей) фуллерены облучали лазерным лучом. Это меняло их внутреннюю температуру (энергию колебания атомов внутри молекул).
Любое нагретое тело испускает тепловые фотоны. Изучая их характеристики, можно определить точное положение испустившей их молекулы. Чем выше температура, тем больше точность определения. При достаточно высокой температуре можно точно понять, в какую из щелей полетит фуллерен.
Если бы установку окружали датчики фотонов, они бы установили, на какой из щелей происходит рассеяние. Однако датчиков не устанавливали.
Было обнаружено, что увеличение нагрева приводит к размытию интерференционной картины, а затем и к полному исчезновению волновых эффектов. При температуре фуллеренов 3000 K на экране видны две чёткие полоски напротив щелей, т. е. интерференции нет.
Кажется, что одна только ВОЗМОЖНОСТЬ проследить за траекторией микрообъектов превращает их из волн в частицы. И не важно, знаем ли мы что‑либо об их местоположении. Важно только, что такую информацию принципиально возможно получить. Каким же образом фуллерены об этом «узнали»? Подробнее о таких процессах мы поговорим в следующих главах.
#физикишутят
Когда читаешь художественную литературу, сопереживаешь то одному персонажу,
