Биоцентризм. Как жизнь создает Вселенную
Шрифт:
В исходном варианте нашего эксперимента не учитывалась информация о том, какой путь изберет фотон. Теперь мы вносим в эксперимент всего одно изменение – добавляем счетчик совпадений. Он нужен для того, чтобы полярность фотона на детекторе S осталась для нас неизвестной, пока его близнец не попадет в детектор P. Один из близнецов проходит через щели (назовем этот фотон s), а второй просто летит ко второму детектору. Лишь когда оба детектора синхронно регистрируют попадание фотона, мы узнаем, что оба фотона-близнеца завершили свой путь. Только этот факт фиксируется нашим оборудованием. В результате получаем на детекторе S уже знакомый нам интерференционный
Это логично. В данном эксперименте мы не узнаем, через какую именно щель проскальзывает конкретный фотон или электрон, поэтому объекты остаются вероятностными волнами.
Далее начинается самое интересное. Во-первых, мы переустановим четвертьволновые пластинки таким образом, чтобы можно было получить информацию о траектории фотонов, отправившихся по пути S.
Как и ожидалось, интерференционный рисунок исчезает, сменяется одиночной кривой – то есть мы получаем график, соответствующий отдельной частице.
Пока все понятно. Но теперь давайте устраним возможность определения пути фотона s, при этом никак не затрагивая сам фотон. Для этого мы можем поставить поляризующее стекло на пути второго фотона, P. Пластинка не позволит регистрировать совпадения на втором детекторе. Она будет измерять пути лишь некоторых фотонов и фактически деполяризует двойные сигналы. Поскольку счетчик совпадений в данном опыте исключительно важен для получения информации о завершении путей частиц-близнецов, а мы вывели его из строя, весь аппарат стал бесполезен. Теперь мы не можем с его помощью определять, в какую из щелей проскальзывают отдельные фотоны, летящие по пути S, так как не можем сравнивать их с фотонами-близнецами. Мы могли бы зарегистрировать их только при помощи счетчика совпадений, а он уже не работает. Кроме того, еще одно важное уточнение: мы не трогали четвертьволновую пластинку фотона P. Мы всего лишь повлияли на него таким образом, что сознательно лишили себя возможности пользоваться счетчиком совпадений и получать информацию о траектории. Между прочим, новая конструкция все-таки предоставляет нам данные. Прибор регистрирует «попадания», только когда полярность измеряется на детекторе S. При этом счетчик совпадений сообщает, что на детекторе P для фотона-близнеца синхронно была отмечена такая же либо иная полярность. Вот результат.
Снова видим волны. Восстановился интерференционный рисунок. Те физические точки на заднем экране, куда попадают фотоны и электроны, летящие по траектории S, теперь изменились. Но ведь мы ничего не делали с траекториями этих фотонов с момента их вылета из поляризующего кристалла и до попадания в детектор. Мы даже оставили на месте их четвертьволновую пластинку. Мы всего лишь изменили условия наблюдения для фотона-близнеца, находившегося очень далеко, изменили таким образом, что потеряли возможность получения части информации о его пути. Все изменения произошли только в нашем сознании. Как фотоны s могли «узнать», что где-то очень далеко от их траекторий мы поставим еще одно поляризующее стекло? Но в соответствии с квантовой теорией мы получили бы именно такой результат, даже если бы установили «помеху для информации» на другом конце Вселенной.
Кстати, попутно мы убеждаемся, что четвертьволновые пластинки никак не влияют на превращение частиц в волны и на изменение рисунка точек попаданий на экране детектора. Ведь в последнем случае мы получили интерференционный рисунок, даже хотя четвертьволновые пластинки оставались на месте. Судя по всему, дело только в наших знаниях об изменении конфигурации оборудования. Этих знаний достаточно, чтобы повлиять на поведение элементарных частиц.
Да, все это удивительно. Но эксперимент неизменно дает именно такие результаты, сколько бы раз его ни повторяли. По-видимому, именно наблюдатель изменяет физические характеристики «внешних» объектов.
Заканчиваются ли на этом странности? Подождите, мы можем поставить еще более поразительный опыт. Эксперимент, описанный ниже, был впервые проведен
Чтобы проверить, верны ли такие предположения, мы сделаем еще одну вещь. Сначала мы увеличим дистанцию, которую должен преодолеть фотон p до попадания в детектор. Соответственно, у фотона p будет уходить больше времени на преодоление пути. Следовательно, фотоны, идущие по пути S, будут попадать в свой детектор раньше. Но, как ни странно, результаты опыта не изменятся! Когда мы установим четвертьволновые пластинки на пути S, периферийная часть графика исчезнет. Когда же мы установим на пути P деполяризующие окошки и, таким образом, не сможем более измерять совпадения и определять, куда летят s– фотоны, на графике вновь появятся периферийные области. Но как это возможно? Ведь фотоны, двигавшиеся по пути S, уже достигли своей цели. Каждый фотон прошел либо через одну из щелей как частица, либо через две щели сразу как волна. Либо у фотона произошел коллапс волновой функции и он стал частицей, либо этого не произошло. Игра окончена, действие свершилось. Фотоны s уже достигли последнего барьера и были отмечены в детекторе до того, как их фотоны-близнецы p попали в деполяризующее устройство, а мы в результате этого попадания не смогли получать информацию о курсе фотона.
Каким-то образом фотоны «узнавали», сможем ли мы в будущем получать информацию об их траектории. Они «решали» не коллапсировать и не становиться частицами еще до того, как их далекие близнецы попадали в наш деполяризатор. Если мы уберем P– деполяризатор, то фотоны s вдруг снова станут частицами, опять же до того, как фотоны p будут достигать своего детектора и им активировать соответствующий счетчик совпадений. Каким-то образом фотон s узнает, будет ли стираться маркер траектории, хотя ни сам этот фотон, ни его близнец к тому моменту еще не достигли стирающего механизма. Фотон знает, когда он может проявлять интерференционное поведение, когда может запросто оставаться в зыбком квазиреальном состоянии и проскальзывать через обе щели, поскольку ему, по-видимому, известно, что летящий далеко-далеко фотон p в конце концов попадет в деполяризатор, что не позволит нам узнать, по какому пути пошел p.
Не имеет значения, как именно мы построим эксперимент. Наш разум, а также наличие или отсутствие в нем определенных знаний – вот единственный фактор, определяющий, как себя поведут эти кванты света или частицы материи.
Все вышеизложенные факты заставляют задуматься о природе пространства и времени. Насколько реалистичны предположения о том, что фотоны-близнецы манипулируют информацией до ее появления, а также без малейших затрат времени на любых расстояниях, как если бы пространства между ними не существовало?
Все новые и новые наблюдения убедительно подтверждают, что квантовые эффекты зависят от наблюдателя. В прошлом десятилетии американские физики из Национального института стандартов и технологий выполнили эксперимент, суть которого на квантовом уровне можно сравнить с таким гипотетическим явлением в макромире: на огне стоит котел с кипящей водой, но как только мы посмотрим на сосуд – кипение прекращается. «По всей видимости, – говорит Питер Ковеней, исследователь из этого института, – сам акт наблюдения за атомом не позволяет ему меняться». Теоретически, если бы мы достаточно пристально смотрели на атомную бомбу, она бы не взорвалась. На практике для этого потребовалось бы проверять ее атомы раз в миллионнотриллионную долю секунды. Здесь мы затрагиваем еще один эксперимент, подтверждающий теорию о том, что структура физического мира, и в частности мельчайших частиц материи и квантов энергии, подвергается воздействию наблюдателя.