Классическая физика не может объяснить множество процессов, протекающих во Вселенной. Учёные считают, что в основе всего мироздания лежит квантовая механика, и пусть квантовый мир кажется нам странным и другим, непохожим на наш привычный, у нас уже есть представления о законах квантового мира. Но из-за того, что мы пока не знаем, как именно работает квантовая механика, рождаются парадоксы и странности. Свойства квантового мира, которые нам известны, не являются чем-то из области фантастики - все они были открыты экспериментальным путём. Один из фундаментальных принципов квантовой механики - принцип квантовой суперпозиции.
Формулировка принципа квантовой суперпозиции гласит: если система может находиться в различных состояниях, значит, она может одновременно находиться сразу в двух или даже нескольких состояниях.
То есть, частица может находиться либо в позиции А, либо в позиции Б, либо в суперпозиции, которая представляет собой нечто среднее между позицией А и Б. В суперпозиции А и Б могут выступать в равной степени. В суперпозиции частицы не находятся ни в точке А, ни в точке Б, они также не находятся в двух позициях одновременно - частица в суперпозиции не имеет конкретного положения, она ведет себя как волна. Но стоит только появиться наблюдателю, как частица начинает менять своё состояние: словно больше никакого хаоса в присутствии "начальства" - частица занимает либо позицию А, либо позицию Б в случайном порядке. До того, как появится наблюдатель, нельзя понять, где именно окажется частица. Только наблюдение заставляет занять частицу одну из доступных ей позиций. И вот интересный вопрос: откуда частицы понимают, что за ними следят?
Несмотря на то, что невозможно точно предсказать, какую именно позицию займёт частица, можно предсказать вероятность. Если, например, доминирующей в суперпозиции будет точка Б, то и логично, что вероятность того, что частица окажется в точке Б больше.
Подвох в том, что мы рассматривали пример с двумя позициями, однако в реальности их может быть сколько угодно. Существует лишь большая вероятность того, что частица займёт одни позиции, и меньшая, если займёт другие. Так учёные строят волновые графики вероятностей того, какие позиции займёт частица, а какие не займёт. Так можно предсказывать потенциальное наложение частиц, и это лежит в основе необъяснимого пока феномена корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому частицы могут вести себя как волны, а волны - как частицы. Пока мы не видим частицу, она ведёт себя, как волна, а как только появляется наблюдатель, она ведёт себя как частица. Только наблюдатель решает, как вести себя частицам в квантовом мире. Почему наблюдатель становится такой важной персоной - неизвестно. Неужели наше сознание создаёт вокруг нас всё то, что нас окружает?
Для привычного нам мира вполне логично то, что если мы находимся дома, то мы не можем быть на паре по квантовой механике, как на той картинке из комикса, и наоборот. В квантовом мире это правило не работает. Возникает вопрос: а что же это за суперпозиция такая, позволяющая частице быть, можно сказать, повсюду и где угодно?
Суперпозиция зависит от фундаментальных свойств пространства-времени. Квантовый мир чем-то напоминает королевство кривых зеркал. Вы когда-нибудь были в комнате смеха, где вас окружает множество зеркал? Представьте себе, что ваш друг пришёл в подобную комнату, где его окружают зеркала со всех сторон, только пусть они будут не искажающие, а обычные, то есть, представьте, что он зашёл в подобную комнату:
Если он будет стоять в середине этой комнаты, он будет отражаться во всех зеркалах, а отражение в этих зеркалах будет ещё и дублироваться за счёт отражения других, то есть, мы увидим что-то такое:
Если мы видим своего друга, значит, информация о нём есть и в нашем сознании, а благодаря зеркалам информация об объекте присутствует в нескольких местах. Если убрать одно из зеркал, то в том месте останется лишь пустая стена, и мы не будем подглядывать за своим другом в этой точке. Но если мы вернём ему зеркало, то друг ваш друг снова появится в нём. Получается, что информация о нём никуда не исчезла, просто при определённых условиях проявления информации мы видим объект, а когда условия меняются, мы перестаём его видеть, но это не означает, что он исчез вовсе. В информационном плане ваш друг существует, и даже отражается в других зеркалах.
Посмотрите на картинку выше: отражение может иметь непрерывный поток - вашего друга окружает множество его отражений, он становится даже в зеркале чем-то похожим на волну (отражения как бы сливаются) - друг, получается, есть в каждой точке данной комнаты и выглядит как волна. В квантовом мире действие не ограничится комнатой - информация будет храниться во Вселенной везде, где угодно, в глобальном информационном поле. Осталось только узнать - как подключиться к этому всеобъемлющему вселенскому компьютеру, чтобы узнать все тайны мироздания!
#квантовая физика #физика #космос #наука #научно-популярное #принцип квантовой суперпозиции
Вам может быть интересно:
"Чудеса" квантовой механики и "эффект наблюдателя"
Парадокс стержня и сарая в Теории относительности Альберта Эйнштейна
"Бог не играет в кости" и Принцип Неопределённости Гейзенберга
Ну очень горячо! Планковская температура
Кто быстрее постареет: парадокс близнецов
Всё ли предопределено? Что об этом говорит наука?
Парадокс Ферми: почему другие цивилизации не хотят с нами общаться?
Существует ли время?
Необычные свойства конденсата Бозе-Эйнштейна