О том, что за привычными нам словами может стоять совсем иной смысл, на этом канале речь шла уже не раз. Обычно, это была терминология из области военно-исторической науки — тактическая внезапность, стратегическая внезапность, запутанная, на первый, да и не на первый тоже, взгляд категоризация потерь и различные парадоксы (не)понимания связанные с разной смысловой нагрузкой у одинаковых терминов. Касался канал и вопросов терминологии на стыке наук.
Демон Лапласа — это один из множества умозрительных идеальных наблюдателей в естественных науках. Создание, что способно в единый миг познать всю вселенную, в том виде в котором она в это мгновение существует. Демон — громкое и красивое имя, ставшее нарицательным, пусть даже автор (Пьер-Симон де Лаплас*) его так не называл, был образом позволяющим понять границы или безграничность способностей человека к познанию, позволял взглянуть, в первом приближении, на стоящие на пути познания, в таких невероятных масштабах, проблемы и подчеркнуть причинность - взаимосвязанность событий.
Умозрительные наблюдатели могут выступать и в более «служебной» роли, для большей наглядности при описании физических и не только процессов. Наблюдателем, в своим мысленных экспериментах, пользовался Эйнштейн. У него трудяга-демон был помельче, измерял и наблюдал физические явления, например, измерял скорость света внутри движущегося поезда и от внешних источников, а ещё его кидали с крыши, чтобы оценить влияние гравитационного поля в свободном падении.
Астрофизики таких бедолаг могут и в чёрную дыру затолкать, выкинуть за пределы галактики или ещё дальше. Его можно ввести и в гуманитарные науки, но в них с наблюдателями свои сложности и трогать их, пока, мы не будем.
При всём многообразии мысленных экспериментов и умозрительных образов созданных с наблюдателями, само понятие «наблюдение», в этом сплаве науки и воображения, будет вполне привычным для большинства людей.
Смотри, измеряй, руками не трогай!
И так было до тех пор, пока термины «наблюдение» и «наблюдатель» не начали использоваться в квантовой механике и других составляющих такого раздела физических наук как квантовая физика.
"Руки" демона Лапласа.
Что такого нового принесла квантовая теория, в широком смысле слова, в науку, что термины «наблюдатель» и «наблюдение» изменили своё значение? И как, при этом, погиб демон Лапласа?
В первом приближении, можно узнать об этом ещё в школе, когда учитель физики объясняет, что нельзя определить положение электрона, не оказав на него воздействия. Нет такого прибора. Придётся или «стукнуть» по электрону другой частицей и измерить отражённую или разлетающиеся частицы - остатки электрона, либо поймать его в недрах измерительного прибора, где уже он "стукнет" по другой частице.
При углублении в квантовую механику, окажется, что проблема отнюдь не просто техническая, и квантовая неопределённость исключает точное одновременное определение положения и скорости (точнее, импульса) электрона в отдельно взятый момент времени даже в расчётах.
К счастью, туда мы углубляться не будем. Нам нужен только сам факт того, что измерение без воздействия, в рамках квантовой физики, невозможно.
И это первый шаг на пути к концу существования классического идеального наблюдателя.
Двухщелевой эксперимент, опыт Юнга и эффект наблюдателя.
Непонимание того, что такое "наблюдатель" в нашей обыденной жизни, "классической" физике и в физике квантовой, порождает самые безумные идеи, которые без проблем селятся в головах "научно"-популярных блогеров, прогеров и медийных личностей, включая шарлатанов, которые научат, за деньги, как правильно воздействовать на мир.
Как говорится, нет слов.
Самое неприятное, что в этом получасовом видео, с ошибками и неудачными аналогиями, но описывается опыт Юнга (публикация результатов - 1803-й год) и позднейшие опыты с детектированием частиц.
Оригинальный опыт Юнга достаточно прост и, сегодня, любой гордый владелец лазерной указки и канцелярского резака или лезвия старой безопасной бритвы может повторить его за несколько минут.
- ссылка на видео, всячески рекомендую
Отверстий было всего два, а на листе бумаги получился штрих-код какой-то. Этим опытом Юнг показал волновую природу света, потому что видим мы на бумаге именно интерференцию волн.
К счастью, нам не нужно углубляться и в эту область физики. Важнее заметить, что наблюдатель, в обыденном смысле слова, у этого опыта есть - стоит с камерой. В понимании классическом, наблюдателей, как минимум, два - человек и камера, а, в самом широком смысле слова, наблюдателей уже 33 тысячи человек.
Почему это важно? Проявление "эффекта наблюдателя" показывает модифицированный опыт Юнга - "двухщелевой эксперимент", где за щелями устанавливаются детекторы участвующих в эксперименте частиц.
- в эксперименте на рисунках - это электроны, поэтому появляется "лишнее звено" - фотодетектор, реальный детектор - это источник света ("поджигается" электроном) для срабатывания фотодетектора, которое нужно только экспериментатору, чтобы фиксировать ход эксперимента
При детектировании частицы, то есть, при её взаимодействии с детектором, внезапно, интерференция исчезает и мы видим два пятна или два пика излучения
- всегда регистрируются именно отдельные частицы, в двухщелевом эксперименте Тономуры (см ссылку на статью) 70.000 электронов были отстреляны, по одному, по огромной мишени-поглотителю, и только картина рассеивания отдельных "попаданий" показывала волновую интерференцию,
- пока не установили детекторы
на поверхности поглотителя, вместо "штрих-кода" интерференции волн. Прозрачность детектора не имеет значения, если он обеспечивает хоть какое-то взаимодействие с частицей, даже второй детектор не нужен - эффект проявится и при одном.
Это и есть "эффект наблюдателя". Фотонам или электронам, использованным в эксперименте, глубоко безразлично чужое внимание. Наблюдатели - идеальные демоны из классической физики или самые обычные зеваки - могут собраться хоть целым стадионом, вокруг лабораторного стола, и всё равно будут наблюдать лишь интерференцию волн, пока на пути частиц не появится детектор.
Смерть демона Лапласа и крах модели квантового солипсизма.
Эти наблюдатели не взаимодействовали с частицами использованными в эксперименте, поэтому, и не оказали никакого влияния на его ход.
Так появляется вторая проблема бездумного использования терминов "наблюдение" и "наблюдатель", вне строгого научного их значения. Состоит она в приписывании некой цели объектам, например, тем же детекторам в эксперименте.
Что изменится в двухщелевом эксперименте, если убрать фотодетекторы, которые прямо не связаны с частицей? Ничего. Интерференция не "вернётся". Электроны продолжат взаимодействовать с источником света, через который проходят, просто экспериментатор уже не будет знать об этом.
У наблюдателя есть цель - наблюдать, но нет взаимодействия с частицей? Частице он безразличен. У наблюдателя нет цели наблюдать, но он взаимодействует с частицей? Есть эффект.
А ведь из этого приписывания цели "наблюдать" наблюдателю квантовых процессов, и родился самый настоящий квантовый солипсизм, то есть, представление обо всём окружающем мире, как о результате наблюдения его отдельно взятым человеком. И это представление ошибочно не в том смысле, что отдельный человек не оказывает на всю Вселенную "эффекта наблюдателя", а в том, что наблюдение, в понятиях квантовой физики, можно прекратить.
В масштабах отдельных частиц прекратить взаимодействие с окружающим миров вполне возможно, что показывает тот же опыт Юнга и его модификации с детекторами. В масштабах макрообъектов избежать взаимодействия почти невозможно, в конечном счёте, макрообъект сам "достанет" Вселенную своим тепловым излучением и гравитацией. Нужно приложить немало усилий, чтобы "отцепить" от вселенной хотя бы группу молекул, охлаждая их и помещая в состояние свободного падения.
Что с главной интригой, как же умрёт демон Лапласа?
Вероятно, все читатели догадались об этом ещё в первом разделе статьи. Невозможно познать всю Вселенную, не оказав на неё всю воздействия, а, оказав воздействие, демон станет её частью и перестанет существовать как идеальный наблюдатель. Поскольку идеальный наблюдатель - это его суть, он умрёт. Плюс, возникнет парадокс познания бесконечно изменчивого познающего себя, увы, ещё и смерть демона будет напрасной...
Совсем не сложный мысленный эксперимент. И огромная гора заблуждений связанных с "гуманитарщиной" и "бытовухой" наросшей вокруг квантовой физики.
О канале.
Чудо-чудное произошло. Канал отключили от монетизации. Будет очень не хватать пяти или десяти рублей в день, вроде мелочь, а приятно. По крайней мере, читать выходящие материалы станет удобнее, без рекламы.
Желающие поддержать канал финансово могут это сделать через виджет. И автору вновь будет очень приятно.
