Что такое интерференция?
В начале мультика было показано на примере жидкости, как ведут себя волны – на экране за пластиной со щелями появляются чередующиеся тёмные и светлые вертикальные полосы. А в случае, когда в пластину «стреляют» дискретными частицами (например, камушками), то они пролетают сквозь 2 щели и попадают на экран прямо напротив щелей. И «рисуют» на экране только 2 вертикальные полосы.
В нашем макромире мы часто наблюдаем, что свет ведёт себя, как волна. Если поставить руку напротив свечи, то на стене будет не чёткая тень от руки, а с расплывающимися контурами.
Итак, не так уж всё и сложно! Нам сейчас вполне понятно, что свет имеет волновую природу и если 2 щели освещать светом, то на экране за ними мы увидим интерференционную картину. Теперь рассмотрим 2-й эксперимент. Это знаменитый эксперимент Штерна-Герлаха (который провели в 20-х годах прошлого века).
В установку, описанную в мультике, не светом светили, а «стреляли» электронами (как отдельными частицами). Тогда, в начале прошлого века, физики всего мира считали, что электроны – это элементарные частицы материи и должны иметь не волновую природу, а такую же, как камушки. Ведь электроны – это элементарные частицы материи, правильно? То есть, если ими «бросать» в 2 щели, как камушками, то на экране за прорезями мы должны увидеть 2 вертикальные полоски.
Но… Результат был ошеломляющий. Учёные увидели интерференционную картину – много вертикальных полосок. То есть электроны, как и свет тоже могут иметь волновую природу, могут интерферировать. А с другой стороны стало понятно, что свет не только волна, но немного и частица — фотон (из исторической справки в начале статьи мы узнали, что за это открытие Энштейн получил Нобелевскую премию).
Это сегодня мы с Вами такие умные и понимаем, что 2 выше описанных эксперимента – стрельба электронами и освещение щелей светом – суть одно и тоже. Потому что мы стреляем по прорезям квантовыми частицами. Сейчас мы знаем, что и свет, и электроны имеют квантовую природу, являются и волнами, и частицами одновременно. А в начале 20-го века результаты этого эксперимента были сенсацией.
Внимание! Теперь перейдём к более тонкому вопросу. Мы светим на наши щели потоком фотонов (электронов) – и видим за щелями на экране интерференционную картину (вертикальные полоски)
Это ясно. Но нам интересно увидеть, как пролетает каждый из электронов в прорези
Мы светим на наши щели потоком фотонов (электронов) – и видим за щелями на экране интерференционную картину (вертикальные полоски). Это ясно. Но нам интересно увидеть, как пролетает каждый из электронов в прорези.
Предположительно, один электрон летит в левую прорезь, другой – в правую. Но тогда должны на экране появиться 2 вертикальные полоски прямо напротив прорезей. Почему же получается интерференционная картина? Может электроны как-то взаимодействуют между собой уже на экране после пролёта через щели. И в результате получается такая волновая картина. Как нам за этим проследить?
Будем бросать электроны не пучком, а по одному. Бросим, подождём, бросим следующий. Теперь, когда электрон летит один, он уже не сможет взаимодействовать на экране с другими электронами. Будем регистрировать на экране каждый электрон после броска. Один-два конечно не «нарисуют» нам понятной картины. Но когда по одному отправим в прорези их много, то заметим…о ужас – они опять «нарисовали» интерференционную волновую картину!
Начинаем медленно сходить с ума. Ведь мы ожидали, что будет 2 вертикальные полоски напротив щелей! Получается, что когда мы бросали фотоны по одному, каждый из них проходил, как бы через 2 щели одновременно и интерферировал сам с собой. Фантастика! Вернёмся к пояснению этого феномена в следующем разделе.
Критика эффекта наблюдателя
Влияние наблюдателя на результаты экспериментов до сих пор вызывает споры. Ученые критикуют и сам термин «наблюдатель» (ведь речь не всегда идет о человеке-наблюдателе, часто «наблюдатель» — это инструмент или прибор), и понятие «воздействие», под которым иногда подразумевается чуть ли не телепатическое влияние. Так, почему эксперимент с двумя щелями не доказывает, что эффект наблюдателя существует.
Кирилл Половников:
«Австрийские физики провели двухщелевой эксперимент с молекулярным соединением фуллереном. Молекула фуллерена имеет ту же двойственную природу, что и электрон. И чтобы ее проявить, фуллерену не потребовалось присутствия «наблюдателя». Изначально молекулы фуллерена вели себя как волны, проявляя только одну из своих характеристик. А потом их начали понемногу нагревать и они начинали вести себя уже как частицы. Это происходит потому, что нагретые молекулы начинают испускать инфракрасное излучение, по которому в принципе оказывается возможным определить, через какую именно щель пролетела та или иная эта молекула. Получается, что переход от волновых свойств к корпускулярным не требует присутствия наблюдателя.
Прежде чем пытаться ввести в физику наблюдателя и объявить, что он как-то влияет на результаты экспериментов, нужно обязательно указать, каким образом он осуществляет это влияние. Если наблюдатель будет сидеть в соседней комнате и просто думать «через какую щель пролетела частица?», мысленно представлять себе полет этой частицы или даже медитировать на нее, то на поведение частицы это не повлияет никак. А вот если наш наблюдатель попытается измерить ее состояния при помощи какого-то прибора, то есть окажет на нее хоть и малое, но реальное физическое воздействие, то частица будет вести себя иначе».
Эффект влияния экспериментатора на изучаемое явление (например, на поведение человека на рабочем месте) подтверждается научными данными. Но исследований пока недостаточно, чтобы сделать точные выводы о причинах и объеме этого влияния. Вполне возможно, что как и в случае с плацебо и ноцебо, эффект наблюдателя — это не однородный феномен, а несколько взаимосвязанных явлений.
Что насчет околосмертного опыта
Ниже видео доктора Брюса Грейсона, выступающего на конференции, которая была проведена Организацией Объединенных Наций. Он считается одним из отцов околосмертельных исследований и является почетным профессором Психиатрии и Нейроповеденческой Науки в Университете Вирджинии.
В видео он описывает зарегистрированные случаи людей, которые были клинически мертвы (отсутствие на показателях мозговой деятельности), но наблюдающий все, что происходило с ними в то же время. Он описывает случаи, где люди в состоянии описать вещи, которые на самом деле невозможно описать.
Еще одно существенное заявление Доктора Грейсона утверждает, что такого рода исследования, не рекомендуются из-за нашей склонности рассматривать науку как сугубо материалистическую. Видеть — это верить, так говорится, в научном сообществе. Очень жаль, что только потому, что мы не можем что-то объяснить в рамках материального, значит, что это должно быть немедленно дискредитировано. Тот простой факт, что “сознание” само по себе нематериальное “нечто” является тревожным для понимания некоторых ученых, и в результате они считают, что поскольку сознание нематериально, оно не может быть изучено наукой.
Опыты клинической смерти были документированы и изучены давно. Например, в 2001 году, международный медицинский журнал «Ланцет» опубликовал тринадцатилетнее исследование опыта на грани смерти:
Исследователи наблюдали в общей сложности 344 пациента, и 18% из них имели какую-то память от того, когда они были мертвы или без сознания и у 12% был очень сильный и “глубокий” опыт. Имейте в виду, что этот опыт произошел, когда нет электрической активности мозга, после остановки сердца.
В другом исследование ученые из Университета Саутгемптона нашли доказательства того, что сознание может продолжаться по крайней мере несколько минут после смерти. В научном мире это считалось невозможным. Это крупнейшее в мире исследования клинической смерти были опубликованы только в журнале Реанимация:
Есть причина, почему каждый год всемирно признанные ученые продолжают выдвигать эту обычно пропускаемую тему в господствующее научное сообщество. Факт, что протоны, электроны, фотоны, что-либо, у чего есть масса, не единственная действительность. Если мы хотим понять природу нашей действительности, мы не можем продолжать исследовать физическую действительность, игнорируя то, что ‘невидимое’ составляет большую часть из него. Никола Тесла сказал это лучше всего:
Квантовая физика — FAQ
Это были основы квантовой физики, которые необходимо знать для базового понимания. Однако осталось несколько интересных вопросов:
Что такое квант простыми словами?
Квант — наименьшая неделимая порция чего-либо, в частности энергии. Понятие кванта ввёл Макс Планк.
Что такое квантовые компьютеры и существуют ли они в реальности?
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, использующее явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки информации. И он существует. Наибольший составлен из семи кубитов. Этого хватит, чтобы разложить число 14 на простые множители: 7 и 2. Пока что нет квантового компьютера для практического применения, однако его появление поможет человечеству решить медицинские проблемы, расшифровать генетический код и выйти за рамки материального мира. Поэтому многие страны финансируют десятки миллионов долларов на создание квантового компьютера.
Когда появится квантовое шифрование (квантовая криптография)?
Пока что о квантовой криптографии говорят в будущем времени. Однако первый протокол был создан в 1984 году и носил название BB84. Замысел квантового шифрования состоит в том, чтобы передавать информацию отдельными фотонами. Главным теоретическим недостатком квантового шифрования является низкая пропускная способность.
Как проявляется квантовая запутанность?
Если выбрать одну частицу из определённого количества частиц и повлиять на неё, то состояние изменится у остальных частиц, независимо от условий. Явление квантовой запутанности — основа квантовой телепортации.
Что такое сверхпроводимость?
Свойство некоторых металлов при охлаждении до абсолютного нуля полностью терять сопротивление электрическому току.
Свет — частица или волна?
Свет не является ни частицей, ни волной, приобретая их свойства только в некотором приближении.
Что такое квантовый двигатель?
Квантовый двигатель — механизм, который выполняет работу без потерь энергии, сил трения и теплообмена с окружающей средой.
Что такое эффект наблюдателя?
Эффект наблюдателя — теория о том, что наблюдение за объектом изменяет его свойства.
Как возникает квантовое поле?
В квантовых полях процесс передачи взаимодействия происходит квантами, в качестве которых выступают элементарные частицы с фиксированными физическими характеристиками. Таким образом, взаимодействующие частицы имеют квантованные характеристики и взаимодействие между ними передаётся квантовым полем со своими квантованными характеристиками.
Из чего сделан квантовый камуфляж?
Квантовый камуфляж сделан из оксида самария и никеля и позволяет спрятаться от инфракрасных камер.
Все намного сложнее
Казалось бы, это такой универсальный закон функционирования нашего мира. Так-то оно так, но не совсем. Как выяснилось в начале XX века, все намного сложнее.
Вся окружающая нас материя (живая и неживая) состоит из атомов (кому интересно, может взглянуть на «таблицу Менделеева» – в интернете есть). Когда-то считали, что все эти менделеевские атомы являются теми основополагающими элементарными компонентами, из которых все и устроено.
Потом выяснилось, что нет. Атомы имеют сложную внутреннюю структуру. Они состоят из так называемых «ядер», которые образуют протоны и нейтроны (ядра, по масштабам атомов, тяжелые), и вращающихся вокруг них электронов (они легкие). Все это отдаленно напоминает нашу солнечную систему. В центре – огромное и массивное солнце, а вокруг него вращаются маленькие (по сравнению с солнцем) планеты.
Нейтроны, протоны и электроны были названы «элементарными частицами». Далее обнаружилось, что электрон – он, действительно, «элементарный». А протоны и нейтроны – нет. Они состоят из так называемых кварков.
Да и других «элементарных» частиц со временем открыли великое множество, они взаимодействуют между собой, преобразуются друг в друга. Сейчас уже стало понятно, по каким законам.
Это понимание дала так называемая «стандартная модель» – одно из величайших достижений современной физики. А в ее основе лежит квантовая механика, которая возникла в конце XIX века – (Макс Планк) начале XX века (Эйнштейн, Нильс Бор и другие выдающиеся ученые).
История создания лазеров
Еще в 1916 году Альберт Эйнштейн работал над квантовомеханической теорией взаимодействия излучения и материи. Из нее вытекала возможность создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Хотя Эйнштейн об этом и не писал, написал Алексей Толстой в своем романе «Гиперболоид инженера Гарина». Это гиперболоид был типичным примером сверхмощного лазера. Хотя понятно, что Толстой о лазерах (которых еще не было) и о квантовой механике ничего не знал. Так что это была так – научная фантастика.
Первая попытка экспериментально обнаружить то самое индуцированное рабочим телом излучение была предпринята только в 1928 году. Но к каким-то значимым результатам не привела.
И только в 1955 году советские ученые Николай Басов и Александр Прохоров разработали действующий прототип лазера. Разумеется, он не был промышленным.
Эти работы были подхвачены американскими физиками. Через два года Чарльз Таунс и Артур Шавлов начали работать над принципами создания лазеров. Наконец, в 1960 году исследователи из Bell Laboratories Али Джаван, Уильям Беннетт и Дональд Хэрриот продемонстрировали первый в мире промышленный газовый лазер на смеси гелия и неона, который повсеместно применяется и в наши дни. После этого физики и инженеры всего мира включились в гонку по созданию всевозможных лазеров, которая идет и по сей день.
Кстати, Басов, Прохоров и Таунс получили в 1964 году Нобелевскую премию за свои революционные разработки.
Вот и скажи после этого, кто создал лазеры. Человечество.
Эффект наблюдателя в социологии
Гораздо менее приятное проявление эффекта наблюдателя — это «паноптикум» или, в современной трактовке, «общество наблюдения» (surveillance society).
В XVIII веке английский философ Иеремия Бентам предложил утопическое сооружение «паноптикум» (с греч. — «всевидящий»), предназначенное для исправления нарушителей — по сути проект идеальной тюрьмы. По его замыслу, заключенные находятся в круглом здании в полностью прозрачных камерах. При этом они не могут видеть охранников и не знают, наблюдают за ними или нет. Ощущение постоянного контроля создается за счет полной открытости и башни надсмотрщика, расположенной точно в центре круга. Бентам был уверен: если человек думает, что за ним постоянно наблюдают, он меняет свое поведение в лучшую сторону.
Проект идеальной тюрьмы Бентама был воплощен во множестве тюрем Старого и Нового Света. На фото тюрьма Пресидио-Модело, Куба
(Фото: flickr.com)
Современные исследования не полностью подтверждают идею Бентама: например, компании, установившие на рабочих местах устройства для контроля сотрудников, замечают впоследствии резкий рост текучки кадров, а не улучшение рабочего климата. А студенты, уверенные, что их посты и чаты мониторят сотрудники учебных заведений, меняют при общении в соцсетях стиль письма и круг обсуждаемых тем.
Технологические составляющие «общества наблюдения»: программы лояльности в розничной торговле, cookies на сайтах, национальные схемы идентификации, плановые медицинские осмотры и т.д., не вызывают у большинства резкой негативной реакции. Но их влияние на поведение людей , чтобы говорить о позитивном эффекте, в который верил Бентам.
Сознание создаёт реальность
Опираясь на фундаментальные законы квантовой механики, учёный Роберт Ланца вывел теорию биоцентризма, в которой соотнёс принципы квантовой физики и биологии. Благодаря этому ему удалось доказать, что смерть является лишь иллюзией, которую формирует мозг по причине того, что сознание ошибочно отождествляет себя с физическим телом. Согласно теории Ланца, именно сознание создаёт вокруг себя реальность, пространство, время и так далее.
И именно сознание первично, а материя вторична. Он полностью опровергает идею о том, что сознание — это продукт деятельности мозга, и настаивает на обратном: сознание создаёт окружающий мир. Формирование реальности невозможно без наблюдателя. Получается, теория о том, что сознание смертно, опровергает саму себя, ведь если исчезает наблюдатель, то должна исчезать и реальность.
Роберт Ланца пошёл ещё дальше и предположил, что пространство и время — это вовсе не какая-то константа, в рамках которой существует сознание. Всё обстоит наоборот: сознание способно влиять и на время, и на пространство. Таким образом, существует лишь поток ощущений, а время и пространство — это инструменты, которые мы используем как систему координат, чтобы эти ощущения интерпретировать. Но наше сознание способно влиять и на то, и на другое. Замечали ли вы, что во время ожидания в очереди время тянется бесконечно, а «счастливые часов не наблюдают»? Нам кажется, что это просто какая-то иллюзия, но всё обстоит с точностью до наоборот: именно наши представления о неизменности течения времени являются иллюзией.
То же самое и с пространством: один и тот же путь может показаться нам невероятно долгим или очень коротким. Замечали ли вы, что путь туда и обратно бывает для вас разным, как будто обратно или, наоборот, туда вы дошли быстрее. Реальность изменчива и непостоянна, но мы сами создаём её состоянием своего сознания.
В пользу того, что смерти не существует, говорит и принцип сохранения энергии. Энергия не создаётся и не разрушается, она лишь трансформируется из одного состояния в другое. Можно привести пример с водой: под действием высоких температур вода исчезает, и какой-то первобытный человек может подумать, что вода «умерла», пропала, её больше нет. Но мы-то знаем, что вода просто изменила своё состояние: превратилась в пар. То же самое происходит и с нами: никакой смерти нет, грубая оболочка погибает, но «пар»-то остаётся. И то, что мы этот пар не видим, вовсе не означает, что его нет.
Теорию биоцентризма Роберта Ланца также поддерживают такие великие учёные, как лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Эдвард Донналл Томас, астрофизик центра космических полётов Дэвид Томпсон, профессор астрономии и физики Университета Джонса Хопкинса Ричард Кон Генри и многие другие.
Квантовое туннелирование
Принцип неопределенности в микромире распространяется не только на расположение частиц, он касается, в том числе, и энергии частиц. Этот феномен был назван «квантовым туннелированием» и означает что даже если у электрона недостаточно энергии, чтобы пройти сквозь материю, он все равно может это сделать.
Это звучит невероятно, но принцип квантового туннелирования позволяет частице заимствовать энергию из будущего, чтобы преодолеть барьер, а затем возвращать ее. Хотя, на самом деле, потенциальный электрон уже находится по другую сторону стены.
С самого начала открытия удивительных свойств микромира, ученые задаются вопросом, можно ли применить в нашем привычном макромире явления квантового туннелирования, нахождение в нескольких местах одновременно, возвращение в прошлое… Большинство ученых категорически отвергают такую возможность.
В то же время, все большее число ученых выдвигают новую сенсационную теорию для объяснения явлений квантового мира. Она заключается в том, что так как мы состоим из крошечных частиц, которые могут находиться в нескольких местах одновременно, то это свойство касается и нас. Ученые называют это «многомировой интерпретацией квантовой физики». Они утверждают, что как электрон в опыте Юнга, люди проживают несколько разных жизней. Каждый раз, когда мы стоим перед выбором, мы не выбираем один вариант развития событий, а осуществляем сразу оба, только в параллельных измерениях нашей реальности. Это может звучать для нас неправдоподобно, но микромир именно так и существует.
Это значит, что существуют бесконечное число вселенных со всеми возможными исходами всех событий.
НравитсяНе нравится
Параллельные миры
Любой объект макромира состоит из множества объектов микромира. Почему же квантовые законы не распространяются на большие сущности? В этом состоит парадокс квантовой механики.
Хью Эверетт, известный физик современности, даёт собственную интерпретацию подобного явления. По его мнению, именно фиксация на существующей реальности заставляет кванты выбирать единственное местоположение. То есть, именно наблюдатель своим сознанием расщепляет действительность на параллельные вселенные, из которых выбирает лишь одну.
Например, перед нами стоит стакан с кипятком. В одной вселенной мы опускаем в него заварной пакетик чая, в другой – растворяем кофе, в третьей – пьём чистую кипячённую воду, а в четвёртой вообще решаем ничего не пить. Как вы понимаете, предлагать варианты даже основываясь только на одном стакане кипятка можно до бесконечности.
Теорема о запрете клонирования
Согласно квантовой теории, создание точной копии любого неизвестного квантового состояния невозможно. Клонирование в классическом понимании представляет собой точную копию, но в квантовой механике под клонированием подразумевается создание состояния, состоящего из нескольких исходных состояний двух и более групп частиц.
Как известно, группы частиц могут быть сцеплены между собой, и энергия между ними может быть взаимосвязана. Тем не менее, передать энергетическое состояние с абсолютной точностью от одной группе к другой невозможно, поскольку это противоречит принципам квантовой запутанности, однако создание не полностью идентичной копии всё же возможно.
Что такое сознание
С незапамятных времён ведутся споры о том, что такое сознание. Учёные утверждают, что оно является продуктом деятельности мозга, а мистики — что это самостоятельная субстанция. Многие члены научного сообщества считают размышления о существовании сознания вне тела мистификациями и псевдонаучными идеями.
Но, как уже сказано выше, в состоянии клинической смерти тело не может воспринимать сигналы от органов чувств, ведь после остановки сердца прекращается работа мозга. Все переживания в состоянии клинической смерти, а особенно описание событий, которые мёртвое тело не могло воспринимать, являются доказательством того, что сознание способно существовать вне тела. По крайней мере, какое-то непродолжительное время оно способно воспринимать окружающую действительность не через тело, а напрямую.
Наиболее точно это явление объясняет квантовая физика. Так, с точки зрения квантовой физики сознание человека способно воздействовать на материю. Это доказывает такое понятие, как корпускулярно-волновой дуализм. Речь идёт о свойстве любой частицы проявлять свойства как частицы, так и волны. В ходе экспериментов было замечено, что субатомная частица может вести себя как электромагнитная волна или как частица. Но самое интересное, что это зависит от самого наблюдателя. То есть свойства и поведение субатомной частицы определяются тем, наблюдают за ней или нет.
Но и это ещё не всё. Результаты экспериментов подтверждают идеи многих философов и мистиков прошлого (да и настоящего тоже) о том, что наш мир по сути является иллюзией или, как говорят на Востоке, «подобен отражению луны в воде». Ведь если поведение частицы зависит от воспринимающего её сознания, продолжая эту мысль, можно сказать, что каждый видит мир со своей субъективной точки зрения.
Кванты и микромир
В ходе наблюдений учёные установили, что законы действующие в физическом мире для больших объектов абсолютно не применимы для малых. Иначе говоря, МИКРОМИР и МАКРОМИР действуют одновременно, но совершенно по-иному.
МАКРОМИР, в котором мы живём, подчиняется законам классической ньютоновской механики. И в первую очередь она гласит, что местоположение объекта определяется однозначно – пространственными координатами и временем.
В МИКРОМИРЕ функционируют объекты размерами с электрон – кванты. И вот для них пребывать в одно и то же время в двух местах не только возможно, но и свойственно. Конечно, с помощью доступных нам измерений и наблюдений мы это свойство зафиксировать не можем. Но это лишь потому, что нет соответствующих для микромира инструментов. С точки зрения теории же подобная возможность уже подтверждена и доказана.
