Есть ли реальность за вашей спиной? О квантовой физике простым языком

Далее мы подробнее узнаем, какие именно процессы приводят к «превращению» волн в частицы в соответствии со взглядами современной науки.

Ещё в XVIII веке были сказаны такие слова:

Объекты существуют только потому, что есть люди, которые на них смотрят.

Епископ Беркли, философ

Точно ли объективной реальности не существует?

У тех учёных, кто занимается квантовой физикой, есть фирменный ответ – ответ на многие вопросы: «Это так, но не точно».

Похоже, реальность – это нечто более сложное, чем мы можем себе представить. Вообразите, что есть цилиндр, но мы неспособны его увидеть. Мы как будто являемся существами, живущими на плоскости, и способны рассмотреть только его тени. Один из нас утверждает: это круг. А другой возражает: да нет, это квадрат. Мы можем бесконечно спорить, и каждый из нас будет по-своему прав. У каждого из нас – своя реальность.

Возможно, объективной реальности нет вовсе. Возможно, она существует, но в такой сложной форме, что мы способны увидеть только «тень» как проекцию объекта в меньшую мерность.

Точно так же и для любого объекта микромира: сказать, что это частица, – значит, представить его как проекцию более сложного объекта. То же самое касается и волны.

Резюме и задание

 Резюме

• Свет иногда ведёт себя как волна, иногда – как поток частиц. Это называется корпускулярно-волновым дуализмом.

• Двухщелевой эксперимент – самый главный опыт квантовой физики, из которого вытекают все основные законы. Он показывает, что любые объекты микромира проявляют свойства волны. Частицы как будто одновременно проходят через две щели и проявляют на экране интерференционную картину, свойственную волнам.

• Когда в двухщелевом эксперименте у щелей ставят датчики, чтобы понять, через какую из них всё‑таки проходит электрон, он становится частицей.

• Из результатов двухщелевого эксперимента можно предположить, что поведение любых объектов микромира неразрывно связано с наличием наблюдателя. А при отсутствии сознающего наблюдателя все элементы реальности существуют в неопределённом состоянии.

• Вероятно, объективной реальности вовсе не существует.

 Задание

Поиграем в создание собственных субъективных реальностей!

На любое событие, даже если оно давно прошло, можно посмотреть с разных точек зрения. Когда мы рассказываем, например, о своём детстве, то представляем лишь один из слоёв реальности. А хорошо было бы иметь много историй и вытаскивать их, как фокусник из шляпы, в зависимости от ситуации и от имиджа, который вы хотите создать.

Придумайте свои 10 автобиографий (можно только о детстве). Все они должны быть правдивыми. Но представьте правду с разных сторон, ведь можно выбрать разные факты и интерпретировать их разными способами. Расскажите истории:

• о своём счастливом детстве;

• о несчастливом детстве;

• о том, как вам повезло с родителями;

• о том, насколько сложные у вас семейные отношения, и т. д.

Используйте хештег #арьекнига, и будем делиться друг с другом историями.

Часть 3

Всё чудесатее и чудесатее…

Вы изучите основные понятия и законы квантовой физики; узнаете, может ли объект находиться в нескольких местах одновременно, какова вероятность заключённому оказаться за тюремной стеной и «играет ли Бог в кости». А ещё попрактикуетесь использовать в жизни понятия квантовой физики и легко сможете продемонстрировать ум и эрудицию.

Глава 1

Волновая функция и уравнение Шрёдингера

Представьте, что вы принесли домой котёнка и выпустили его в прихожей из клетки-переноски. Котёнок убежал, и вы не знаете, где он. Можно предположить, что вероятность найти его в комнатах, близких к прихожей, выше, чем в комнатах второго этажа, например. Она выше и в местах, где котята любят прятаться: под диваном, в ящиках, под шкафом. На кухне эта вероятность будет достаточно высокой, так как котёнка могут привлечь запахи еды.

Распределение вероятности – это волновая функция котёнка. Обратите внимание, что она меняется со временем. Через пару часов вероятность найти котёнка в дальних комнатах увеличится. Поскольку вы не видите котёнка, то ничего не можете сказать о его местоположении. Есть только вероятность. И вот вы ходите по дому, заглядываете под мебель, за шторы… И в один миг – раз! – видите котёнка. Физик скажет, что произошёл коллапс волновой функции (т. е. котёнок обнаружен в определённом месте).

Именно таким образом волновая функция описывает поведение частиц – как котёнка. Только между частицей и котёнком есть одна существенная разница. Котёнок всё‑таки в каждый момент времени где‑то находится – просто вы не знаете где. А, например, электрон НИГДЕ не находится, пока мы его не пронаблюдаем. Любая частица существует как эволюционирующий набор вероятностей до тех пор, пока не произойдёт коллапс её волновой функции.