Физик Ричард Фейнман любил говорить, что таинственность квантовой механики можно понять по одному эксперименту. Он называется экспериментом с двумя прорезями. Результаты этого эксперимента привели ученых в шоковое состояние. Но сам эксперимент — простой.
Представьте, что я беру бейсбольный мяч и натираю его мелом, чтобы, когда я бросаю мяч в стену, он оставлял на ней белую отметку. Допустим, я помещаю между собой и стеной огромную металлическую пластину. В пластине я делаю прорезь достаточной ширины, чтобы брошенные мячи проходили сквозь эту прорезь, и начинаю бросать их. Моя точность не очень хороша, поэтому большинство брошенных мною мячей отскочит от металлической пластины. Но те из них, которые пролетят сквозь прорезь, оставят меловые отметки на стене, которые будут складываться в форму, похожую на форму прорези. Это то же самое, что поместить перед стеной огромный металлический трафарет и закрашивать его, как распылителем, натертыми мелом мячами. Если я сделаю в пластине две прорези, то в конце я получу на стене составленные из меловых отметок формы двух прорезей.
Пока ничего особо впечатляющего. Но давайте попытаемся провести этот эксперимент в микроскопическом масштабе: с электронами. Представим, что электроны имеют массу бейсбольных мячей, и я могу их бросать. Когда я бросаю их в единственную существующую прорезь, они ведут себя, как мячи, и оставляют на стене за металлической пластиной метки, образующие форму, подобную форме прорези. Но если я бросаю их в две прорези, расположенные рядом друг с другом, происходит нечто очень странное. Электроны больше не появляются за прорезями. Они появляются только на самой стене, причем образуют волновыми метками не два, а много подобий прорезей. И расположены эти подобия прорезей вдоль всей стены. Частицы не могут так "себя вести".
Исследуя дальше, мы можем попытаться проследить, как электроны добираются до стены еще до их столкновения с ней. Это труднее, так как мы должны поместить камеру на очень маленькую металлическую пластинку. Мы не увидим весь путь электронов от пластинки до стены, но хотя бы увидим, в какую прорезь влетает каждый электрон.
Эксперимент проходит прекрасно. Электроны летят к пластинке, и мы видим, как они сталкиваются с ней или пролетают сквозь одну из прорезей. Тут начинается самое странное. Когда мы наблюдаем за электронами, они не образуют своими метками многочисленные подобия прорезей на всей поверхности стены. Они образуют подобия прорезей только за самими двумя прорезями — там, где мы и ожидаем их увидеть. То есть само наблюдение за электронами меняет результат эксперимента.
Это очень странно для восприятия, но это так. Довольно легко понять, как провести этот эксперимент, и повторить его. И математически все, что происходит при этом эксперименте, очень хорошо описывается. Но объяснить, как это происходит в материальном мире, ученые не могут. И поэтому они пускаются в метафизику. Нильс Бор верил, что наблюдатель действительно создает реальность. Стивен Хокинг обращается к бесчисленному количеству параллельных миров в качестве объяснения. Но удивительные результаты этого эксперимента лежат за пределами человеческого понимания. Математика может казаться обескураживающей, но этот эксперимент и вопросы, которые он поднимает, открыты для каждого, кто захочет в этом разобраться.
#Физика #эксперимент #наука и образование #Явление #необъяснимое