Лидия Смолова - Преображение жизни силой смыслов. Путь могущества человека

Рис 1.2

Рис. 1.3

Что такое эффект наблюдателя?

В макро- и микромасштабах физика работает по-разному. В более объяснимом и видимом для нас макромире, например, действует сила гравитационного притяжения и движение всех объектов является в большей степени предсказуемым.

В «зазеркальном» мире квантовой механики все наоборот: элементарные частицы двигаются и взаимодействуют по принципам, не всегда понятным исследователям.

Одно из наиболее загадочных явлений – квантовая суперпозиция – предполагает, что элементарные частицы могут находиться в нескольких состояниях одновременно. Определить состояние этих частиц мы можем только после их измерения [6] См.: Ценцура К. Заглянуть в неизвестность. Физики нашли решение главной загадки квантовой механики. URL: https://nv.ua/techno/popscience/zaglyanut-v- neizvestnost-fiziki-nashli-reshenie-glavnoy-zagadki-kvantovoy-mehaniki-50053972.html (дата обращения: 30.09.2020). .

Первым и самым известным стал двухщелевой эксперимент, впервые проведенный Т. Юнгом (1801) со светом. В 1927 г. К. Дэвиссон и Л. Джермер продемонстрировали, что электроны проявляют такое же поведение, которое позднее также изучалось на атомах и молекулах, а в начале XXI в. – на молекуле фуллерена (рис. 1.3) [7] См.: Федоров Е. Двойка в поведении: как ведут себя субатомные частицы? // OYLA. 2018. № 9 (25). .

Если выстрелить из пушки обыкновенными шариками (рис. 1.2), то часть из них пройдя сквозь щели отпечатается на экране соответственно двумя щелями.

Если же через две щели пропустить поток электронов, то вместо двух полос получим много чередующихся полос, как если бы через щели пропускались не электроны, а волны. Это называется интерференционным узором – взаимным усилением когерентных волн в одних точках при их наложении друг на друга и ослабление в других точках (рис. 1.4).

Рис. 1.4

Самое интересное в том, что даже если электроны запускать по одиночке, интерференционный узор выходит все равно. То есть даже один электрон – уже волна и может переходить через две щели одновременно.

Примечательно, что, когда ученые решили проследить за электронами, в том числе за тем, как они преодолевают эти две щели, физика поведения электрона сразу сменилась на классическую. То есть вместо интерференционного узора ученые обнаружили просто две полоски, как в случае с обыкновенными шариками. Создавалось впечатление, что частица ведет себя по-разному в зависимости от того, наблюдают за ней или нет.

Кот Шредингера (рис. 1.5) – мысленный эксперимент, предложенный австрийским физиком-теоретиком, одним из создателей квантовой механики, Э. Шредингером (1935).

Рис. 1.5

Суть эксперимента в следующем: в коробке с условным котом находится атом радиоактивного элемента и колба с кислотой, которая разобьется, после того как радиоактивный элемент распадется. Если колба разобьется – кот умрет, но мы не знаем наверняка, распадется ли атом радиоактивного элемента, и никто, включая кота, не может на это повлиять. Следовательно, кот и жив, и мертв одновременно, что и называется квантовой суперпозицией.

Выяснить точное состояние кота мы сможем только когда откроем коробку, и, таким образом, состояние кота Шредингера в квантовом мире определяет именно факт нашего наблюдения [8] См.: Ценцура К. Заглянуть в неизвестность. .

Здесь можно привести пример с крутящейся монетой: пока она находится в движении, неясно, что выпадет: орел или решка. Для того чтобы узнать, монету надо остановить, что уже будет вмешательством в систему. Итак, события могут развиваться по двум совершенно разным сценариям.

Данное явление и называется эффектом наблюдателя. Однако причины поведения частиц доподлинно неизвестны; мнения ученых в объяснении происходящего существенно разделились.

Представители Копенгагенской интерпретации – толкования квантовой механики, сформулированной Н. Бором и В. Гейзенбергом во время совместной работы в Копенгагене (1927), – склонялись к тому, что пространство, окружающее нас, и сознание тесно связаны. И именно благодаря существованию наблюдателя формируется и материальный мир.

Некоторые физики (А. Эйнштейн, Б. Я. Подольский, Н. Розен и др.) не соглашались с копенгагенской интерпретацией, поскольку она вводит неопределенное понятие измерения, которое превращает вероятностные функции в достоверные результаты измерений.

Кроме того, во всех описанных опытах экспериментаторы неминуемо воздействовали на систему: подсвечивали лазером, устанавливали измеряющие приборы, измеряли свойства – и, следовательно, взаимодействовали с ней. А значит, тем самым влияли на ее качества и свойства.

Как раз это объясняет термин « декогеренция » – необратимый с точки зрения термодинамики процесс нарушения квантовых свойств системы при ее взаимодействии с другой, крупной системой. Во время такого взаимодействия квантовая система «подчиняется» крупной системе, утрачивает свои изначальные черты и становится классической. Соответственно, и парадокс с котом Шредингера заключается в следующем: кот представляет собой настолько большую систему, что изолировать его от мира просто нельзя.

И все же загадка влияния наблюдателя на процессы микромира заставляет задуматься: а что если квантовая суперпозиция распространяется не только на субатомные частицы, но и на окружающий нас макромир? Действительно ли наблюдатель влияет на реальность собою и каждую минуту своего наблюдения человек выбирает, какой будет эта реальность?

Обсуждая позицию наблюдателя нельзя не сказать и об одном из фундаментальных принципов современной космологии, который фиксирует связь между крупномасштабными свойствами нашей Вселенной (Метагалактикой) и существованием в ней человека – наблюдателя [9] См.: Казютинский В. В., Балашов Ю. В. Антропный принцип. История и современность // Природа. 1989. № 1. URL: http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/ OLD/ANTROP.HTM (дата обращения: 14.11.2020). .

Антропный принцип утверждает, что, если человечество существует, во Вселенной имеется некоторое базовое число характеристик, без которых его существование стало бы невозможным. Антропный принцип предложен в двух формулировках: слабый (То, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиям, необходимыми для нашего существования как наблюдателей) и сильный (Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит), должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей) [10] Антропный принцип//Новейший философский словарь. Минск. Книжный Дом А. А Грицанов. 1999. .