«Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на неё смотрите?»
А. Эйнштейн.
Кто не читал первую часть посмотрите тут.
Самая умная фотография.
Эта фотография не зря носит такое имя, это конечно не официальное название, но оно отражает суть снимка. Фотография участников Пятого Сольвеевского конгресса “Электроны и фотоны”, прошедшего в Брюсселе 24-29 октября 1927 года, отражает финал самого драматического периода в истории физики. Именно тут решалось устройство мира на субатомном уровне.
Семнадцать из двадцати девяти участников конгресса получили Нобелевскую премию.
В первом ряду сидят восемь мужчин и одна женщина. Шестеро — лауреаты Нобелевской премии по физике и химии. У женщины сразу две премии: по физике (1903) и химии (1911). Это Мария Кюри. В центре еще один нобелевский лауреат - Альберт Эйнштейн. Справа в конце второго ряда — Нильс Бор. Справа от Марии Кюри, с сигарой и шляпой в руке, Макс Планк — человек, открывший кванты. Все люди на этом фото величайшей ученые своего времени, некоторые и до сих пор считаются таковыми.
Мы уже знаем (из первой части) о корпускулярно-волновом дуализме или о двойственности элементарных частиц, когда электрон/фотон может проявлять свойства как частицы так и волны. А так же о запутанности двух частиц рожденных в один момент и в одном месте. Что же еще странного таит квантовая физика.
Копенгагенская интерпретация и принцип неопределенности.
Копенгагенская интерпретация (т.е. толкование) квантовой механики, которую изложили Нильс Бор и Вернер Гейзенберг во время работы в Копенгагене. Они усовершенствовали вероятностную интерпретацию волновой функции, данную М. Борном и попытались ответить на ряд вопросов, возникающих вследствие свойственного квантовой механике корпускулярно-волнового дуализма, в частности на вопрос об измерении.
Куча терминов и ничего непонятно? Сейчас попробуем разобраться.
Суть такова, мы не можем измерить два параметра частицы одновременно и точно. То есть измеряя точный импульс (если оч. упростить то это скорость), мы не можем сказать точное положение частицы и наоборот, зная точное положение частицы, мы не можем определить импульс. Но мы можем одновременно назвать приблизительный импульс и положение. Принцип неопределённости, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней физической квантовой механики. Является следствием принципа корпускулярно-волнового дуализма.
Пока вы заняты измерением импульса, частица в этот момент занимает все возможные положения пространства. Она и здесь и тут и там одновременно.
Вот мы с вами потихоньку подобрались к коту. Да, да именно к коту.
Кот Шредингера. Живой или нет?.
Многие наверняка слышали о "Коте Шредингера" но что это или кто?
Кот Шредингера - это мысленный эксперимент, предложенный Эрвином Шрёдингером, которым он хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.
Поставим его вместе (эксперимент). Нам понадобится кот, в запертом пространстве, коробка подойдет, желательно железная. Запирая бедного кота в ней, туда же кладем адскую машину, на которую кот не сможет никак воздействовать. Что за машина: счетчик Гейгера (улавливает радиацию) в него кладем кусочек радиоактивного элемента, столь небольшое количество, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться. Счетчик соединяем с реле, которое сработает когда уловит частицу радиоактивного вещества. Реле в свою очередь приводит в действие молоток, который разобьет ампулу с синильной кислотой. Оставляем на час всю систему предоставленной самой себе. Пока что мы можем сказать: кот жив. Однако по истечении часа грань между да и нет или между жив - мертв стирается. Переводя состояние системы в размазанное состояние.
Согласно квантовой механике, если над ядром (атома) не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то вы можете увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив». Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента — показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Конечно в макромире такого быть не может, кот всегда либо жив либо мертв, но в квантовом мире все именно так. В копенгагенской интерпретации система перестаёт быть смешением состояний (суперпозицией) и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Эксперимент с котом показывает, что в этой интерпретации природа этого самого наблюдения — измерения — определена недостаточно. Т.е. мы проводим измерения тем, что начинаем наблюдать, открыв крышку ящика, тем самым закрывая волновую функцию. Когда вы открываете ящик, он запутывается (имеется ввиду квантовая запутанность) с котом и от этого образуются два соответствующие живому и мёртвому коту состояния наблюдателя, которые не взаимодействуют друг с другом. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых вы смотрите на ящик с мёртвым котом, а в другой — вы же смотрите на живого кота. Ну как-то так. На это все Эйнштейн и сказал: «Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на неё смотрите?».
Как бы все странно это не звучало, но квантовый мир работает именно так и технологии нашего мира построены на этих принципах. Да, мы пока понимаем далеко не все и некоторые вещи так и работают, принцип работы которых мы полностью не знаем. У ученых-практиков даже появилась поговорка: "Замолчи и работай" подразумевая не вникай слишком глубоко, работает и ладно. А в сути пусть разбираются теоретики.
Хорошего всем настроения.
Понравился материал? поставьте лайк- вам нетрудно, а мне приятно, так я буду понимать, что материал интересен и делать больше подобных выпусков.
Слева или слева кнопки- можно поделится в соцсетях.
Больше интересного в других статьях.
Подписка - плюсик в вашу карму.