Когда рассматриваем объекты вокруг себя, то неважно, как мы на них смотрим, где и когда. Вне зависимости от всего этого они остаются одним и тем же. В науке все не так, особенно в квантовой физике. Она вообще покушается на святое – принцип реализма, формулирующего существование объективной, независимой от сознания наблюдателя реальности. Очень часто именно так и воспринимается парадокс «эффекта наблюдателя».
Взаимодействие
Например, поведение электрона будет зависеть от того, каким образом его измеряют. Однако, местная аналогия здесь иная. Люди же начинают вести себя не так, как обычно, зная, что за ними наблюдают. С электронами происходит тоже самое. В квантовой механике эффект наблюдателя известен давно и хорошо. В зависимости от того, есть ли рядом с ними наблюдатель или нет, они могут повести себя двумя способами: быть частицей, или быть волной.
Этот феномен есть и в других областях (психология, социология, компьютерные науки, лингвистика), но он там наименее изучен. Наблюдатель сам по себе влияет на ситуацию, и лишь иногда его эффект проявляется в последствиях от некорректного измерения, неправильного применения приборов, ошибок в расчетах или исследованиях. Как только наблюдатель сделает все правильно, в этом случае эффект исчезнет.
Квантовая же механика под наблюдателем понимает фиксирующий какое-либо явление измерительный прибор. Дело в том, что в нашем мире пустое пространство и изолированная материя вообще не имеют смысла, поэтому частицы описываются только через их взаимодействия. Ничего о них нельзя сказать, пока они находятся в первоначальных взаимодействиях. Их надо вырвать из них, подготовить, и подвергнуть другому взаимодействию – измерению.
Принципиальная проблема
Но если мы поменяем взаимодействия, насколько верны будут наши измерения? Не изменится ли частица сама по себе вследствие этого? Однако физиков больше волнует сам наблюдатель – он же и участник, ведь не только наблюдает, еще и определяет свойства субатомной частицы. О них в принципе приходится говорить только в контексте взаимодействия. Частица будет реализовать возможные свои свойства в зависимости от того способа, каким ее будут измерять. Парадокс квантовой физики: как только меняется наблюдающая система, свойства наблюдаемого объекта тоже меняются.
Это важный момент для понимания того, насколько все явления и вещи глубоко взаимосвязаны между собой. Частицы не имеют точных или постоянных характеристик, они постоянно переходят в иную форму энергии, или переходят одна в другую. Все их характеристики напрямую зависят от того способа, которым мы решили их видеть. Пока мы измеряем какое-то свойство частицы одним способом, другое ее свойство изменится. Такова действительность.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
«Квантовые частицы (электроны, атомы или молекулы) настолько малы, что любые измерительные приборы неизбежно оказывают на них влияние. И это не техническая проблема, а принципиальная – природа так устроена, что мы никак не можем устранить это влияние. Самим фактом измерения мы меняем состояние квантового объекта», – отмечает кандидат физико-математических наук Кирилл Половников.
Подсветка электрона
И тут внутри физики появляются проблемы иного, метафизического толка. Стоит захотеть измерить точное положение частицы, и сделать это будет невозможно. Ведь у нее не будет ни скорости, ни направления движения. Описать ее движение? Но ее нет в пространстве. Но еще более сложное для понимания ученых это то, как именно частица узнает, что за ней наблюдают, и меняет свое свойство.
Чтобы понаблюдать за электроном, например, ученые его «подсвечивают», направляя на него световой поток фотонов. Они входят во взаимодействие с электроном и автоматически меняют его свойства. Измерение будет точнее, если воздействие будет сильнее, но тогда и изменений станет больше. Самой известной иллюстрацией этого является эксперимент с двумя щелями Томаса Юнга. Если в нем не участвовал наблюдатель, то, проходя сразу через две щели, электроны вели себя как волны.
Как только появлялся наблюдатель и пытался определить, в какую щель пролетел каждый из электронов, они тут же становились частицами. Когда физики института Вейцмана повторили этот опыт, они сделали открытие. Если параметры прибора-наблюдателя меняли так, чтобы он видел меньше или больше электронов, то эти электроны тут же меняли свое поведение. Так что в микромире складывается такая картина: вся квантовая система меняется при любой попытке измерения или наблюдения.
Не самостоятельный феномен
В «эффекте наблюдателя» критикуют все: и сам термин «наблюдатель», и термин «воздействие», под которым все чаще понимают телепатическое воздействие. В этом смысле очень важно, а точнее непременно указывать принципиальные моменты. А именно, каким образом наблюдатель будет влиять на результаты экспериментов. Так австрийские физики провели двухщелевой эксперимент не с электронами, а с молекулами фуллерена.
Первоначально они проявили только одну из своих характеристик – волновую. После этого ученые стали постепенно их нагревать, и молекулы фуллерена стали вести себя как частицы и испускать инфракрасное излучение. Тут уже не составило труда определить, через какую щель пролетела та или иная молекула. Таким образом, наблюдатель не присутствовал, а волновые свойства все равно перешли в корпускулярные.
А эффект того, что на опыт влияет своим воздействием экспериментатор, научные данные уже подтвердили. Для уточнения причин и объема этого процесса нужно провести больше исследований. Вполне возможно, что «эффект наблюдателя» – это не самостоятельный феномен, а несколько взаимосвязанных явлений.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: