Обяснение на квантовата физика. Квантова физика и реалност. Кое е по-реално - съзнанието или материята

Ajudeik Fleck, полският епистемолог и микробиолог, който вдъхновява Томас Кун да въведе концепцията за „парадигма“, отбелязва, че когато начинаещите студенти за първи път погледнат препаратите под микроскоп, първо се провалят. Те просто не виждат какво лежи върху предметното стъкло.

От друга страна, те често виждат това, което го няма. Как е възможно? Отговорът е прост: факт е, че възприятието - особено неговите сложни форми - изисква обучение и развитие. След известно време всички ученици виждат какво има върху предметното стъкло.

Квантовата физика

Предполагам, че не греша
ако кажа, че квантовата механика
никой не разбира.

— Ричард Файнман, Нобелова награда по физика за 1965 г. за развитието на квантовата електродинамика.

Този, който не беше шокиран
когато за първи път се запознахме с квантовата теория,
явно просто не разбра.
— Нилс Бор, носител на Нобелова награда за 1922 г. за работата си върху структурата на атома.

От една страна, тази теория е пълна с парадокси, загадки и объркване в термините. От друга страна, нямаме възможност да го отхвърлим или пренебрегнем, тъй като на практика той се е доказал като най-надеждното средство за прогнозиране на поведението на физическите системи.

— Дейвид Албърт, д-р

Ако носителите на Нобелова награда по физика не разбират квантовата теория, на какво можем да се надяваме? Какво да направите, ако реалността почука на вратата ви и ви каже нещо напълно неразбираемо, зашеметяващо, озадачаващо? Как реагирате, как продължавате да живеете, какви опции виждате пред вас - всичко това говори много за вас, но ще обсъдим това в следващата глава. А сега нека поговорим за електрони, фотони, кварки, а също и как такъв малък обект (ако изобщо е обект) може да бъде толкова неразбираем и в същото време способен да разкъса нашия често перфектно организиран и толкова разбираем свят.

На границата между познатото и непознатото

Класическата Нютонова физика се основава на наблюдението на плътни обекти, които са ни познати от ежедневния опит, от падащи ябълки до орбитиращи планети. През вековете неговите закони са били многократно проверявани, потвърждавани и разширявани. Те са съвсем разбираеми и позволяват да се предвиди добре поведението на физическите обекти, както се вижда от постиженията на индустриалната революция. Но в края на 19 век, когато физиците започнаха да разработват инструменти за изследване на най-малките съставни части на материята, те бяха объркани: Нютоновата физика вече не работи! Тя не можеше нито да обясни, нито да предскаже резултатите от техните експерименти.

През следващите сто години се разработи изцяло ново описание на света на малките частици. Известно като квантова механика, квантова физика или просто квантова теория, това ново знание не изместваНютонова физика, която все още перфектно описва големи, макроскопични обекти. Новата наука обаче смело върви там, където физиката на Нютон е блокирана: в субатомния свят.

„Нашата вселена е много странна", казва д-р Стюарт Хамероф. „Очевидно има два набора от закони, които я управляват. Нашият ежедневен, „класически“ свят, светът на нашите обичайни пространствени и времеви мащаби, е описан от Нютоновите закони за движение, формулирани преди стотици години. Въпреки това, когато преминем към обекти на атомно ниво, влиза в действие напълно различен набор от закони. Това са квантови закони."

Факти или измислица?

Последиците от квантовата теория са стряскащи (ще разгледаме по-подробно петте големи шока по-долу) и напомнят на научната фантастика: една частица може да бъде на две или повече места едновременно! (Един от последните експерименти показа, че една частица може да бъде на три хиляди места едновременно!) Един и същи обект може да изглежда като частица, легализирана на едно място, или като вълна, разпространяваща се в пространството и времето.

Айнщайн твърди, че нищо не може да пътува по-бързо от светлината, но квантовата физика показва, че субатомните частици обменят информация. моментално, през всяко разстояние в пространството.

Характеризира се класическата физика детерминизъм: като се има предвид определен набор от начални условия (като координатите и скоростта на даден обект), можем да определим къде точно ще се движи. Квантовата физика вероятностен: ние никогание не знаем точно как ще се държи даден обект.

класическа физика механистичен: основава се на предположението, че само чрез разбирането на отделни части е възможно да се разбере цялото. Нова физика холистичен: изобразява Вселената като цяло, чиито части са свързани помежду си и си влияят.

И, може би най-важното, квантовата физика изтри ясната картезианска граница между субект и обект, наблюдател и наблюдавано, която доминираше науката в продължение на 400 години.

В квантовата физика, наблюдателят засягакъм наблюдавания обект. Няма изолирани наблюдатели на механичната Вселена – всички и всичко участвавъв Вселената. (Тази точка е толкова важна, че ще й посветим отделна глава).

Терминът "квант" е използван за първи път в науката от немския учен Макс Планк през 1900 г. Тази латинска дума означава "количество", но сега се използва за обозначаване на най-малкото количество материя или енергия.

Една от най-дълбоките философски разлики между класическата механика
и квантовата механика се крие във факта, че класическата механика от самата си основа до върха е изградена върху идеята, която, както сега знаем, е
нищо повече от фантазия. Това е идеята за възможността за пасивно наблюдение ... И квантовата механика решително опроверга тази идея.

— Дейвид Албърт, д-р

Шок №1 - Празно пространство

Да започнем с нещо познато на повечето от нас. Една от първите пукнатини в изграждането на Нютоновата физика беше откритието, че атомите - предполагаемите твърди частици, които изграждат Вселената - са съставени предимно от празно пространство. Колко празно? Ако увеличим ядрото на водороден атом до размера на баскетболна топка, тогава електронът, който се върти около него, ще бъде на разстояние от тридесет километра, а между тях - Нищо. Така че, докато се оглеждате наоколо, не забравяйте, че реалността всъщност е малки точици материя, заобиколени от празнота.

Обаче не съвсем така. Тази предполагаема "празнота" изобщо не е празна: тя съдържа колосално количество фина, но изключително мощна енергия. Знаем, че енергийната плътност се увеличава, докато се придвижваме към все по-фини нива на реалността (например ядрената енергия е милион пъти по-мощна от химическата енергия). Сега учените твърдят, че един кубичен сантиметър празно пространство съдържа повече енергия, отколкото материя в цялата позната вселена. Въпреки че учените не могат да измерят тази енергия директно, те могат да видят резултатите от това колосално море от енергия. Заинтригуван? Попитайте какво представляват "силите на Ван дер Ваалс" и "ефектът на Казимир".

Надолу по частицата заешка дупка
Когато Шрьодингер формулира своето вълново уравнение, Хайзенберг решава същия проблем, използвайки това, което тогава беше напреднала „матрична математика“. Неговите изчисления обаче се оказаха твърде неразбираеми, те не корелираха по никакъв начин с ежедневния опит и с такива обикновени езикови думи като „вълна“, така че уравнението „вълна“ получи предпочитание пред „матричните трансформации“. Всичко това обаче са само аналогии.

Светът се държи точно както си мислех, когато бях малък. Какво може да се каже за едно малко момче с неговите мечти и фантазии? Че е в плен на илюзии? Може би. Подозрително е обаче, че в квантовата механика има не по-малко магия. Въпросът е: къде е границата между фантастичния и нестабилен квантов свят и света на големите обекти, който ни изглежда толкова солиден? Откакто бях тийнейджър, се чудех дали съм направен от субатомни частици, които могат да правят най-фантастичните неща, може би и аз мога да правя фантастични неща?

— Марк

Шок номер 2 - частица, вълна или вълнова частица?

Не само, че елементарните частици са разделени от огромни „пространства“, но докато навлизат все по-дълбоко и по-дълбоко в атома, учените са открили, че субатомните частици (от които се състои атомът) не са твърди тела. Очевидно те имат двойнствена природа. В зависимост от това как ги наблюдавате, те се държат или като частици, или като вълни. Частиците са отделни твърди обекти, които имат определено положение в пространството. Вълните, от друга страна, не са твърди обекти и не са локализирани в пространството, а се разпространяват в него (например звукови вълни, вълни върху вода).

Като вълна, електронът или фотонът (частица светлина) няма точна позиция в пространството, но съществува като "поле на вероятностите". Като частица, полето на вероятността се свива (или "колабира") в твърд обект, чиято позиция във времето и пространството може да бъде определена.

Колкото и изненадващо да изглежда, състоянието на частицата зависи от самия акт на измерване или наблюдение. Неизмерен и ненаблюдаем електрон се държи като вълна. Струва си да го подложите на наблюдение в лабораторията и той се "свива" в частица, чиято позиция може да бъде локализирана.

Как може нещо да бъде едновременно твърда частица и мека течна вълна? Може би този парадокс може да бъде разрешен, като си припомним това, за което говорихме по-горе: елементарни частици държа секато вълни или като частици. Но "вълна" е само аналогия. Като "частицата" - просто аналогия от познатия ни свят. Идеята за вълновите свойства на частиците се разви в квантовата теория благодарение на Ервин Шрьодингер, който в известното си "вълново уравнение" математически описа вероятностите за вълновите свойства на частица дори преди те да бъдат наблюдавани.

За да подчертаят, че всъщност не знаят с какво си имат работа и никога преди не са виждали нещо подобно, някои физици решиха да нарекат това явление „вълнова частица“.

Докато субатомен обект е във вълново състояние, е невъзможно да се определи какво ще стане, когато бъде наблюдаван и се локализира в пространството. Съществува в състояние на „множество възможности“, наречено суперпозиция. Това е като хвърляне на монета в тъмна стая. От математическа гледна точка, дори след като падне на масата, не можем да определим дали е ударил глави или опашки. Но веднага щом светлината светне, ние свиваме („свиваме“) суперпозицията и монетата става или глави, или опашки. Наблюдавайки вълната, ние - точно както включваме светлината в горния пример - свиваме квантовата суперпозиция и частицата се оказва в "класическо" състояние, което може да бъде измерено.

Шок #3 - Квантови скокове и вероятност

Когато изучават атома, учените откриват, че напускайки орбитата си около атомното ядро, електронът се движи в пространството по различен начин от обикновените обекти - той се движи моментално. С други думи, изчезва от едно място, от една орбита, за да се появи в друга орбита. Това явление е наречено квантов скок.

Освен това се оказа, че е невъзможно да се определи точно къде ще се появи електрон или кога ще направи скок. Максимумът, който може да се направи, е да се посочи вероятността за ново местоположение на електрона (вълновото уравнение на Шрьодингер). „Реалността, каквато я познаваме, се пресъздава всеки момент от цял ​​океан от възможности“, казва д-р Сатиновер, „Но най-мистериозното нещо е, че факторът, който ще определи коя възможност от този океан се реализира, не принадлежи към физическата вселена. Няма процес, който да определя това."

Често се формулира по следния начин: квантовите събития са единствените наистина случайни събития във Вселената.

Шок #4 - Принципът на несигурността

В класическата физика всички характеристики на даден обект, включително неговата позиция и скорост, могат да бъдат измерени с точност, която е ограничена само от технологичните възможности на експериментатора. Но на квантово ниво, чрез измерване на един индикатор, като скоростта, не можете едновременно да получите точните стойности на други индикатори, като координати. Ако знаете къде е даден обект, не можете да знаете колко бързо се движи. Ако знаете колко бързо се движи, не знаете къде е. И колкото и точна и модерна да е вашата апаратура, не е възможно да погледнете отвъд това було.

Принципът на неопределеността е формулиран от Вернер Хайзенберг, един от пионерите на квантовата физика. Този принцип гласи, че колкото и да се опитвате, не можете да измерите точно скоростта и позицията на квантов обект едновременно. Колкото повече се фокусираме върху един от тези показатели, толкова по-несигурен става другият.

Шок #5 - Нелокалност, EPR, теорема на Бел и квантовият парадокс

Алберт Айнщайн не харесваше квантовата физика (меко казано). Ето едно от неговите твърдения за вероятностния характер на квантовите процеси: „Бог не играе на зарове с Вселената“. На което Нилс Бор отговори: „И ти не казваш на Бог какво да прави!“

В опит да опровергаят квантовата механика, Айнщайн, Подолски и Розен (EPR) предлагат мисловен експеримент през 1935 г., за да покажат колко нелепа е новата теория. Те доста умело си поиграха с едно от заключенията на квантовата механика, на което други учени не обърнаха внимание: ако провокирате образуването на две частици едновременно, те ще бъдат директно свързани една с друга или ще бъдат в състояние на суперпозиция. Ако след това ги изстреляме в противоположните краища на Вселената и след известно време по някакъв начин променим състоянието на една от частиците, втората частица също незабавно ще се промени, за да стигне до същото състояние. Мигновено!

Тази идея изглеждаше толкова абсурдна, че Айнщайн нарече подобно явление „призрачно действие от разстояние“. Според теорията на относителността нищо не може да пътува по-бързо от светлината. И тук скоростта на обмен на информация е безкрайна! Освен това идеята, че един електрон може да последва съдбата на друг, намиращ се на другия край на Вселената, просто противоречи на общоприетите представи за реалността, основани на здравия разум.

Тогава през 1964 г. Джон Бел предложи теорема, която гласи, че предположението EPR справедливо!Точно така се случват нещата и идеята, че обектите са локални – тоест съществуват само в една точка на пространството – е погрешна. Всичко в света е неместно. Елементарните частици са тясно свързани една с друга на някакво ниво. извън времето и пространството.

През годините, изминали от публикуването на теоремата на Бел, неговите идеи са многократно потвърждавани в лабораторията. Опитайте се да го вземете в ума си за момент. Времето и пространството, най-фундаменталните характеристики на света, в който живеем, по някакъв начин са заменени в квантовата теория от идеята, че всички обекти винаги са свързани помежду си. Неслучайно Айнщайн смята, че подобно заключение ще доведе до смъртта на квантовата механика. - просто е безсмислено.

Въпреки това е очевидно, че това явление принадлежи към действащите закони на Вселената. Всъщност Шрьодингер веднъж каза, че тясната връзка между обектите е не един отинтересни аспекти на квантовата физика, но най-важнитеаспект. През 1975 г. теоретичният физик Хенри Стап нарече теоремата на Бел "най-дълбокото откритие в науката". Забележка: той каза в науката, не във физиката.

Въпросът ми не е защо квантовата физика е толкова интересна?, а защо ТОЛКОВА МНОГО ХОРА се интересуват от квантовата физика? То подкопава самите основи на нашето разбиране за света. Тя твърди, че най-очевидните неща, които ЗНАЕМ със сигурност, просто не са верни. И въпреки това е очаровала милиони хора, които дори „нямат научна жилка“.

Почти подлудих Марк и Уил, като попитах „Защо, по дяволите, трябва да правя това хиляди пъти на ден? Какво общо има това с мен? Защо трябва да се интересувам от този идиотски свят на кванти - няма ли достатъчно идиотизъм в моя собствен свят? Все още не съм сигурен, че разбирам всичко това. Но д-р Фред Алън Улф веднъж ми каза: „Ако мислиш, че разбираш всичко, значи изобщо не си чул какво ти е казано!“ Това, което научихме от изследването на цялата тази квантова лудост, е да се наслаждаваме на хаоса и да приемаме неизвестното, защото от него се раждат наистина страхотни преживявания!

Какъв е звукът от колапс на един електрон?

Квантова физика и мистика

Лесно се виждат допирните точки между физиката и мистиката. Обектите са разделени в пространството, но са тясно свързани един с друг (нелокално); електроните се движат от точка А до точка Б, но не преминават между тези точки; материята е (от математическа гледна точка) вълнова функция, която колабира (т.е. започва да съществува в пространството) само когато бъде измерена.

За мистиците не е трудно да приемат всички тези идеи, повечето от които са много по-стари от ускорителите на частици. Много от основателите на квантовата механика са се интересували сериозно от духовни въпроси. Нилс Бор използва символа Ин-Ян в личния си герб; Дейвид Бом имаше дълги дискусии с индийския мъдрец Кришнамурти; Ервин Шрьонгер изнесе лекции върху Упанишадите.

Но служи ли квантовата физика доказателствомистичен мироглед? Попитайте физиците за това и ще получите пълен набор от отговори. Ако зададете този въпрос на парти на физици и започнете твърдо да защитавате някоя позиция, това е доста вероятно(в края на краищата вероятността играе важна роля в квантовата теория), че ще започне битка.

С изключение на заклетите материалисти, повечето учени са съгласни, че все още сме на етапа на аналогиите. Паралелите са твърде ясни, за да бъдат игнорирани. Както квантовата физика, така и дзен са склонни да възприемат парадоксален възглед за света. Както каза вече споменатият от нас д-р Радин: „Въпреки това, предложии различен поглед към света: показваквантова механика".

Въпросите за това какво причинява колапса на вълновата функция и дали квантовите събития наистина са случайни досега не са получили отговор. Разбира се, бихме искали да създадем наистина единна концепция за реалността, която със сигурност ще включва и нас самите, но не можем да не се вслушаме в предупреждението на съвременния философ Кен Уилбър:

Работата на тези учени - Бом, Прибрам, Уилър и други - е твърде важна, за да бъде натежавана от необузданите разсъждения на мистиците. А мистицизмът е твърде дълбок, за да бъде обвързан с този или онзи етап от научното теоретизиране. Нека се ценят един друг и нека техният диалог и обмен на идеи никога не спират.

Така, като критикувам някои аспекти на новата парадигма, аз не се стремя да охладя интереса към по-нататъшното й развитие. Просто призовавам за яснота и прецизност в представянето на всички тези въпроси, които между другото са изключително сложни.

Имаме милиарди генетични животи зад гърба си, които са ни дали това съвършено генетично тяло и съвършен генетичен мозък. Необходими са били хиляди и хиляди години, за да се развият до такова ниво, че вие ​​и аз да можем да водим тези разговори за абстрактното. Ако ни е дадено да се въплътим в най-голямата еволюционна машина, която някога е съществувала - в нашите тела, които имат човешка
мозък означава, че сме спечелили правото да задаваме въпроси „ами ако...“.

— Рапа

заключения

Изводи? Да, ти се шегуваш! Ако имате някакви открития, моля, споделете с нас. Но във всеки случай, добре дошли в света на абстрактната мисъл, пълен със спорове, гатанки, задачи и откровения. Наука, мистицизъм, парадигми, реалност - само вижте колко широк е обхватът на човешките изследвания, открития и дебати!

Вижте как човешкият ум изследва този удивителен свят, в който случайно живеем.

AT тованашето истинско величие.

Помисли за това...

- Припомнете си пример от живота си, когато сте се убедили от опит в действието на Нютоновата физика.

— Нютоновата физика дефинира ли вашата парадигма досега?

— Когато научихте за нестабилния фантастичен квантов свят, промени ли се вашата парадигма? Ако е така, как?

Готови ли сте да отидете отвъд познатото?

— Припомнете си пример за квантовия ефект във вашия живот.

- Кой или какъв е "наблюдателят", който определя природата и местоположението на "частицата"?

Въпреки звучността и мистерията на днешната тема, ние ще се опитаме да разкажем какво изучава квантовата физика с прости думи, какви раздели на квантовата физика имат място да бъдат и защо по принцип е необходима квантовата физика.

Предлаганият по-долу материал е достъпен за разбиране от всеки.

Преди да разказваме какво изучава квантовата физика, би било редно да си припомним как започна всичко...

До средата на 19-ти век човечеството се е захванало с изучаването на проблеми, които не могат да бъдат решени с помощта на апарата на класическата физика.

Редица явления изглеждаха "странни". На някои въпроси изобщо не беше отговорено.

През 1850 г. Уилям Хамилтън, вярвайки, че класическата механика не е в състояние да опише точно движението на светлинните лъчи, предлага своя собствена теория, която влезе в историята на науката под името на формализма на Хамилтън-Якоби, който се основава на постулата на вълновата теория на светлината.

През 1885 г., след спор с приятел, швейцарският физик Йохан Балмер извежда емпирично формула, която прави възможно изчисляването на дължините на вълните на спектралните линии с много висока точност.

По това време Балмър не можа да обясни причините за разкритите модели.

През 1895 г. Вилхелм Рьонтген, докато изучава катодните лъчи, открива лъчение, което той нарича рентгенови лъчи (по-късно преименувани на лъчи), което се характеризира с мощен проникващ характер.

Година по-късно, през 1896 г., Анри Бекерел, изучавайки уранови соли, открива спонтанно излъчване с подобни свойства. Новото явление беше наречено радиоактивност.

През 1899 г. е доказана вълновата природа на рентгеновите лъчи.

Снимка 1. Основателите на квантовата физика Макс Планк, Ервин Шрьодингер, Нилс Бор

1901 г. е белязана от появата на първия планетарен модел на атома, предложен от Жан Перин. Уви, самият учен изостави тази теория, без да намери потвърждение за нея от гледна точка на теорията на електродинамиката.

Две години по-късно учен от Япония, Хантаро Нагаока, предложи друг планетарен модел на атома, в центъра на който трябваше да има положително заредена частица, около която електроните ще обикалят по орбити.

Тази теория обаче не взема предвид излъчването, излъчвано от електрони, и следователно не може, например, да обясни теорията на спектралните линии.

Размишлявайки върху структурата на атома, през 1904 г. Джоузеф Томсън е първият, който тълкува понятието валентност от физическа гледна точка.

Годината на раждане на квантовата физика може би може да бъде призната за 1900 г., свързвайки с нея речта на Макс Планк на среща на немската физика.

Планк беше този, който предложи теория, която обедини много различни досега физически понятия, формули и теории, включително константата на Болцман, свързваща енергията и температурата, числото на Авогадро, закона за изместване на Виен, заряда на електрона, радиационния закон на Болцман...

Той също така въвежда понятието квант на действие (вторият - след константата на Болцман - основната константа).

По-нататъшното развитие на квантовата физика е пряко свързано с имената на Хендрик Лоренц, Алберт Айнщайн, Ернст Ръдърфорд, Арнолд Зомерфелд, Макс Борн, Нилс Бор, Ервин Шрьодингер, Луис де Бройл, Вернер Хайзенберг, Волфганг Паули, Пол Дирак, Енрико Ферми и др. много други забележителни учени, творили през първата половина на 20 век.

Учените успяха да разберат природата на елементарните частици с безпрецедентна дълбочина, да изучат взаимодействията на частиците и полетата, да разкрият кварковата природа на материята, да изведат вълновата функция, да обяснят основните понятия за дискретност (квантуване) и дуалност вълна-частица.

Квантовата теория, като никоя друга, доближи човечеството до разбирането на основните закони на Вселената, замени обичайните концепции с по-точни и ни накара да преосмислим огромен брой физически модели.

Какво изучава квантовата физика?

Квантовата физика описва свойствата на материята на ниво микро-феномени, изследвайки законите на движение на микро-обектите (квантовите обекти).

Предметът на квантовата физикаса квантови обекти с размери 10 −8 cm или по-малко. То:

• молекули,
• атоми,
• атомни ядра,
• елементарни частици.

Основните характеристики на микрообектите са масата на покой и електрическият заряд. Масата на един електрон (me) е 9,1 10 −28 g.

За сравнение, масата на мюона е 207 me, на неутрона е 1839 me, а на протона е 1836 me.

Някои частици изобщо нямат маса на покой (неутрино, фотон). Масата им е 0 me.

Електрическият заряд на всеки микрообект е кратен на заряда на електрона, равен на 1,6 · 10 −19 C. Наред със заредените съществуват и неутрални микрообекти, чийто заряд е равен на нула.

Снимка 2. Квантовата физика е принудена да преразгледа традиционните възгледи за концепциите за вълни, полета и частици

Електрическият заряд на сложен микрообект е равен на алгебричната сума от зарядите на съставните му частици.

Сред свойствата на микрообектите е завъртане(буквално преведено от английски - "да се върти").

Прието е да се тълкува като ъглов момент на квантов обект, който не зависи от външни условия.

На гърба е трудно да се намери адекватно изображение в реалния свят. Не може да бъде представен като въртящ се връх поради квантовата си природа. Класическата физика не може да опише този обект.

Наличието на спин влияе върху поведението на микрообектите.

Наличието на спин въвежда съществени особености в поведението на обектите в микрокосмоса, повечето от които - нестабилни обекти - спонтанно се разпадат, превръщайки се в други квантови обекти.

Стабилните микрообекти, които включват неутрино, електрони, фотони, протони, както и атоми и молекули, могат да се разпадат само под въздействието на мощна енергия.

Квантовата физика напълно поглъща класическата физика, считайки я за свой граничен случай.

Всъщност квантовата физика е - в широк смисъл - съвременна физика.

Това, което квантовата физика описва в микрокосмоса, не може да бъде възприето. Поради това много разпоредби на квантовата физика са трудни за представяне, за разлика от обектите, описани от класическата физика.

Въпреки това новите теории направиха възможно промяната на представите ни за вълни и частици, за динамично и вероятностно описание, за непрекъснато и дискретно.

Квантовата физика не е просто новомодна теория.

Това е теория, която успя да предскаже и обясни невероятен брой явления - от процеси, протичащи в атомните ядра, до макроскопични ефекти в космоса.

Квантовата физика – за разлика от класическата физика – изучава материята на фундаментално ниво, като дава тълкувания на феномените от заобикалящата ни реалност, които традиционната физика не е в състояние да даде (например защо атомите остават стабилни или дали елементарните частици наистина са елементарни).

Квантовата теория ни дава възможност да опишем света по-точно, отколкото се е приемало преди възникването му.

Значението на квантовата физика

Теоретичните разработки, съставляващи същността на квантовата физика, са приложими за изследване както на невъобразимо огромни космически обекти, така и на изключително малки елементарни частици.

квантова електродинамикани потапя в света на фотоните и електроните, фокусирайки се върху изследването на взаимодействията между тях.

Квантова теория на кондензираната материязадълбочава знанията ни за свръхфлуиди, магнити, течни кристали, аморфни тела, кристали и полимери.

Снимка 3. Квантовата физика е дала на човечеството много по-точно описание на света около нас

Научните изследвания през последните десетилетия са фокусирани върху изучаването на кварковата структура на елементарните частици в рамките на независим клон на квантовата физика - квантова хромодинамика.

Нерелативистка квантова механика(този, който е извън обхвата на теорията на относителността на Айнщайн) изучава микроскопични обекти, движещи се с относително ниска скорост (по-малко от), свойствата на молекулите и атомите, тяхната структура.

квантова оптиказанимава се с научно изследване на фактите, свързани с проявата на квантовите свойства на светлината (фотохимични процеси, термично и стимулирано лъчение, фотоелектричен ефект).

квантова теория на полетое обединяващ раздел, който включва идеите на теорията на относителността и квантовата механика.

Научните теории, разработени в рамките на квантовата физика, дадоха мощен тласък на развитието на квантовата електроника, технологиите, квантовата теория на твърдите тела, материалознанието и квантовата химия.

Без появата и развитието на посочените клонове на знанието би било невъзможно създаването на космически кораби, атомни ледоразбивачи, мобилни комуникации и много други полезни изобретения.

Нов експеримент може да хвърли светлина върху изненадващата скрита механика на квантовите суперпозиции.

Суперпозиция- концепцията, че малките обекти могат да съществуват на няколко места или състояния едновременно - е крайъгълният камък на квантовата физика. Нов експеримент се опитва да хвърли светлина върху този мистериозен феномен.

Основният въпрос в квантовата механика, на който никой не знае отговора: какво всъщност се случва в суперпозиция – вид състояние, в което частиците са на две или повече места или състояния едновременно? Група изследователи от Израел и Япония предложиха експеримент, който най-накрая ще ни позволи да разберем нещо точно за природата на този мистериозен феномен.

Техният експеримент, който изследователите казват, че може да бъде направен в рамките на месеци, трябва да позволи на учените да разберат къде даден обект - в конкретния случай, частица светлина, наречена фотон - всъщност се намира, когато е в суперпозиция. И изследователите прогнозират, че отговорът ще бъде още по-странен и по-шокиращ от „две места едновременно“.

Класически пример за суперпозиция включва изстрелване на фотони през два успоредни процепа в бариера. Един от фундаменталните аспекти на квантовата механика е, че малките частици могат да се държат като вълни, така че тези, които преминават през един процеп, "пречат" на тези, които преминават през друг, техните вълнообразни вълни, увеличаващи се или променящи се взаимно, създавайки характерна структура на детектора. екран. Странното обаче е, че тази намеса се получава дори ако само една частица се изстреля наведнъж. Изглежда, че частицата преминава през двата процепа едновременно. Това е суперпозицията.

И това е много странно: измерването през кой процеп преминава частица неизменно показва, че тя преминава само през един процеп и в този случай вълновата интерференция („квантова“, ако искате) изчезва. Самият акт на измерване изглежда "унищожава" суперпозицията. " Знаем, че нещо странно се случва в наслагванетоказва физикът Авшалом Елицер от Израелския институт за напреднали изследвания. „Но не можете да го измерите. Това е, което прави квантовата механика толкова мистериозна.

В продължение на десетилетия изследователите са в застой в тази очевидна задънена улица. Те не могат да кажат точно какво е суперпозиция, без да я наблюдават; но ако се опитат да го погледнат, то ще изчезне. Едно възможно решение, разработено от бившия наставник на Елицур, израелския физик Якир Ахаронов от университета Чапман и неговите сътрудници, предлага начин да научите нещо за квантовите частици преди измерване. Подходът на Аарон се нарича формализъм с две състояния (TSVF) на квантовата механика и постулатите на квантовите събития в известен смисъл се определят от квантовите състояния не само в миналото, но и в бъдещето. Тоест TSVF приема, че квантовата механика работи по един и същи начин както напред, така и назад във времето. От тази гледна точка изглежда, че причините могат да се разпространяват назад във времето, появявайки се след последствията.

Но тази странна концепция не трябва да се приема буквално. Най-вероятно в TSVF може да се получи ретроспективно знание за случилото се в квантовата система: вместо просто да измерва къде завършва частицата, изследователят избира конкретно място, където да търси. Това се нарича последваща селекция и предоставя повече информация от всеки безусловен изглед на резултатите. Това се дължи на факта, че състоянието на частицата във всеки момент се оценява ретроспективно в светлината на цялата й история до измерването, включително измерването. Оказва се, че изследователят - просто като избере конкретен резултат за търсене - след това стига до заключението, че резултатът трябва да се появи. Това е малко като да включите телевизора в момента, в който трябва да се излъчи любимата ви програма, но самото ви действие кара тази програма да се излъчи точно в този момент. „Общоприето е, че TSVF е математически еквивалентен на стандартната квантова механика“, казва Дейвид Уолъс, философ на науката в Университета на Южна Калифорния, който специализира в интерпретацията на квантовата механика. „Но това води до това, че някои неща не се виждат по различен начин.“

Вземете, например, вариант на двусекундния експеримент, разработен от Ахаронов и сътрудника Лев Вайдман през 2003 г., който те интерпретират с помощта на TSVF. Двойката описва (но не е изградила) оптична система, в която един фотон действа като "затвор", който затваря процепа, карайки друг "сондиращ" фотон да се приближи до процепа, за да бъде отразен, както се е появил. След измерване на тестовия фотон, както е показано от Ахаронов и Вайдман, може да се забележи снимка на затвора в суперпозиция, която едновременно затваря (или дори произволно много) процепи едновременно. С други думи, този мисловен експеримент на теория би позволил безопасно да се каже, че фотонът на вратата е и „тук“, и „там“ едновременно. Въпреки че тази ситуация изглежда парадоксална от нашия ежедневен опит, това е един добре проучен аспект на така наречените „нелокални“ свойства на квантовите частици, където цялата представа за добре дефинирана позиция в пространството се разтваря.

През 2016 г. физиците Ryo Okamoto и Shigeki Takeuchi от университета в Киото експериментално потвърдиха прогнозите на Aharonov и Weidman, използвайки верига със светлинно насочване, в която фотографията на затвора се създава с помощта на квантов рутер, устройство, което позволява на един фотон да контролира маршрута на друг. „Това беше новаторски експеримент, който ни позволи да установим едновременната позиция на частица на две места“, казва колегата на Елицур Елиаху Коен от Университета на Отава в Онтарио.

Сега Елицур и Коен се обединиха с Окамото и Такеучи, за да измислят още по-умопомрачителен експеримент. Те вярват, че това ще позволи на изследователите да знаят със сигурност повече за местоположението на частица в суперпозиция в последователност от различни точки във времето, преди да бъдат направени каквито и да било действителни измервания.

Този път пътят на фотона на сондата ще бъде разделен на три части от огледала. По всеки от тези пътища той може да взаимодейства с фотона на вратата в суперпозиция. Тези взаимодействия могат да се разглеждат като извършвани в кутии, означени с A, B и C, всяка от които е разположена по протежение на всеки от трите възможни фотонни пътя. Като се вземе предвид самонамесата на фотона на сондата, ще бъде възможно ретроспективно да се заключи със сигурност, че частицата на вратата е била в дадена кутия в определен момент.

Експериментът е проектиран по такъв начин, че фотонът на сондата да може да покаже смущения само в случай на взаимодействие с фотона на вратата в определена последователност от места и времена: а именно, ако фотонът на вратата е бил в двата блока A и C в даден момент (t1), след това в по-късен момент (t2) - само при C и дори по-късно (t3) - както при B, така и при C. По този начин намесата в сондиращия фотон би била крайната индикация, че фотонът на вратата наистина преминава през тази странна последователност от явления сред кутиите по различно време е идеята на Елицур, Коен и Ахаронов, които предложиха миналата година една частица да преминава едновременно през три кутии. „Харесва ми как тази статия задава въпроси за това какво се случва по отношение на цели истории, а не моментни състояния“, казва физикът Кен Уортън от държавния университет в Сан Хосе, който не участва в новия проект. „Говоренето за „състояния“ е старо широко разпространено пристрастие, докато пълните истории обикновено са много по-богати и по-интересни.“

Това е точно това, до което Elitzur твърди, че новият експеримент TSVF дава достъп. Очевидното изчезване на частици на едно място в даден момент - и повторното им появяване на други места и времена - предполага нова и необичайна визия за основните процеси, свързани с нелокалното съществуване на квантовите частици. Благодарение на обектива на TSVF, казва Елицур, това блестящо, постоянно променящо се съществуване може да се разбере като поредица от събития, в които присъствието на частица на едно място по някакъв начин е „отменено“ от нейната собствена „противоположна страна“ на същото място . Той сравнява това с концепция, въведена от британския физик Пол Дирак през 20-те години на миналия век, който твърди, че частиците имат античастици и ако се съберат заедно, частицата и античастицата могат да се унищожат взаимно. Тази картина първоначално изглеждаше просто начин на говорене, но скоро доведе до откриването на антиматерията. Изчезването на квантовите частици не е „анихилация“ в същия смисъл, но е донякъде подобно – тези предполагаеми противоположни частици, смята Елицур, трябва да имат отрицателна енергия и отрицателна маса, което им позволява да отменят своите двойници.

Така че докато традиционната суперпозиция „две места едновременно“ може да изглежда доста странна, „може би суперпозицията е колекция от състояния, която е още по-луда“, казва Елицур. "Квантовата механика просто ви казва за тяхното средно състояние." Последвалата селекция ви позволява да изолирате и тествате само някои от тези състояния при по-висока разделителна способност, предлага той. Подобно тълкуване на квантовото поведение би било, по думите му, "революционно", защото би довело до досега неприемлива менажерия от реални (но много странни) състояния, лежащи в основата на противоречиви квантови феномени.

Изследователите казват, че извършването на действителния експеримент ще изисква фина настройка на производителността на техните квантови рутери, но се надяват системата им да бъде готова за това след три до пет месеца. Докато някои наблюдатели го очакват със затаен дъх. „Експериментът би трябвало да работи“, казва Уортън, „но няма да убеди никого, защото резултатите са предсказани от стандартната квантова механика.“ С други думи, няма основателна причина да се тълкува резултатът по отношение на TSVF.

Елицур се съгласява, че техният експеримент би могъл да бъде замислен с помощта на конвенционалния възглед за квантовата механика, който царуваше преди десетилетия, но това никога не се случи. " Не е ли това добра индикация за надеждността на TSVF? той пита. И ако някой смята, че може да формулира различна картина на „това, което наистина се случва“ в този експеримент, използвайки стандартната квантова механика, той добавя: „ Добре, нека опитат!»

Здравейте скъпи читатели. Ако искате да не изоставате от живота, да бъдете истински щастлив и здрав човек, трябва да знаете за тайните на съвременната квантова физика, да имате поне малка представа какви дълбини на Вселената са изровили учените днес. Нямате време да навлизате в дълбоки научни подробности, но искате да разберете само същността, но да видите красотата на непознатия свят, тогава тази статия: квантова физика за обикновени манекени или, може да се каже, за домакини, е просто за теб. Ще се опитам да обясня какво е квантовата физика, но с прости думи, за да покажа ясно.

„Каква е връзката между щастието, здравето и квантовата физика?“, питате вие.

Факт е, че помага да се отговори на много неразбираеми въпроси, свързани с човешкото съзнание, влиянието на съзнанието върху тялото. За съжаление медицината, разчитаща на класическата физика, не винаги ни помага да бъдем здрави. И психологията не може правилно да ви каже как да намерите щастието.

Само по-задълбочено познаване на света ще ни помогне да разберем как наистина да се справим с болестта и къде живее щастието. Това знание се намира в дълбоките слоеве на Вселената. На помощ идва квантовата физика. Скоро ще разберете всичко.

Какво изучава квантовата физика с прости думи

Да, наистина, квантовата физика е много трудна за разбиране, защото изучава законите на микросвета. Тоест светът в неговите по-дълбоки слоеве, на много малки разстояния, където е много трудно човек да гледа.

И светът, оказва се, се държи там много странно, мистериозно и неразбираемо, не както сме свикнали.

Оттук и цялата сложност и неразбиране на квантовата физика.

Но след като прочетете тази статия, вие ще разширите хоризонта на познанието си и ще погледнете на света по съвсем различен начин.

Накратко за историята на квантовата физика

Всичко започва в началото на 20 век, когато Нютоновата физика не може да обясни много неща и учените стигат до задънена улица. Тогава Макс Планк въвежда понятието квант. Алберт Айнщайн подхваща тази идея и доказва, че светлината не се разпространява непрекъснато, а на порции - кванти (фотони). Преди това се смяташе, че светлината има вълнова природа.

Но както се оказа по-късно, всяка елементарна частица е не само квант, тоест твърда частица, но и вълна. Така се появява корпускулярно-вълновият дуализъм в квантовата физика, първият парадокс и началото на откритията на мистериозни явления на микросвета.

Най-интересните парадокси започнаха, когато беше проведен прочутият експеримент с двоен прорез, след който мистериите станаха много повече. Можем да кажем, че с него започва квантовата физика. Нека да го разгледаме.

Експеримент с двоен прорез в квантовата физика

Представете си чиния с два прореза под формата на вертикални ивици. Ще поставим параван зад тази плоча. Ако насочим светлина върху плочата, ще видим интерференчен модел на екрана. Тоест редуване на тъмни и ярки вертикални ивици. Интерференцията е резултат от вълновото поведение на нещо, в нашия случай светлина.

Ако прекарате вълна от вода през две дупки, разположени една до друга, ще разберете какво е смущение. Тоест светлината се оказва нещо като вълнова природа. Но както е доказала физиката, или по-скоро Айнщайн, тя се разпространява от фотонни частици. Вече парадокс. Но няма страшно, корпускулярно-вълновият дуализъм вече няма да ни изненадва. Квантовата физика ни казва, че светлината се държи като вълна, но се състои от фотони. Но чудесата тепърва започват.

Нека поставим пистолет пред плоча с два процепа, която ще излъчва не светлина, а електрони. Да започнем да изстрелваме електрони. Какво ще видим на екрана зад чинията?

В крайна сметка електроните са частици, което означава, че потокът от електрони, преминавайки през два процепа, трябва да остави само две ивици на екрана, две следи срещу процепите. Представяли ли сте си камъчета да летят през два слота и да удрят екрана?

Но какво всъщност виждаме? Същият модел на смущения. Какъв е изводът: електроните се разпространяват на вълни. Така че електроните са вълни. Но все пак това е елементарна частица. Отново корпускулярно-вълнов дуализъм във физиката.

Но можем да предположим, че на по-дълбоко ниво електронът е частица и когато тези частици се съберат, те започват да се държат като вълни. Например, морската вълна е вълна, но се състои от водни капчици и на по-малко ниво от молекули и след това от атоми. Добре, логиката е солидна.

Тогава нека да стреляме от пистолет не с поток от електрони, а да освободим електрони отделно, след определен период от време. Сякаш прекарваме през пукнатините не морска вълна, а плюещи отделни капки от детски воден пистолет.

Съвсем логично е, че в този случай различни капки вода ще попаднат в различни слотове. На екрана зад плочата не можеше да се види интерференчен модел от вълната, а две отделни ударни ивици срещу всеки процеп. Ще видим същото, ако хвърлим малки камъчета, те, летейки през две пукнатини, ще оставят следа, като сянка от две дупки. Нека сега да изстреляме отделни електрони, за да видим тези две ивици на екрана от удари на електрони. Пуснаха единия, чакаха, втория, чакаха и т.н. Квантовите физици са успели да направят такъв експеримент.

Ама ужас. Вместо тези две ивици се получават еднакви интерферентни редувания на няколко ивици. Как така? Това може да се случи, ако един електрон лети през два процепа едновременно, но зад плочата като вълна се сблъсква сам със себе си и пречи. Но това не може да бъде, защото една частица не може да бъде на две места едновременно. Той или лети през първия слот, или през втория.

Тук започват наистина фантастичните неща на квантовата физика.

Суперпозиция в квантовата физика

С по-задълбочен анализ учените установяват, че всяка елементарна квантова частица или една и съща светлина (фотон) всъщност може да бъде на няколко места едновременно. И това не са чудеса, а реалните факти на микрокосмоса. Това казва квантовата физика. Ето защо, когато изстрелваме отделна частица от оръдие, ние виждаме резултата от интерференция. Зад плочата електронът се сблъсква сам със себе си и създава интерференчен модел.

Обикновените обекти на макрокосмоса винаги са на едно място, имат едно състояние. Например, сега седите на стол, тежите, да речем, 50 кг, имате пулс от 60 удара в минута. Разбира се, тези индикации ще се променят, но след известно време ще се променят. Все пак не можеш да си вкъщи и на работа едновременно с 50 и 100 кг. Всичко това е разбираемо, това е здрав разум.

Във физиката на микрокосмоса всичко е различно.

Квантовата механика твърди, и това вече е потвърдено експериментално, че всяка елементарна частица може да бъде едновременно не само в няколко точки в пространството, но и да има няколко състояния едновременно, като спин.

Всичко това не се вписва в главата, подкопава обичайната представа за света, старите закони на физиката, обръща мисленето, може спокойно да се каже, че ви подлудява.

Ето как стигаме до разбирането на термина "суперпозиция" в квантовата механика.

Суперпозицията означава, че един обект от микрокосмоса може едновременно да се намира в различни точки на пространството и също така да има няколко състояния едновременно. И това е нормално за елементарните частици. Такъв е законът на микросвета, колкото и странен и фантастичен да изглежда.

Изненадвате се, но това са само цветя, най-необяснимите чудеса, мистерии и парадокси на квантовата физика тепърва предстоят.

Колапс на вълновата функция във физиката с прости думи

Тогава учените решили да разберат и да видят по-точно дали електронът действително преминава през двата процепа. Изведнъж преминава през един процеп и след това по някакъв начин се отделя и създава интерферентен модел, докато преминава през него. Е, никога не се знае. Тоест, трябва да поставите някакво устройство близо до процепа, което точно да регистрира преминаването на електрон през него. Казано, сторено. Разбира се, това е трудно изпълнимо, не е нужно устройство, а нещо друго, за да видите преминаването на електрона. Но учените са го направили.

Но в крайна сметка резултатът изуми всички.

Веднага щом започнем да гледаме през кой процеп преминава един електрон, той започва да се държи не като вълна, не като странно вещество, което се намира в различни точки на пространството едновременно, а като обикновена частица. Тоест започва да проявява специфичните свойства на кванта: намира се само на едно място, минава през един слот, има една стойност на въртене. Това, което се появява на екрана, не е интерференчен модел, а обикновена следа срещу прореза.

Но как е възможно това. Сякаш електронът се шегува, играе си с нас. Отначало се държи като вълна, а след това, след като решихме да разгледаме преминаването й през процеп, проявява свойствата на твърда частица и преминава само през един процеп. Но така е в микрокосмоса. Това са законите на квантовата физика.

Учените видяха още едно мистериозно свойство на елементарните частици. Така в квантовата физика се появяват концепциите за несигурност и колапс на вълновата функция.

Когато един електрон лети към празнината, той е в неопределено състояние или, както казахме по-горе, в суперпозиция. Тоест, той се държи като вълна, намира се едновременно в различни точки в пространството, има две стойности на въртене (въртенето има само две стойности). Ако не го докоснахме, не се опитахме да го погледнем, не намерихме точно къде се намира, ако не измерихме стойността на въртенето му, щеше да прелети като вълна през два процепа на по едно и също време, което означава, че ще създаде модел на смущение. Квантовата физика описва неговата траектория и параметри с помощта на вълновата функция.

След като сме направили измерване (а е възможно да измерим частица от микросвета само чрез взаимодействие с нея, например чрез сблъсък на друга частица с нея), тогава вълновата функция се срива.

Тоест сега електронът е точно на едно място в пространството, има една спинова стойност.

Може да се каже, че една елементарна частица е като призрак, изглежда, че съществува, но в същото време не е на едно място и с известна вероятност може да бъде навсякъде в описанието на вълновата функция. Но веднага щом започнем да контактуваме с него, той се превръща от призрачен обект в истинска осезаема субстанция, която се държи като обикновени обекти от класическия свят, които са ни познати.

„Това е фантастично“, казвате вие. Разбира се, но чудесата на квантовата физика тепърва започват. Най-невероятното тепърва предстои. Но нека си дадем почивка от изобилието от информация и да се върнем към квантовите приключения друг път, в друга статия. Междувременно помислете върху това, което сте научили днес. До какво могат да доведат подобни чудеса? В крайна сметка те ни заобикалят, това е свойство на нашия свят, макар и на по-дълбоко ниво. Все още ли мислим, че живеем в скучен свят? Но изводите ще ги направим по-късно.

Опитах се да говоря за основите на квантовата физика кратко и ясно.

Но ако не разбирате нещо, гледайте този анимационен филм за квантовата физика, за експеримента с два процепа, всичко е разказано там на разбираем, прост език.

Карикатура за квантовата физика:

Или можете да гледате това видео, всичко ще си дойде на мястото, квантовата физика е много интересна.

Видео за квантовата физика:

Как не знаехте за това преди?

Съвременните открития в квантовата физика променят познатия ни материален свят.

Празното пространство не е празно

Съвременните изследвания показват, че празното пространство не е празно. Изпълнен е с огромна енергия.Във всеки кубичен сантиметър абсолютен вакуум има толкова от тази енергия, колкото не се съдържа във всички материални обекти на нашата Вселена!

Ами ако копаем още по-дълбоко? Хиляди години преди Демокрит индийските мъдреци са знаели, че отвъд реалността, която се възприема от нашите сетива, има друга, по-„важна“ реалност. Индуизмът учи, че светът на външните форми е само мая, илюзия. Изобщо не е така, както го възприемаме. Има "по-висша реалност" - по-фундаментална от материалната вселена. От него произлизат всички явления на нашия илюзорен свят и той по някакъв начин е свързан с човешкото съзнание.

По същество нищо няма смисъл - всичко е абсолютно илюзорно. Дори най-масивните обекти са изцяло нематериална материя, много подобна на мисълта; общо взето всичко наоколо е концентрирана информация. — д-р Джефри Сатиновър

Квантовата физика днес е стигнала до същата точка. Неговите разпоредби са следните: основата на физическия свят е абсолютно "нефизическа" реалност; това е реалността на информацията или "вълните на вероятността", или съзнанието. По-конкретно, това трябва да се изрази по следния начин: в най-дълбоките си нива нашият свят е фундаментално поле на съзнанието; тя създава информация, която определя съществуването на света

Учените са открили, че атомната система - ядрото и електроните - не е съвкупност от микроскопични материални тела, а стабилен вълнов модел. Тогава се оказа, че няма нужда да се говори за стабилност: атомът е краткотрайна взаимна суперпозиция (кондензация) на енергийни полета. Добавете към това следния факт. Съотношението на линейните размери на ядрото, електроните и радиусите на електронните орбити е такова, че можем спокойно да кажем, че атомът се състои почти изцяло от празнота. Удивително е как не падаме през стол, когато седнем на него - все пак това е една непрекъсната празнота! Вярно, подът е същият, а земната повърхност ... Има ли нещо на света, което да е достатъчно "напълнено", за да не се провалим?!

Кое е по-реално - съзнанието или материята?

Андрю Нюбърг, доктор по медицина, е изследвал духовните преживявания на различни хора като невролог и е описал резултатите от работата си в книгите Защо Бог не си тръгва? Науката за мозъка и биологията на вярата” и „Мистичният ум. Изследване на биологията на вярата“. „Човек, който е преживял духовно прозрение“, пише той, „чувства, че се е докоснал до истинската реалност, която е основата и причината за всичко останало.“ Материалният свят е някакво повърхностно, вторично ниво на тази реалност.

„Трябва внимателно да проучим връзката между съзнанието и физическата вселена. Може би материалният свят произлиза от реалността на съзнанието; може би съзнанието е основният материал на Вселената. Д-р Нюбърг

Дали реалността е резултат от избор?

Или може би ежедневните ни интерпретации на реалността са просто резултат от избора на „демократичното мнозинство“? Или, казано по друг начин, реално ли е това, което повечето хора смятат? Ако има десет души в една стая и осем от тях видят стол, а двама видят марсианец, кой от тях е луд? Ако дванадесет души възприемат езерото като водна маса, затворена в бреговете си, а един го смята за твърдо твърдо тяло, по което може да се ходи, кой от тях бълнува?

Връщайки се към понятията от предишната глава, сега можем да кажем, че парадигмата е просто общоприет модел на това, което се счита за реално. Ние гласуваме за този модел с нашите действия и той става наша реалност. Но тогава възниква Великият въпрос: "Може ли съзнанието да създава реалност?" Дали защото никой никога не е дал отговор на този въпрос, защото самата реалност е отговорът?

Емоции и светоусещане

Има чисто анатомични доказателства, че информацията за света ни се дава от мозъка, а не от очите. Няма зрителни рецептори в точката на очната ябълка, където зрителният нерв преминава към задната част на мозъка. Следователно може да се очаква: ако затворим едното си око, ще видим черно петно ​​в центъра на „картината“. Но това не се случва - и само защото „картината“ се рисува от мозъка, а не от окото.

Освен това мозъкът не прави разлика между това, което човек наистина вижда и това, което си представя. Изглежда, че той дори не вижда разликата между извършеното и въображаемото действие.

Този феномен е открит през 30-те години на миналия век от д-р Едмънд Джейкъбсън (създателят на техниката за постепенна релаксация за облекчаване на стреса). Той помоли субектите да си представят определени физически действия. И открих, че в процеса на визуализация, мускулите им се свиват едва доловимо, в точно съответствие с движенията, които се извършват мислено. Сега спортистите по целия свят използват тази информация: те включват визуални тренировки в подготовката си за състезания.

Вашият мозък не вижда разликата между външния свят и света на вашето въображение. — Джо Диспенса

Изследванията на д-р Пърт от Националния институт по здравеопазване (САЩ) показват, че възприятието на човека за света се определя не само от неговите представи за това кое е реално и кое не, но и от отношението му към информацията, доставяна от сетивата.

От последното до голяма степен зависи дали възприемаме нещо и ако го възприемаме как. Лекарят казва: „Нашите емоции определят на какво си струва да обърнем внимание... И решението за това какво ще достигне до съзнанието ни и какво ще бъде изхвърлено и ще остане в дълбоките нива на тялото, се взема в момента, когато външните стимули въздействат на рецепторите.”

Така че същността на въпроса е повече или по-малко ясна. Ние сами създаваме света, който възприемаме. Когато отворя очи и се огледам, виждам не реалността „каквато е“, а света, който моето „сетивно оборудване“ – сетивните органи – може да възприеме; светът, който вярата ми позволява да видя; свят, филтриран от емоционални предпочитания.

Основи на квантовата механика

Известното среща непознатото

През следващия век се появи изцяло нова наука, известна като квантова механика, квантова физика или просто квантова теория. Тя не замества физиката на Нютон, която перфектно описва поведението на големи тела, т.е. обекти на макрокосмоса. Той е създаден, за да обясни субатомния свят: теорията на Нютон е безпомощна в него.

Вселената е много странно нещо, казва един от основателите на нанобиологията д-р Стюарт Хамероф. „Изглежда има два набора от закони, които го управляват. В нашия ежедневен, класически свят, всичко се описва от Нютоновите закони за движение, открити преди стотици и стотици години... Но при прехода към микрокосмоса, към нивото на атомите, започва съвсем различен набор от "правила" да оперирам. Това са квантови закони.

Факти или измислица? Една от най-дълбоките философски разлики между класическата и квантовата механика е следната: класическата механика е изградена върху идеята, че е възможно пасивно да се наблюдават обекти... квантовата механика никога не е грешала относно тази възможност. — Дейвид Албърт, д-р

Факти или измислица?

Една частица от микросвета може да бъде на две или повече места едновременно! (Един от най-новите експерименти показа, че една от тези частици може да бъде на 3000 места едновременно!) Един и същ „обект“ може да бъде както локализирана частица, така и енергийна вълна, разпространяваща се в пространството.

Айнщайн постулира, че нищо не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината. Но квантовата физика е доказала, че субатомните частици могат да обменят информация мигновено - намирайки се на всяко разстояние една от друга.

Класическата физика беше детерминистична: дадени начални условия като местоположението и скоростта на даден обект, можем да изчислим къде ще се движи. Квантовата физика е вероятностна: никога не можем да кажем с абсолютна сигурност как ще се държи обектът, който се изследва.

Класическата физика беше механистична. Основава се на предпоставката, че само като познаваме отделните части на даден обект, можем в крайна сметка да разберем какво представлява той. Квантовата физика е холистична: тя рисува картина на Вселената като едно цяло, чиито части са взаимосвързани и си влияят.

И, може би най-важното, квантовата физика е унищожила идеята за фундаментална разлика между субект и обект, наблюдател и наблюдавано - и въпреки това тя доминираше в умовете на учените в продължение на 400 години!

В квантовата физика наблюдателят влияе върху наблюдавания обект. Няма изолирани наблюдатели на механичната Вселена – всичко участва в нейното съществуване.

Наблюдател

Моето съзнателно решение за това как да наблюдавам електрона до известна степен ще определи свойствата на електрона. Ако той ме интересува като частица, тогава ще получа отговор за него като частица. Ако се интересувам от него като вълна, ще получа отговор за него като вълна. Фритьоф Капра, физик, философ

Наблюдателят влияе върху наблюдаваното

Преди да се извърши наблюдение или измерване, обект от микросвета съществува под формата на вероятностна вълна (по-точно, като вълнова функция).

Не заема определена позиция и няма скорост. Вълновата функция е просто вероятността, когато се наблюдава или измерва, даден обект да се появи тук или там. Има потенциални координати и скорост - но ние няма да ги знаем, докато не започнем процеса на наблюдение.

„Поради това“, пише теоретичният физик Брайън Грийн в Тъканта на Космоса, „когато определяме позицията на електрон, ние не измерваме обективно, съществуващо преди това свойство на реалността. По-скоро актът на измерване е тясно вплетен в създаването на самата измерима реалност. Изявлението на Фритьоф Капр логично завършва разсъжденията на Грийн: „Електронът няма обективни свойства, независими от моето съзнание“.

Всичко това размива границата между "външния свят" и субективния наблюдател. Те сякаш се сливат в процеса на откриване - или създаване? - светът около нас.

Проблем с измерването

Идеята, че наблюдателят неизбежно влияе на всеки физически процес, който наблюдава; че ние не сме неутрални свидетели на случващото се, а просто наблюдаваме обекти и събития, беше изразено за първи път от Нилс Бор и неговите колеги от Копенхаген. Ето защо тези разпоредби често се наричат ​​тълкуването от Копенхаген.

Бор твърди, че принципът на неопределеността на Хайзенберг предполага нещо повече от невъзможността за точно едновременно определяне на скоростта и позицията на субатомна частица.

Ето как Фред Алън Улф описва своите постулати: „Не просто не можете да измерите нещо. Това "нещо" изобщо не съществува - докато не започнете да го наблюдавате.

Хайзенберг вярваше, че тя съществува сама по себе си. Хайзенберг се поколеба да признае, че не е имало „нещо“, преди наблюдателят да бъде въвлечен в процеса. Нилс Бор не само твърди това, но и решително развива своите предположения.

Тъй като частиците не възникват, докато не започнем да ги наблюдаваме, каза той, реалността не съществува на квантово ниво, докато някой не я наблюдава и измерва.

Досега в научната общност се води разгорещен дебат (по-скоро трябва да се нарече ожесточен дебат!) за това дали човешкото съзнание на наблюдателя е причината за „колапса“ и прехода на вълновата функция към състояние на частица?

Писателят и журналист Лин Мактагарт изразява тази идея по следния начин, избягвайки научни термини: „Реалността е невтвърдено желе. Това не е самият свят, а неговата потенциалност. И ние с нашето участие в него, с акт на наблюдение и размисъл, караме това желе да се втвърди. Така че нашият живот е неразделна част от процеса на създаване на реалност. Определя се от нашето внимание“.

Във Вселената на Айнщайн обектите имат точни стойности за всички възможни физически параметри. Повечето физици сега биха казали, че Айнщайн не е прав. Свойствата на една субатомна частица се проявяват само когато са принудени да го направят чрез измервания... В случаите, когато не се наблюдават... параметрите на една микросистема са в неопределено, "мъгливо" състояние и се характеризират единствено с вероятността, с която тази или онази потенциална възможност може да бъде реализирана. — Брайън Грийн, Тъканта на космоса Защо

квантова логика

Квантова логика На въпроса дали електронът остава непроменен, ние сме принудени да отговорим: „Не“. Ако ни попитат дали позицията на електрона се променя с времето, трябва да кажем „Не“. Ако ни зададат въпроса дали електронът остава в покой, ние отговаряме: „Не“. На въпроса дали електронът е в движение, казваме: „Не“. — Дж. Робърт Опенхаймер, изобретател на атомната бомба

Квантовата логика на Джон фон Нойман разкрива основната част от проблема с измерването: само решението на наблюдателя води до измерването. Това решение ограничава степените на свобода на квантовата система (например вълновата функция на електрона) и по този начин влияе на резултата (реалността).