Электронная библиотека » Матей Павшич » » онлайн чтение - страница 3


  • Текст добавлен: 3 декабря 2022, 06:14


Автор книги: Матей Павшич


Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование


Возрастные ограничения: +16

сообщить о неприемлемом содержимом

Текущая страница: 3 (всего у книги 16 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

Шрифт:
- 100% +

Глава 3
Квантовая теория меняет всё

Если вы можете взять себя в руки, то перестаньте повторять: «И как же такое возможно?» Поступая так, вы только вредите себе, без толку загоняя себя в тупик, из которого так никто и не вышел. Никто не знает, как это происходит.

– РИЧАРД ФЕЙНМАН О КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ

Откровения биоцентризма будут нам непонятны, если предварительно мы не разберемся с квантовой механикой. Мы обязаны это сделать, даже если при этом нам придется пройти по минному полю. Ибо это поистине ящик Пандоры.

С одной стороны, появление квантовой теории стало поразительным прорывом в нашем понимании мироздания. Даже сегодня, столетие спустя, физики называют всю предшествующую науку «классической физикой», указывая на важность разграничения «до» и «после». Это сравнимо с разделением времени на периоды до и после прихода Христа с тех пор, как христианство было принято большей частью мира. Квантовая теория – или КТ, как мы будем именовать ее далее, – не только проложила путь биоцентризму, но и создала совершенно новый взгляд на мир, переписав управляющие им правила, и настолько преобразовала науку, что фактически любой последующий технологический прогресс в определенной мере был вызван ее открытиями.

Тем не менее налицо многочисленные аспекты «ящика Пандоры». Во-первых, КТ не поддается логике. Причем настолько, что один из ее основателей Нильс Бор сказал: «Те, кто при первом знакомстве с квантовой теорией не испытывают шока, по-видимому, не смогут ее понять». Полвека спустя известный теоретик Ричард Фейнман высказался еще категоричнее: «Можно с уверенностью сказать, что никто не понимает квантовую механику».

И дело не в том, что уравнения были сложными или математически трудоемкими – вопрос был в самих концепциях. Фейнман просто выразил мнение, что даже для приблизительного понимания КТ нужно отказаться от основных представлений о реальности. Приведем пример.

Если направить фотон в сторону сенсора, то его появление можно обнаружить без труда. Однако мы можем поставить на пути фотона светоделитель или двустороннее зеркало, чтобы при отражении он мог попасть в сенсор по одному из двух маршрутов (назовем их маршрутами А и Б). Интересно, что другие датчики, установленные на этих маршрутах, показывают, что до попадания в конечный сенсор фотон не проходил маршрутом А и не отметился на маршруте Б – он не проходил ни по одному из путей. Фотон также не делил себя надвое, чтобы пройти оба маршрута одновременно, и он не мог пройти, не используя ни один из путей. Каким-то образом ему удалось пройти, минуя всю нашу схему.

Это единственные пути, которые мы можем объяснить логически. Если мы живем в рациональном мире, то фотон должен демонстрировать одну из четырех возможностей, других просто не существует. Однако, как это ни удивительно, фотон демонстрирует нам что-то еще – помимо выбора A, Б, обоих маршрутов и отсутствия того и другого.

Сегодня для физиков это стало привычным делом. У них даже имеется название такого нелогичного поведения, когда объекты действуют вне выбора, навязанного здравым смыслом. Они говорят, что фотон находился в состоянии суперпозиции, то есть он мог использовать все четыре возможности одновременно, даже если они кажутся нам взаимоисключающими.

Помимо того, что все это представляется невозможным, наше наблюдение – или даже осведомленность нашего разума, меняет поведение физических объектов. Таков был первый недвусмысленный намек, что наблюдатель играет бо́льшую роль, чем роль простого свидетеля природных зрелищ.

Ящик Пандоры от КТ раскрывается снова и снова. Поскольку квантовые явления, как оказалось, происходят мгновенно и им не нужен фактор продвижения во времени (даже со скоростью света), чтобы попасть из одной точки в другую, поиск объяснений неизбежно указывает на идею всеобщей взаимосвязанности. Такой подтекст вне времени и расстояния напоминает нам о мистических учениях индуизма и буддизма. Многие писатели поспешили заявить, что наука и религия стали теперь единым целым и пришли к согласию относительно основ мироздания. И хотя такие философские или метафизические размышления вполне уместны или даже по своей сути не являются заблуждением, огромное число документальных телефильмов, книг, художественного кино и публикаций в прессе демонстрирует серьезное непонимание КТ. Попросту говоря, они часто толкуют все неверно.

В качестве лишь одного примера обратимся к ленте 2004 г. с кассовым сбором в 10,6 миллиона долларов. Центральной темой фильма «Покрытое тайной: Так что же мы знаем?!» был избран аспект единства КТ. В фильме были интервью с экспертами по квантовой теории, отдельные из которых делали глупые, ничем не схожие с реальностью заявления. Один из таких экспертов говорил, что любой человек, исходя из принципов КТ, способен определять свое будущее. В действительности верно противоположное: все «предсказания» будущих событий с помощью КТ являются вероятностными и, следовательно, строго статистическими. Никто не может сознательно управлять внешними физическими событиями, которые на него влияют, – то есть теми, которые по своей природе лежат за пределами человеческого волеизъявления. Например, валуном, катящимся с холма по пути следования автомобиля, и точно так же мы не можем определить, выпадет орел или решка, когда бросаем монету.

Учитывая важность квантовой теории для нашей книги и тот факт, что само стремление объяснить ее странности породило большое количество популярной чепухи на эту тему, нам стоит подробнее остановиться на этой проблеме. Необходимо узнать, с чего все началось, как эволюционировало и как благодаря КТ удалось разобраться в тайнах природы, ранее считавшихся неразрешимыми, и затем понять, как все это подтолкнуло нас к новым открытиям, с которыми мы познакомимся в данной книге.

Все началось со света, то есть c излучения нагретых объектов[6]6
  Исследования фактически касались излучения черного тела. В реальной жизни объект, освещенный чем-то другим, например, поверхность планеты, залитая солнечным светом, будет отражать часть поступающей энергии, причем процент отражения называется альбедо объекта, определяемое цветом его поверхности, гладкостью ее или неровностью, а также и другими факторами. Некоторые объекты, например ледяные градины, могут также передавать часть энергии на обратную сторону. Но черное тело – это теоретический объект, который ничего не отражает и все поглощает, независимо от того, под каким углом исходит энергия или какова длина ее волны. Таким образом, в зависимости только от своей температуры, оно будет излучать поглощенную энергию весьма специфическим способом. Проблема конца XIX – начала XX века заключалась в том, что предсказания классической науки о природе испускаемого черным телом излучения оказались в корне неверными, явно указывая, что физика нуждается в серьезном обновлении.


[Закрыть]
. Если снять спектр горячего объекта, то можно получить различные по длине волны исходящей из него энергии. Сюда входят волны видимого света, например сопоставимые с цветом раскаленной железной кочерги, а также невидимые волны инфракрасного излучения. В соответствии со свойствами волн, составляющих разные части света, и законами классической физики о распределении тепловой энергии, любой горячий объект должен испускать определенное количество слабого красного и инфракрасного излучения, большее количество высокоэнергетичного зеленого света и почти бесконечное количество коротковолнового высокоэнергетичного излучения в фиолетовом и особенно в ультрафиолетовом диапазоне.

Но ожидаемое не происходит. Вместо этого на определенной длине волны излучается пиковое количество света, точный цвет которого зависит исключительно от температуры объекта. Классическая физика была не способна такое объяснить.

В 1900 г. немецкий физик Макс Планк нашел способ математического объяснения экспериментальных результатов. Он высказал предположение, что атомы светящегося объекта поглощают и излучают свет различных частот, кратных некоторым фундаментальным единицам. И представил понятие «кванта» энергии (или ее определенного количества, производного от латинского quantum – «сколько»), заложив при этом первую веху в квантовую теорию.

В 1913 г. Нильс Бор применил понятие «дискретных квантов» для объяснения того, как атомы продолжают существовать, когда классическая физика настаивает на их самоуничтожении. Датский физик показал: когда электроны движутся по своим круговым орбитам, то по классическим законам они должны излучать электромагнитные волны каждую триллионную долю секунды. Потеря энергии должна вскоре заставить их опускаться по спиральной траектории к протону в центре атома. Но – к счастью для нашего существования в качестве человеческих тел на стабильной планете – этого не происходит.

Как вы, наверно, помните из физики для старших классов, свет появляется в результате перехода или сдвига электрона, вращающегося вокруг ядра атома, к его центру – он начинает двигаться по укороченной орбите с выделением энергии. Чтобы представить себе это, достаточно посмотреть на планеты, вращающиеся вокруг Солнца. Если Земля неожиданно получит дополнительную энергию, она может ее использовать на преодоление солнечной гравитации и перепрыгнуть на бо́льшую орбиту. В зависимости от количества этой «дополнительной» энергии новая орбита может отстоять всего на несколько километров от Солнца от нашей прежней орбиты. Или может сместиться на миллионы километров. Или на десятки миллионов. А может оказаться где-то посередине.

Предполагалось, что с электронами происходит то же самое. Но на основании квантового подхода Планка Бор предположил, что каждый электрон должен оставаться на дискретной, с фиксированным расстоянием от ядра орбите. Он предположил, что электрону «разрешено» находиться на одном или на другом определенном от ядра атома расстоянии, но не между ними [7]7
  Одним из результатов открытия явилось то, что мы наконец-то смогли узнать размер атома. Его ширина составляет 0,0529 нанометра, или примерно 1/200 ангстрема.


[Закрыть]
.

Получив долю энергии, электрон перешел бы на бо́льшую орбиту, но это был бы специфический переход. И для него он должен поглотить совершенно определенное количество (или квант) энергии, не меньше и не больше. Данное количество энергии затем будет вычитаться из ее источника, и это оставит характерный черный пробел в ее спектре.

Получив энергию, электрон может затем ее отдать, перейдя до более низкого орбитального состояния, одновременно излучая столь же определенное количество энергии – и, следовательно, определенную частоту излучения. Дискретные биты (кванты) энергии были определены через h – постоянную Планка. Все другие переходы или «скачки» энергии должны быть кратными этому числу.

Планковская единица энергии – не произвольная величина, а константа для всего мироздания. Планк самостоятельно определил ее точное значение по результатам своих наблюдений и экспериментов. Она стала новой фундаментальной единицей в физике[8]8
  Величина этой постоянной h равна 6,6218 × 10–34 Дж (где Дж – джоуль, единица энергии). На практике используют h, деленную на 2π, эта величина называется «h с чертой». Физики умножают h с чертой на угловую частоту определенного излучения. «h с чертой, умноженная на угловую частоту», равна «пакету» или дискретному пучку энергии, который Эйнштейн вскоре назовет фотоном – частицей света! Всё начинает складываться!


[Закрыть]
.

Но с самого начало всё это представлялось довольно-таки странным. Представьте себе, что так же ведут себя небесные тела. Что Луна вращается вокруг Земли на своей теперешней орбите или на расстоянии в два или в три раза большем, но не в промежуточном положении. Все это происходит не из-за воздействия на нее других планет или объектов… а просто так. А теперь представьте, что она перескакивает с одной из этих орбит на другую за нулевое время. И при этом ее движение не происходит через промежуточное пространство. Однако именно так поступают электроны, совершая дискретные прыжки, непонятным образом избегая любого перемещения в пространстве и не затрачивая на это времени.

Хотя всё прояснилось: и спектры горячих объектов, и продолжительное существование атомов можно было объяснить. Однако за это пришлось заплатить свою цену: теория бросала вызов рациональности и перечеркивала накопленный опыт – даже самому Планку далось это нелегко. Спустя годы он сделает признание: «Новая научная истина побеждает не потому, что убеждает оппонентов, заставляет их прозреть, а побеждает она потому, что ее оппоненты в конце концов умирают, и вырастает новое, знакомое с ней поколение».

Введение Планком понятия кванта в 1900 г. всё изменило, но это было только начало. Спустя всего пять лет, в 1905 г., Эйнштейн применил квантовую теорию к самому свету. Он заявил, что свет, о волновой природе которого было давно известно, также состоит из сгустков или дискретных пакетов энергии – по сути, частиц света, называемых фотонами. Их природа была полностью подтверждена в 1922 г., когда было доказано, что рассеяние света, благодаря которому наше небо имеет синий цвет, может быть вызвано только светом в виде частиц, а не волн.

А в 1924 г. французский физик Луи де Бройль на основе квантовой теории доказал, что волновой природой обладает не только свет, но и частицы. Каждая частица во Вселенной также является волной и имеет двойственную природу. На основе работ Планка и Эйнштейна де Бройль вывел формулу для описания длины волны и величины энергии у объектов различных размеров. Вывод де Бройля о волновой природе всех частиц, а не только электронов, был экспериментально подтвержден уже через два года при изучении дифракции на кристаллах.

К несчастью (или к счастью для тех, кому нравятся странные и неожиданные открытия), одна диковинная находка неизменно тянула за собой другую, как если бы наука перемещалась из одной Страны чудес в другую. Хотя каждая из исследуемых проблем казалась логичной, их решения представлялись полной противоположностью. Поэтому в 1920-е годы физики, проходя через новые порталы, каждый из которых означал прорыв в понимании природы, были ошеломлены и взволнованы. Попутно им пришлось заново проработать такие, на первый взгляд, несложные вопросы, как определение местонахождения той или иной частицы. Поначалу это представляется довольно простым. Если что-либо является волной (а под этим «что-то» можно понимать и все мироздание), то оно должно иметь природу также и частицы, – и как любая частица, в любой данный момент должно находиться в каком-то месте. Причем это место должно быть где-то конкретно и больше нигде. Но как определить, здесь оно или там? Ученые посчитали, что если атом представляет из себя скопление волн, то при наблюдении интерференции волн можно идентифицировать гармонические биения. То есть должны существовать такие точки, где отдельные волны не гасят друг друга, а, напротив, взаимоусиливают. Получается статистический «разброс» подобных мест, который говорит нам, где с наибольшей вероятностью находится любая конкретная частица. Все подобные прогнозы ученых вскоре оправдались. Однако такие «наиболее вероятные места» оказались намного ближе, чем ожидалось.

Благодаря квантовой теории было сделано несколько предсказаний, именно они чаще всего связывают квантовую теорию с биоцентризмом в целом, а также с нашими последними уточнениями в частности. Одно из таких предсказаний затрагивает то, что получило название «запутанность»

В 1927 г. Вернер Гейзенберг представил свой знаменитый принцип неопределенности, математически объясняющий, почему для любого объекта волновой природы (в особенности микроскопического объекта) наше знание о его местонахождении и характере движения всегда ограничено. Дело здесь не только в том, что наблюдатель искажает видимое либо влияет на видимое (именно так на протяжении десятилетий многие затем относились к проблеме неопределенности) или же что любое взаимодействие между классическими объектами и объектами квантового размера вызывает такую неопределенность. Нет, просто таково неотъемлемое свойство волновых объектов. Эта неопределенность применяется ко всем парам свойств, которые связаны друг с другом. По большому счету, чем точнее у нас информация о характере движения объекта, тем с меньшей уверенностью можно узнать, где он находится в данный момент [9]9
  В каждой из двух предыдущих книг по биоцентризму эта неопределенность разобрана нами просто и доходчиво.


[Закрыть]
.

И это имеет далеко идущие последствия. Помните, как Нильс Бор использовал квантовую модель атома для объяснения, почему электроны не сталкивались с протонами, как это предрекала классическая физика? Так вот, принцип неопределенности Гейзенберга выдвигает другое объяснение. Если бы электрон действительно столкнулся с ядром, то мы бы знали, что его движение теперь равно нулю. Вдобавок мы бы знали его местонахождение – прямо в центре атома! Но поскольку принцип Гейзенберга утверждает, что мы не можем в точности знать как положение, так и импульс, то такое событие просто не может произойти. И оно не происходит!

Итак, в первые три десятилетия XX века прозорливые физики Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Луи де Бройль, Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, за которыми последовали Эрвин Шрёдингер и Поль Дирак, создали математические модели, обладавшие беспрецедентной предсказательной мощью и объяснившие нам поразительные странности природы. Они наглядно показали, как взаимодействуют объекты мельчайших масштабов, тех самых, что определяют клеточный уровень Вселенной. Все эти ученые стали лауреатами Нобелевской премии. Используя статистические методы, они открыли удивительные «константы» и показали, что на субмикроскопическом уровне природа действует иначе, чем в видимом макрокосмическом мире. Весь корпус их работ сегодня называется квантовой теорией или квантовой механикой. Ее можно было бы назвать лишь «теорией», однако КТ успешно прошла все устроенные ей тесты.

Благодаря квантовой теории было сделано несколько предсказаний, которые ранее представлялись совершенно неслыханными. Именно они чаще всего связывают квантовую теорию с биоцентризмом в целом, а также с нашими последними уточнениями в частности. Одно из таких предсказаний затрагивает то, что получило название «запутанность».

В 1935 г. Эйнштейн и два других физика, Натан Розен и Борис Подольский, обратились к любопытному квантовому предсказанию о частицах или квантах света, которые были созданы одновременно и описаны как «запутанные». Мы можем, например, выстрелить фотоном или квантом света в кристалл бета-бората бария и обнаружить, что появилось два фотона.


Рис. 3.1. Наше вполне понятное желание изобразить атомы и вращающиеся вокруг них электроны, к сожалению, не увенчается успехом. Мы используем термин «орбитальный» для описания местоположения электрона, и это может означать, что он вращается вокруг ядра атома, как планета вращается вокруг Солнца. Но на самом деле электрон не вращается по орбите. Вместо этого мы можем себе представить, что он находится на некотором вероятном расстоянии от ядра, где-то в сферическом облаке. Однако в любой данный момент мы не можем указать на его четкое местоположение в этом облаке. Если построить график вероятностей, где мы можем обнаружить этот электрон, то черные области покажут нам наибольшую вероятность, а белые области – где он вряд ли может быть обнаружен.


Длина волны у каждого из них будет вдвое больше, чем длина волны одного исходного фотона, то есть каждый будет обладать половинной энергией, а в целом выходящая энергия будет такой же, как и входящая. Так следует из законов физики – квантовой или любой другой. Однако странно, что каждый из этих запутанных фотонов, даже если они летят со скоростью света на огромном расстоянии друг от друга, всегда должен каким-то образом «знать», что делает другой, и «реагировать» на это собственными дополняющими действиями. Ведь так диктует КТ. Например, если наблюдаемые волны одного фотона колеблются в горизонтальном направлении, его двойник будет «знать» об этом и проявлять дополнительное свойство – в данном случае вертикальную поляризацию. Квантовая теория утверждает, что такое «знание» будет мгновенным, даже если пара разделена световыми годами. В свою очередь, это означает, что открытое самим Эйнштейном и представляющееся незыблемым правило о скорости света как наивысшей скорости во Вселенной само себя отменяет.

Согласиться с этим было трудно, поэтому Эйнштейн, Подольский и Розен стали утверждать, что такое одновременное поведение должно быть вызвано неизвестными локальными эффектами, например действием еще неведомой нам силы или ошибками эксперимента, а уж никак не «жутким действием на расстоянии», по их же уничижительному отзыву.

Предсказание выявило и второй тревожный вопрос. Почему поведение первого фотона должно лежать в основе любого поведения в первую очередь? Какая разница, если кто-то обратит внимание на этот луч света? Разве он не обладает собственными свойствами (скажем, поляризацией), когда за ним наблюдают или нет? Пораженные физики начала XX века получили следующий ответ: «Не совсем так».

По сути, КТ говорит нам, что до начала наблюдения частицы и кванты света существуют лишь в виде некоего энергетического сгустка размытых возможностей с математической вероятностью – с такой-то вероятностью быть тем и такой-то вероятностью быть этим. При наблюдении группа частиц или квантов света действительно материализуется в соответствии со своими вероятностями, теряя размытую волновую природу и проявляясь как дискретные объекты, которые ведут себя как частицы или волны – в зависимости от вида эксперимента по их обнаружению. Эйнштейн терпеть не мог это предсказание, ведь реальность была не определенной, а вероятностной – как в игре случая. Квантовая теория вдохновила его на знаменитый ироничный комментарий: «Бог не играет в кости!»

Утверждая, что «нельзя получить что-то из ничего», многие и по сей день спрашивают, что же представляет из себя предпроявленный «сгусток возможности»: что было до того, как фотон или электрон обрели конечное существование? По условию, объект обладал или существовал в виде «волновой функции». (Как мы увидим в дальнейшем, это с самого начала сомнительно, так как многочисленные свидетельства подтверждают, что фотона или частицы просто не было до момента наблюдения. По сути, мы пытаемся подобрать ярлык для чего-то несуществующего.) Когда объект материализуется, это происходит в соответствии с вероятностями, описываемыми этой волновой функцией, и мы можем представить ее себе просто как математическую вероятность. Но является ли «вероятность» реальным объектом или это просто концепция, используемая человеком для ее описания?

В следующей главе мы подробно поговорим о волновых функциях, однако любое внимательное ознакомление с современными работами по квантовой механике показывает: физики до сих пор так и не определили, что же представляет из себя волновая функция. Является ли она реальным энергетическим объектом? Или некоей вероятностной призрачной сущностью? Одно мы знаем наверняка: при ее наблюдении волновая функция объекта «коллапсирует» (мы будем употреблять термин, пользующийся популярностью уже более полувека), то есть мы попросту говорим, что затем объект становится особой сущностью с реальными физическими характеристиками. И теперь будет существовать бесконечно долго.

Таким образом, «коллапс волновой функции» – это момент рождения материального объекта.

Если это электрон, то в этот момент можно наблюдать вертикальный спин. Если это фотон – можно обнаружить его горизонтальную поляризацию. Это означает, что электрическая составляющая его волн колеблется из стороны в сторону, а не вверх и вниз. Все дело в том, что при наблюдении объект проявляет определенные физические характеристики, которые не являются временными, но сохраняются, пока не будут нарушены каким-либо другим взаимодействием.

Но вернемся к запутанности. Предсказание поведения запутанных частиц основывается на том, что частицы-близнецы образованы из одной частицы таким образом, что имеют общую волновую функцию. Два фотона могут лететь со скоростью света и жить независимой жизнью хоть миллионы лет. Но если кто-то из них подвергнется наблюдению и обнаружит, например, вертикальную поляризацию, то отдаленный фотон (или сгусток волновой функции, или как-либо иначе мы его себе представим) мгновенно «узнает», что за его двойником наблюдают, и он коллапсирует в фотон с полностью взаимодополняющими свойствами – в данном случае с горизонтальной поляризацией. Вместе они образуют согласованный набор.

«Это невозможно!» – заявили Эйнштейн, Подольский и Розен. Для них это предсказание свидетельствует о слабости квантовой теории. Они продолжили обращаться к проблеме запутанности с таким усердием (а заодно и с презрением), что за этим явлением навсегда закрепилось название «парадокс ЭПР» – по первым буквам их фамилий.

Однако проведенные с тех пор эксперименты для прояснения странных эффектов запутанности показывают, что Эйнштейн ошибался. В частности, после нескольких безрезультатных (хотя и наводящих на интригующие размышления) опытов, поставленных в 1972 г. Стюартом Фридманом и Джоном Клаузером, а в начале 1980-х годов Витторио Раписардой и Аленом Аспе, женевскому исследователю Николасу Гизену в 1997 г. удалось убедительно продемонстрировать именно такие эффекты. Получив пары запутанных фотонов, он направил их по оптоволоконным каналам. Когда один из фотонов сталкивается с зеркалами исследователя и вынужден делать непроизвольный выбор, каким путем ему следовать, то его запутанный близнец, находившийся от него в 11 километрах, в тот же момент совершал взаимодополняющий выбор.

Экспериментальные доказательства возможности фотона «решать», как ему поступить или действовать, основываясь на действиях другого и очень отдаленного фотона, конечно же, очень увлекательны. Однако самым удивительным аспектом этих экспериментов стала мгновенная реакция одного из близнецов.

Как вы помните, один из главных аргументов Эйнштейна и его единомышленников против возможности такого поведения состоял в том, что ни один объект не «имеет права» двигаться со скоростью больше скорости света. Даже когда сталкиваются черные дыры, порождая при этом потрясающие гравитационные волны, распространяющиеся по всему космосу, их скорость ограничена 300 тысячами км/с. Однако это ограничение скорости, похоже, не действовало в лаборатории Гизена. Реакция запутанных близнецов в 1997 г. наступала раньше времени, за которое свет должен был пройти 11 километров. Всё происходило как минимум в десять тысяч раз быстрее – именно таков был предел точности приборов. Подражательное поведение было, надо полагать, одновременным.

Собранные экспериментальные доказательства запутанности были настолько удивительными, что некоторые физики стали отчаянно искать лазейки. Одни настаивали, что в предшествующих экспериментах могли быть систематические ошибки, например, из-за большей вероятности обнаружения событий связанных частиц. Критику отвергли в 2001 г., когда в журнале Nature была опубликована статья исследователя из Национального института стандартов и технологий Дэвида Уайнленда, который использовал ионы бериллия и установку с очень высокой чувствительностью. Наблюдался большой процент синхронизированных событий.

Итак, фантастическое поведение оказалось реальным. Но как такое возможно? В том же году Уайнленд, позже ставший нобелевским лауреатом по физике, признался одному из авторов книги: «Я полагаю, жуткое действие на расстоянии и вправду имеет место». Разумеется, он сам понимал, что это ничего не объясняет.

Подводя итог, можно сказать, что частицы и фотоны – материя и энергия – превращаются из размытых, вероятностных, не совсем реальных статистических объектов «волновой функции» в материальные объекты в тот момент, когда мы их наблюдаем. И они могут передавать знания о своем недавно приобретенном состоянии через космос, заставляя запутанного «близнеца» мгновенно приобретать дополняющие свойства в реальном времени. Возможно, происходит и другое – ни один объект не «отправляет» информацию, и никто другой ее не получает. Или оба одновременно возникают при наблюдении любого из них. В любом случае наша логика пытается наверстать упущенное. И вот что из этого следует:

а. На самом деле ни пространство, ни время не существуют. Просто потому, что если в космосе существует некая реальность, то для ее пересечения потребуется время, пусть даже очень короткое.

b. Существует некое единство с космосом, связь вне пространства и времени.

c. Акт наблюдения каким-то образом занимает центральное место в бытии реальности.

Каким бы пугающим это ни казалось, но запутанность в квантовой сфере явно существует. Однако масштабируются ли законы квантовой механики на окружающие нас макроскопические объекты и как это обнаружить – другой вопрос, над которым ученые бьются уже десятилетия. В 2011 г. международная группа ученых из Оксфордского университета, Национального университета Сингапура и Национального исследовательского совета Канады провела эксперимент для выяснения, распространяется ли квантовая концепция запутанности на обычный мир. Предметом исследований стала пара кристаллов алмаза шириной три миллиметра – того же размера бывают бриллианты в красивой паре сережек, объектов далеко не микроскопических и уж точно не субатомных.

Ученые вызвали колебания в одном из алмазов, создав фонон – единицу колебательной энергии. По замыслу эксперимента было невозможно узнать, где возникли вибрации фонона – в левом или в правом алмазе. Для обнаружения фонона исследователи применили лазерные импульсы, и эти импульсы показали, что фонон исходит от обоих алмазов, а не от одного или другого. Бриллианты запутались! По всей видимости, они использовали один фонон на двоих, хотя расстояние между ними составляло около пятнадцати сантиметров.

В 2018 г. статья в журнале Scientific American вновь подняла эту проблему, сообщая: «Ученые задались вопросом, где именно пересекаются микроскопический и макроскопический миры. Главный вопрос в том, играют ли квантовые эффекты роль в поведении живых существ». В статье обсуждались результаты исследования 2017 г., опубликованные в Journal of Physics Communications группой ученых из Оксфордского университета.

Наблюдая фотосинтез у микробов, оксфордская группа заявила, что ей впервые удалось запутать бактерии фотонами – частицами света. Под руководством квантового физика Кьяры Марлетто исследователи проанализировали эксперимент 2016 г., проведенный Дэвидом Коулзом и его коллегами из Шеффилдского университета, в котором Коулз изолировал между двумя зеркалами несколько сотен фотосинтезирующих бактерий. При помощи отражения света между зеркалами исследователи вызвали сцепление или связь между фотосинтетическими молекулами шести бактерий. Бактерии непрерывно поглощали, испускали и реабсорбировали отражающиеся фотоны, демонстрируя одновременное поведение, неслыханное для классической науки.

Так современная наука перенесла причудливые свойства квантовой сферы, открытые столетие назад, в макроскопический и биологический мир. Наш мир!

Теперь понятно, почему нам пришлось обратиться к квантовой теории. Она не только способствовала огромному прогрессу в области человеческий знаний, но и заложила основы, которые другие теоретики использовали для дальнейшего продвижения – от квантового мира к нашему собственному и от нашего собственного, как мы позже убедимся, к возможности существования других миров.


Страницы книги >> Предыдущая | 1 2 3 4 5 | Следующая
  • 0 Оценок: 0

Правообладателям!

Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.

Читателям!

Оплатили, но не знаете что делать дальше?


Популярные книги за неделю


Рекомендации