Есть хороший пример, который поможет вам понять, что во Вселенной заложены неопределённость, случайность и вероятность.
Вы наверняка знаете, что некоторые вещества, например, уран, опасны своей радиоактивностью. Со временем они превращаются в другие элементы, испуская вредное излучение. Вы наверняка слышали в этом контексте термин «период полураспада». Это означает, что элемент нестабилен и что он гарантированно превратится в другой элемент из-за неизбежности структуры, которая связана с недостаточной способностью атомного ядра удерживать части атома.
Например, период полураспада радиоактивного вещества йод-131 составляет восемь дней. Это означает, что если взять 100 г I-131, то через восемь дней половина из них (50 г) испустит излучение и превратится в ксенон-131 (Xe-131), и у вас останется 50 г I-131.
Следуя здравому смыслу, можно было бы ожидать, что если первым 50 г потребовалось восемь дней для того, чтобы преобразоваться, то оставшимся 50 г I-131 потребуется еще восемь дней для того, чтобы превратиться в Xe-131. Но... Добро пожаловать в квантовый мир. Тут и проявляет себя странная природа вероятностного характера процессов. И да, вновь мы убедимся, что интуиция для физика - очень плохой советчик.
На самом деле, ещё через восемь дней половина оставшихся 50 г I-131 (25 г) превратилась бы в Xe-131. Ещё через восемь дней половина оставшихся 50 г I-131 (12,5 г) теперь будет преобразована. И так далее. Результат превращения всегда будет виден, если использовать половину доступного количества.
По сути, получается, что для каждого атома I-131 существует 50% вероятность того, что он испустит излучение в течение 8 дней. Именно поэтому за этот период половина этих атомов превращается в Xe-131.
Что вам напоминает эта «вероятность 50%»? Конечно же, подбрасывание монетки! И пусть пример с монеткой можно описывать не совсем случайным, поскольку одна сторона монетки тяжелее другой, а условия не идеальны, здесь эта логика подходит для понимания проблемы.
На уровне отдельного атома существует неопределенность относительно того, как он будет себя вести, точно так же, как результат подбрасывания отдельной монеты случаен. Но если у вас есть миллиард атомов, как это бывает даже в случае с самым маленьким количеством радиоактивного вещества, вы получите вполне предсказуемый 50%-ный результат, точно так же, как если вы подбросите миллион миллиардов монет, вы получите предсказуемый 50%-ный результат «Орел-Решка» (или достаточно близкий к нему).
Это лишь один пример. На самом деле, всё на атомном уровне полно непредсказуемости и случайности. Местоположение, скорости, уровни энергии и практически все физические величины становятся неопределёнными на атомном уровне.
Уверенность, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, например, мяч, движущийся с точной скоростью в точно определенное место при ударе с определенной силой, является иллюзией. Мы имеем дело с объектами, состоящими из миллиарда атомов, протонов, электронов и т. д. Вселенную по своей сути можно понять только с помощью вероятностных математических моделей.
Полагаю, что изучив такой простой и известный учёным пример, вы теперь можете ответить и на ряд вопросов из серии: зачем нужна квантовая физика или почему квантовые миры такие странные? Или откуда всё это вообще появилось?
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.