Научно-эзотерические основы мироздания. Жить, чтобы знать. Книга 2
Шрифт:
Влияние приборов на измерения
Но это еще не все проблемы, возникшие в процессе исследования микромира. Ученые установили, что, проводя эксперименты с элементарными частицами, исследователь сам себе мешает собственными действиями. Дело в том, что приборы, в которых мы регистрируем частицы или проводим измерения, по своей природе всегда объекты макроскопические. При точном измерении одной из величин (например, координаты) с помощью соответствующего прибора другая величина (импульс) в результате взаимодействия частицы с прибором претерпевает сильное изменение.
Даже простейший эксперимент
Принцип дополнительности Бора
В результате Нильсом Бором был сформулирован принцип дополнительности, который гласит: «Получение в эксперименте информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к данным».
Объективная реальность зависит от прибора, а в конечном счете – от наблюдателя. И наблюдатель из зрителя становится действующим лицом.
В результате всей этой неопределенности, вероятности и дополнительности Нильс Бор дал так называемую «копенгагенскую» интерпретацию сути квантовой теории: «Раньше было принято считать, что физика описывает Вселенную. Теперь мы знаем, что физика описывает лишь то, что мы можем сказать о Вселенной» [11].
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что «копенгагенизм» постулирует Вселенную, которая магически создается человеческой мыслью.
«Копенгагинистами» назывались сторонники Н. Бора, которые считали, что в основе природы лежит неопределенность (индетерминизм), а обсуждаемая особенность квантовой теории есть адекватное отображение этого мира. Именно этой точки зрения придерживались Бор, Гейзенберг, Борн, Дирак, Паули и многие другие.
Но существовало и другое мнение, а именно: в основе природы лежит какая-то разновидность детерминизма (определенности), например, статистического характера в духе скрытых параметров, которая пока ускользает из поля зрения исследователей. Такой точки зрения придерживались Планк, Эйнштейн, Де Бройль, Шредингер. Лоренц, которые с самого начала отвергали «копенгагенизм», настаивая на том, что в конце концов будет найден способ утвердить «реальность» даже в квантовом мире [12].
Сторонники детерминизма были против подобной точки зрения. Шредингер предложил интересный объект мысленного эксперимента, которым хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.
В 1935 году немецкий журнал «Естественные науки» опубликовал оригинальную статью о «квантовой запутанности», объект исследований которой получил всемирно известное название «кот Шредингера» [13].
Кот Шредингера
В закрытый ящик помещен кот. В ящике есть механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадется за один час, составляет 50 %. Если ядро распадается, это приведет механизм в действие: он разобьет емкость с ядовитым газом, и кот умрет. Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Возникла суперпозиция (наложение) двух разных состояний. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мертв» или «ядро не распалось, кот жив».
Вопрос стоит так: когда система перестает существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента Шредингера – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мертвым, либо остается живым, но перестает быть смешением того и другого.
Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мертвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), это означает, что это верно и для атомного ядра. Оно обязательно будет либо распавшимся, либо не распавшимся. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мертвым котом, а в другой – наблюдатель смотрит на живого кота.
Копенгагенисты объяснили эту ситуацию следующим образом. По их мнению, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мертвый кот» и «не распавшееся ядро, живой кот». А когда ящик открывают, происходит коллапс волновой функции одного из вариантов. То есть система перестает быть суперпозицией состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Возникла мысль о том, что на выбор той или иной позиции из нескольких возможных влияет сознание наблюдателя.
Окончательного единства среди физиков по этому вопросу достигнуто не было.
Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шредингера, моя рука тянется за ружьем!» Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчеркивает роль наблюдателя безосновательно.
Друг Вигнера
Теперь давайте взглянем на ситуацию глазами другого физика, находящегося за пределами лаборатории.
Физиком Юджином Вигнером, лауреатом Нобелевской премии по физике 1963 года, был рассмотрен парадокс, получивший название «друг Вигнера».
В эксперимент с котом он ввел категорию друзей.
Предположим, что Эрвин, друг Вигнера, находящийся в лаборатории, открыл коробку и обнаружил, что кот жив.
Эрвин «произвел измерение», и с точки зрения квантовой механики его следует включить в рассматриваемую систему «кот – устройство – исследователь».
Действительно, на более конкретном уровне Эрвин состоит из молекул, атомов и частиц (они же волны), которые подчиняются квантовым законам. Поэтому ему (Эрвину) соответствует некий вектор состояния.