Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / 5 квантовых экспериментов демонстрирующих иллюзорность реальности
18.03.2016

5 квантовых экспериментов демонстрирующих иллюзорность реальности

Оценка: 5.0    7879 153 Наука и Технологии
13:47
Никто в этом мире не понимает, что такое квантовая механика. Это, пожалуй, самое главное, что нужно знать о ней. Конечно, многие физики научились использовать законы и даже предсказывать явления, основанные на квантовых вычислениях. Но до сих пор неясно, почему наблюдатель эксперимента определяет поведение системы и заставляет ее принять одно из двух состояний.

Перед вами несколько примеров экспериментов с результатами, которые неизбежно будут меняться под влиянием наблюдателя. Они показывают, что квантовая механика практически имеет дело с вмешательством сознательной мысли в материальную реальность.

Сегодня существует множество интерпретаций квантовой механики, но Копенгагенская интерпретация, пожалуй, является самой известной. В 1920-х ее общие постулаты были сформулированы Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом.

В основу Копенгагенской интерпретации легла волновая функция. Это математическая функция, содержащая информацию о всех возможных состояниях квантовой системы, в которых она существует одновременно. Как утверждает Копенгагенская интерпретация, состояние системы и ее положение относительно других состояний может быть определено только путем наблюдения (волновая функция используется только для того, чтобы математически рассчитать вероятность нахождения системы в одном или другом состоянии).

Можно сказать, что после наблюдения квантовая система становится классической и немедленно прекращает свое существование в других состояниях, кроме того, в котором была замечена. Такой вывод нашел своих противников (вспомните знаменитое эйнштейновское «Бог не играет в кости»), но точность расчетов и предсказаний все же возымели свое.

Тем не менее число сторонников Копенгагенской интерпретации снижается, и главной причиной этого является таинственный мгновенный коллапс волновой функции в ходе эксперимента. Знаменитый мысленный эксперимент Эрвина Шредингера с бедным котиком должен продемонстрировать абсурдность этого явления. Давайте вспомним детали.

Внутри черного ящика сидит черный кот и вместе с ним флакон с ядом и механизм, который может высвободить яд случайным образом. Например, радиоактивный атом во время распада может разбить пузырек. Точное время распада атома неизвестно. Известен только период полураспада, в течение которого распад происходит с вероятностью 50%.

Очевидно, что для внешнего наблюдателя кот внутри коробки находится в двух состояниях: он либо жив, если все пошло хорошо, либо мертв, если распад произошел и флакон разбился. Оба этих состояния описываются волновой функцией кота, которая меняется с течением времени.

Чем больше времени прошло, тем больше вероятность того, что радиоактивный распад случился. Но как только мы открываем коробку, волновая функция коллапсирует, и мы сразу же видим результаты этого бесчеловечного эксперимента.

На самом деле, пока наблюдатель не откроет коробку, кот будет бесконечно балансировать между жизнью и смертью, или будет одновременно жив и мертв. Его судьба может быть определена только в результате действий наблюдателя. На этот абсурд и указал Шредингер.

1. Дифракция электронов

Согласно опросу знаменитых физиков, проведенному The New York Times, эксперимент с дифракцией электронов является одним из самых удивительных исследований в истории науки. Какова его природа? Существует источник, который излучает пучок электронов на светочувствительный экран. И есть препятствие на пути этих электронов, медная пластина с двумя щелями.

Какую картинку можно ожидать на экране, если электроны обычно представляются нам небольшими заряженными шариками? Две полосы напротив прорезей в медной пластине. Но на самом деле на экране появляется куда более сложный узор из чередующихся белых и черных полос. Это связано с тем, что при прохождении через щель электроны начинают вести себя не только как частицы, но и как волны (так же ведут себя фотоны или другие легкие частицы, которые могут быть волной в то же время).

Эти волны взаимодействуют в пространстве, сталкиваясь и усиливая друг друга, и в результате сложный рисунок из чередующихся светлых и темных полос отображается на экране. В то же время результат этого эксперимента не изменяется, даже если электроны проходят один за одним — даже одна частица может быть волной и проходить одновременно через две щели. Этот постулат был одним из основных в Копенгагенской интерпретации квантовой механики, когда частицы могут одновременно демонстрировать свои «обычные» физические свойства и экзотические свойства как волна.

Но как насчет наблюдателя? Именно он делает эту запутанную историю еще более запутанной. Когда физики во время подобных экспериментов попытались определить с помощью инструментов, через какую щель фактически проходит электрон, картинка на экране резко изменилась и стала «классической»: с двумя освещенными секциями строго напротив щелей, безо всяких чередующихся полос.

Электроны, казалось, не хотят открывать свою волновую природу бдительному оку наблюдателей. Похоже на тайну, покрытую мраком. Но есть и более просто объяснение: наблюдение за системой не может осуществляться без физического влияния на нее. Это мы обсудим позже.

2. Подогретые фуллерены

Эксперименты по дифракции частиц проводились не только с электронами, но и другими, гораздо более крупными объектами. Например, использовались фуллерены, большие и закрытые молекулы, состоящие из нескольких десятков атомов углерода. Недавно группа ученых из Венского университета под руководством профессора Цайлингера пыталась включить элемент наблюдения в эти эксперименты. Чтобы сделать это, они облучали движущиеся молекулы фуллеренов лазерными лучами. Затем, нагретые внешним источником, молекулы начинали светиться и неизбежно отображать свое присутствие для наблюдателя.

Вместе с этим нововведением изменилось и поведение молекул. До начала такого всеобъемлющего наблюдения фуллерены довольно успешно избегали препятствия (проявляя волновые свойства), аналогично предыдущему примеру с электронами, попадающими на экран. Но с присутствием наблюдателя фуллерены стали вести себя как совершенно законопослушные физические частицы.

3. Охлаждающее измерение

Одним из самых известных законов в мире квантовой физики является принцип неопределенности Гейзенберга, согласно которому невозможно определить скорость и положение квантового объекта одновременно. Чем точнее мы измеряем импульс частицы, тем менее точно мы можем измерить ее позицию. Однако в нашем макроскопическом реальном мире обоснованность квантовых законов, действующих на крошечные частицы, обычно остается незамеченной.

Недавние эксперименты профессора Шваба из США вносят весьма ценный вклад в эту область. Квантовые эффекты в этих экспериментах были продемонстрированы не на уровне электронов или молекул фуллеренов (примерный диаметр которых составляет 1 нм), а на более крупных объектах, крошечной алюминиевой ленте. Эта лента была зафиксирована с обеих сторон так, чтобы ее середина находилась в подвешенном состоянии и могла вибрировать под внешним воздействием. Кроме того, рядом было помещено устройство, способное точно записывать положение ленты. В результате эксперимента обнаружилось несколько интересных вещей. Во-первых, любое измерение, связанное с положением объекта, и наблюдение за лентой влияло на нее, после каждого измерения положение ленты изменялось.

Экспериментаторы определили координаты ленты с высокой точностью, и таким образом, в соответствии с принципом Гейзенберга, изменили ее скорость, а значит и последующее положение. Во-вторых, что было довольно неожиданным, некоторые измерения привели к охлаждению ленты. Таким образом, наблюдатель может изменить физические характеристики объектов одним своим присутствием.

4. Замерзающие частицы

Как известно, нестабильные радиоактивные частицы распадаются не только в экспериментах с котами, но и сами по себе. Каждая частица имеет средний срок жизни, который, как выясняется, может увеличиться под бдительным оком наблюдателя. Этот квантовый эффект был предсказан еще в 60-х годах, а его блестящее экспериментальное доказательство появилось в статье, опубликованной группой под руководством нобелевского лауреата по физике Вольфганга Кеттерле из Массачусетского технологического института.

В этой работе изучался распад нестабильных возбужденных атомов рубидия. Сразу после подготовки системы атомы возбуждались с помощью лазерного луча. Наблюдение проходило в двух режимах: непрерывном (система постоянно подвергалась небольшим световым импульсам) и импульсном (система время от времени облучалась более мощными импульсами).

Полученные результаты полностью соответствовали теоретическим предсказаниям. Внешние световые эффекты замедляют распад частиц, возвращая их в исходное состояние, которое далеко от состояния распада. Величина этого эффекта также совпадала с прогнозами. Максимальный срок существования нестабильных возбужденных атомов рубидия увеличивался в 30 раз.

5. Квантовая механика и сознание

Электроны и фуллерены перестают показывать свои волновые свойства, алюминиевые пластинки остывают, а нестабильные частицы замедляют свой распад. Бдительное око наблюдателя буквально меняет мир. Почему это не может быть доказательством причастности наших умов к работе мира? Возможно, Карл Юнг и Вольфганг Паули (австрийский физик, лауреат Нобелевской премии, пионер квантовой механики) были правы, в конце концов, когда заявили, что законы физики и сознания следует рассматривать как дополняющие одно другое?

Мы находимся в одном шаге от признания того, что мир вокруг нас — просто иллюзорный продукт нашего разума. Идея страшная и заманчивая. Давайте попробуем снова обратиться к физикам. Особенно в последние годы, когда все меньше и меньше людей верят Копенгагенской интерпретации квантовой механики с ее загадочными коллапсами волновой функции, обращаясь к более приземленной и надежной декогеренции.

Дело в том, что во всех этих экспериментах с наблюдениями экспериментаторы неизбежно влияли на систему. Они зажигали ее с помощью лазера и устанавливали измерительные приборы. Их объединял важный принцип: вы не можете наблюдать за системой или измерять ее свойства, не взаимодействуя с ней. Любое взаимодействие есть процесс модификации свойств. Особенно когда крошечная квантовая система подвергается воздействию колоссальных квантовых объектов. Некий вечно нейтральный буддист-наблюдатель невозможен в принципе. И здесь в игру вступает термин «декогеренция», который является необратимым с точки зрения термодинамики: квантовые свойства системы меняются при взаимодействии с другой крупной системой.

Во время этого взаимодействия квантовая система теряет свои первоначальные свойства и становится классической, словно «подчиняясь» крупной системе. Это объясняет и парадокс кота Шредингера: кот — это слишком большая система, поэтому ее нельзя изолировать от остального мира. Сама конструкция этого мысленного эксперимента не совсем корректна.

В любом случае, если допустить реальность акта творения сознанием, декогеренция представляется гораздо более удобным подходом. Возможно, даже слишком удобным. При таком подходе весь классический мир становится одним большим следствием декогеренции. И как заявил автор одной из самых известных книг в этой области, такой подход логически приводит к заявлениям типа «в мире нет частиц» или «нет времени на фундаментальном уровне».

В чем правда: в создателе-наблюдателе или мощной декогеренции? Нам нужно выбрать между двух зол. Тем не менее ученые все больше убеждаются в том, что квантовые эффекты — проявление наших психических процессов. И то, где заканчивается наблюдение и начинается реальность, зависит от каждого из нас.

 

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 153

1 2 »
0  
Cameron 19.03.2016 15:02 [Материал]
Творцы блин собрались biggrin
Так не бывает, сначала обретите целостность в себе, а потом не надо уже убеждать не кого не в чём, мы будем это просто ЗНАТЬ.
А так,..не понятно для каких целей вся эта демагогия..но цель у кого то точно есть)
Сорри, добавил вам в флудилку, чтоб было..)))
0  
dmv80 19.03.2016 15:08 [Материал]
так уже целостные есть и нас не мало biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 20:28 [Материал]
А-а-а-а, Камеронович решил эффекта "сотой обезьяны" дождаться... его право, его проблемы.
0  
Cameron 19.03.2016 21:15 [Материал]
Кто тут? biggrin
я уж подумал Ариелла прибежала)
Больно мне надо чего то тут дожидаться wacko
0  
alexandr_k1 19.03.2016 23:09 [Материал]
До сих пор онлайн виснет... больно надо ему тут biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 23:17 [Материал]
Фактическое подтверждение (скриншот):
http://s46.radikal.ru/i111/1603/30/589c1a32d12b.jpg

Что? Засранец? Ещё какой.
0  
dmv80 19.03.2016 21:41 [Материал]
Кстати хороший эффект 100обези. Будет только в помощ biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 20:25 [Материал]
Не будут знать очень многие некоторые, пока тем некоторым не объяснить.
0  
selen@ 19.03.2016 23:38 [Материал]
Что значит целостность? Целое чего и с чем? Целостность может быть относительной? Или только абсолютная? При абсолютной целостности возможно противопоставление составляющих частей? Может быть Вы говорите об осознанности?
0  
greatest_i 19.03.2016 13:36 [Материал]
biggrin
0  
veyderr 19.03.2016 10:32 [Материал]
http://www.youtube.com/watch?v=v2J4lJAvpLM

Ладно, вот лекция про ОПЫТ ЮНГА тут более доступным языком рассказано в чем конкретно заключается проблема данного парадокса, данный парадокс кроме всего прочего нарушает причинно следственную связь и вот это самое страшное, именно это сводит с ума ученых.
0  
dmv80 19.03.2016 14:23 [Материал]
В очередной раз утверждаюсь что наш выбор ТВОРИТ!!
И ТВОРЕЦ Офигительный Чувак biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:26 [Материал]
Выбор творит? Выбирать и творить... ну тут уж ты уж... "тут уж шо уж..." (Роман Карцев).
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:27 [Материал]
"тут уж шо уж" - только это Романа Карцева цитата, а то на моём мониторе если не учитывать кавычек, то весь комментарий выглядит как цитата Романа Карцева.
0  
dmv80 19.03.2016 14:31 [Материал]
ну не писать же тавтологию Выбор выбирает) smile по 3 или по 5 рублей biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:41 [Материал]
Иногда тавтологии очень даже уместны, хотя почти во всех случаях можно обойтись и без них.
Лучше по 3 - так дешевле, хотя те что по 5 - они больше, хоть по 5 оно и дороже, но зато по 5 они ж больше... парадоксальная ситуация, невозможным выбором я б назвал, вот что бы учёным стояло б поисследовать.
0  
dmv80 19.03.2016 14:46 [Материал]
а может по 10 но леща например... так что ....
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:48 [Материал]
Мне окончание очень нравится.
"Вчера мужик один жабу за рубль предлагал... ну очень зелёную, так у меня и рубля не было." biggrin
0  
dmv80 19.03.2016 14:50 [Материал]
biggrin biggrin biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:59 [Материал]
Пойду вздремну.
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:30 [Материал]
Выбирать что творить - это можно, но творить выбором - полный абсурд.
0  
dmv80 19.03.2016 14:35 [Материал]
why smile у нас тут абсурд на абсурде а скоро откроются такие абсурды...
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:43 [Материал]
Пиши за себя, у меня почти полный порядок.
Абсурд, как бы написать... "тоже является частью Вселенной", но эта "часть Вселенной" в моём сознании/восприятии лежит на своей полочке.
0  
dmv80 19.03.2016 14:49 [Материал]
нет проблем.принял к сведению..
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:59 [Материал]
Пока.
0  
dmv80 19.03.2016 14:38 [Материал]
мне всегда вспоминается выражение Божественная дихотомия...
горячий снег...сильно красивая.. или как ты написал ранее долго но коротко biggrin
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:46 [Материал]
Для меня из дихотомий самой интересной является корпускулярно-волновой дуализм, и для меня это уже почти не парадокс. Почти понимаю каким образом фотоны являются корпускулярно-волновыми. Только не спрашивай детального объяснения/доказательства, не хочу лишний раз тревожить извилины, а если я чего-нибудь не хочу, то я просто беру и не делаю то чего не хочу.
0  
kiskamau 19.03.2016 00:48 [Материал]
Хорошая статья. Ключевая фраза из которой - "наблюдение за системой не может осуществляться без физического влияния на нее". Т.е. наша энергия там, где наши мысли.
0  
xofmann12 18.03.2016 20:20 [Материал]
мы все состоим из того, что есть возмущения того или иного полей biggrin
0  
Lilu 18.03.2016 20:27 [Материал]
энергия, да, она повсюду.
0  
EXTRANIUS 18.03.2016 21:02 [Материал]
Повсюду, но она не для человека, ему вполне достаточно энергии химических соединений и атомной, да и с ней бед много и хлопот.
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:26 [Материал]
Той энергией что повсюду мы попросту живём.
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:28 [Материал]
Живы мы благодаря той энергии что повсюду.
Как раз для человека она, но не для человеческой промышленности и электроники.
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:25 [Материал]
Не, поля это не всё, существуют ещё, как минимум, волны.
0  
Lilu 19.03.2016 09:51 [Материал]
волны и создают поля.
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:21 [Материал]
Правильно, только наоборот.
Поле - свойство пространства вокруг материального тела.
Волна - колебательный прцесс в определённой среде, в том числе и в пространстве.
Никак волна не может создать поле.
0  
Lilu 20.03.2016 06:11 [Материал]
это взаимный процесс.
0  
alexandr_k1 20.03.2016 10:55 [Материал]
Понимая о чём вы, ответственно заявляю, что нет.
0  
alexandr_k1 20.03.2016 10:56 [Материал]
Почему с "ты" на "вы" перешёл? Для разнообразия.
0  
Lilu 20.03.2016 06:13 [Материал]
ещё раз перечитайте свой комент.
0  
alexandr_k1 20.03.2016 10:51 [Материал]
абязательно smile
0  
alexandr_k1 20.03.2016 10:53 [Материал]
Кстати, по вашей формулировке: "волны и создают поля." не понятно что кого создаёт... так что вы правы и неправы, смотря кем и как посмотреть (абажаю тавтологии).
0  
Lilu 18.03.2016 19:48 [Материал]
кстати, кто-нибудь в курсе что там с экспериментом учёных по измерению скорости спонтанного излучения атомов водорода? Каковы результаты? Или их нет ещё?
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:23 [Материал]
Я о всём в курсе.
Результаты, как и предполагалось, спонтанные.
0  
Lilu 19.03.2016 09:51 [Материал]
где можно почитать об этом?
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:15 [Материал]
Э-м-м-м... нигде, то был сарказм.
0  
Lilu 18.03.2016 19:35 [Материал]
сумев объяснить суть всех квантовых парадоксов мы сможем наконец создать машину времени и телепорты. совсем немного осталось ВРЕМЕНИ smile
0  
dmv80 18.03.2016 19:51 [Материал]
разрешите вопрос Зачем?
0  
Lilu 18.03.2016 20:04 [Материал]
хороший вопрос. Поэтому в этом иерархическом мире этого не будет. Хотя осталось сделать до открытия буквально полшага.Ровно полшага поэтому же осталось и до глобальной перезагрузки этого мира, или, выражаясь образным языком физиков, схлапывания.
0  
dmv80 18.03.2016 20:10 [Материал]
+500 smile
для начала надо головушки поправить да цели поставить а у потом и инструменты получить...
0  
Lilu 18.03.2016 20:23 [Материал]
почему-то мне сразу стало грустно... а первый порыв был вдохновенен, чтоб поделиться с перспективами таких открытий... biggrin всё-таки я неисправимый романтик и оптимист, как подтверждают сии мои спонтанные порывы, когда ловлю себя на них biggrin
0  
dmv80 18.03.2016 20:27 [Материал]
Так и оставайтесь романтиком без них низя biggrin
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:22 [Материал]
Романтики долго не живут.
Это, как и любое правило, не без исключений, но всё-таки это правило.
0  
dmv80 18.03.2016 21:30 [Материал]
наоборот... добрые и романтики долго живут
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:55 [Материал]
Ага, долго, но коротко.
Не совсем понятно получилось.
Это по аналогии с "Хорошо но плохо."
0  
dmv80 18.03.2016 22:21 [Материал]
время у всех свое и разное... я во уже 3 жизнь живу в этой... а другой и одной не проживет за 80астрономических
0  
Lilu 19.03.2016 10:13 [Материал]
это без таких, как вы, нельзя. Вы вовремя охлаждаете,иначе путь развития был бы зело стремительным, а это уже дисбаланс для вселенной...
всему свой черед.
0  
dmv80 19.03.2016 11:07 [Материал]
За себя не знаю...
за остальное подписываюсь smile
0  
alexandr_k1 19.03.2016 14:13 [Материал]
Только не переохладите смотрите...
Охлаждают тута они...
0  
dmv80 19.03.2016 14:27 [Материал]
cool кто это они cool
0  
alexandr_k1 19.03.2016 20:23 [Материал]
Киборги?... это о них ты так пошутил?
0  
alexandr_k1 19.03.2016 20:24 [Материал]
Киборги... вроде постил уже в этой новости:
https://www.youtube.com/watch?v=1yjjNiu4i3k
0  
dmv80 19.03.2016 21:36 [Материал]
biggrin
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:20 [Материал]
Не будет никаких глобальных перезагрузок и схлапываний.
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:19 [Материал]
Машина времени и телепорты - невозможны.
0  
Dasha 18.03.2016 18:52 [Материал]
Пуанкаре! Приношу извинения! Великий человек!
0  
Lilu 18.03.2016 19:30 [Материал]
Перельман не менее велик :-)
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:18 [Материал]
И я прикольную фамилию знаю: Сеня Зимбель-Штухель-Штольцман БОРЩ.
0  
Dasha 18.03.2016 18:51 [Материал]
А вот я верю в науку и изучаю квантовую физику, много читаю работы Хокинга, Козырева , Пуанкере! Не спешу все отвергать.
Не, ну правда, Мир очень наш не простой!
0  
Lilu 18.03.2016 19:22 [Материал]
да это я над первым предложением этой т.н. научной статьи улыбнулась. smile
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:15 [Материал]
Науку можно только в определённой мере/степени знать.
Верить в науку - невозможно... но у тебя это неплохо получается.
0  
alexandr_k1 18.03.2016 21:16 [Материал]
"Не, ну правда, Мир очень наш не простой!"
Какое вдохновение в оригинальном построении предложения!
0  
Lilu 18.03.2016 18:14 [Материал]
Никто в этом мире не понимает, что такое квантовая механика. Это, пожалуй, самое главное, что нужно знать о ней.(с) biggrin
1-10 11-20
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

ТОП Новостей
Материалов за сегодня нет.
Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии