Είναι αυτό το αξίωμα που έχει αποδειχθεί πειραματικά από φυσικούς σε πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, όσο περίεργο κι αν ακούγεται.Μπορεί να ακούγεται ασυνήθιστο τώρα, αλλά η κβαντική φυσική έχει αρχίσει να αποδεικνύει την αλήθεια της σκληρής αρχαιότητας: «Η ζωή σου είναι εκεί που είναι η προσοχή σου». Συγκεκριμένα, ότι ένα άτομο με την προσοχή του επηρεάζει τον περιβάλλοντα υλικό κόσμο, προκαθορίζει την πραγματικότητα που αντιλαμβάνεται.

Από την ίδρυσή της, η κβαντική φυσική άρχισε να αλλάζει ριζικά την ιδέα του μικροκόσμου και του ανθρώπου, ξεκινώντας από το δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, με τη δήλωση του William Hamilton για την κυματοειδή φύση του φωτός, και συνεχίζοντας με την προηγμένη ανακαλύψεις σύγχρονων επιστημόνων. Η κβαντική φυσική έχει ήδη πολλά στοιχεία ότι ο μικρόκοσμος «ζει» σύμφωνα με εντελώς διαφορετικούς νόμους της φυσικής, ότι οι ιδιότητες των νανοσωματιδίων διαφέρουν από τον κόσμο που είναι γνωστός στους ανθρώπους, ότι τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν μαζί του με ιδιαίτερο τρόπο.
Στα μέσα του 20ου αιώνα, ο Klaus Jenson έλαβε ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα κατά τη διάρκεια πειραμάτων: κατά τη διάρκεια φυσικών πειραμάτων, τα υποατομικά σωματίδια και τα φωτόνια ανταποκρίθηκαν με ακρίβεια στην ανθρώπινη προσοχή, γεγονός που οδήγησε σε διαφορετικά τελικά αποτελέσματα. Δηλαδή, τα νανοσωματίδια αντέδρασαν σε αυτό στο οποίο επικέντρωναν την προσοχή τους οι ερευνητές εκείνη τη στιγμή. Κάθε φορά αυτό το πείραμα, που έχει ήδη γίνει κλασικό, εκπλήσσει τους επιστήμονες. Έχει επαναληφθεί πολλές φορές σε πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο και κάθε φορά τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος είναι πανομοιότυπα, γεγονός που επιβεβαιώνει την επιστημονική του αξία και αξιοπιστία.
Έτσι, για αυτό το πείραμα, ετοιμάστε μια πηγή φωτός και μια οθόνη (μια πλάκα αδιαπέραστη από τα φωτόνια), η οποία έχει δύο σχισμές. Η συσκευή, η οποία είναι η πηγή φωτός, «εκτοξεύει» φωτόνια σε απλούς παλμούς.

Φωτογραφία 1.
Μπροστά από το ειδικό φωτογραφικό χαρτί τοποθετήθηκε ειδική οθόνη με δύο σχισμές. Όπως ήταν αναμενόμενο, δύο κάθετες ρίγες εμφανίστηκαν στο φωτογραφικό χαρτί - ίχνη φωτονίων που φώτιζαν το χαρτί καθώς περνούσαν μέσα από αυτές τις σχισμές. Όπως ήταν φυσικό παρακολουθούνταν η πρόοδος του πειράματος.

Φωτογραφία 2.
Όταν ο ερευνητής άνοιξε τη συσκευή και έφυγε για λίγο, επιστρέφοντας στο εργαστήριο, εξεπλάγη απίστευτα: στο φωτογραφικό χαρτί τα φωτόνια άφησαν μια εντελώς διαφορετική εικόνα - αντί για δύο κάθετες λωρίδες, υπήρχαν πολλές.

Φωτογραφία 3.
Πώς θα μπορούσε να συμβεί αυτό; Τα σημάδια που έμειναν στο χαρτί ήταν χαρακτηριστικά ενός κύματος που περνούσε μέσα από τις ρωγμές. Με άλλα λόγια, παρατηρήθηκε ένα μοτίβο παρεμβολής.

Φωτογραφία 4.
Ένα απλό πείραμα με φωτόνια έδειξε ότι όταν παρατηρείται (παρουσία συσκευής ανιχνευτή ή παρατηρητή), το κύμα μετατρέπεται σε σωματιδιακή κατάσταση και συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο, αλλά, ελλείψει παρατηρητή, συμπεριφέρεται σαν κύμα. Αποδείχθηκε ότι αν δεν κάνετε παρατηρήσεις σε αυτό το πείραμα, το φωτογραφικό χαρτί δείχνει ίχνη κυμάτων, δηλαδή ένα μοτίβο παρεμβολής είναι ορατό. Αυτό το φυσικό φαινόμενο ονομάστηκε «Φαινόμενο του Παρατηρητή».

Το πείραμα σωματιδίων που περιγράφεται παραπάνω ισχύει επίσης για την ερώτηση "Υπάρχει Θεός;" Διότι αν, με την άγρυπνη προσοχή του Παρατηρητή, κάτι που έχει κυματική φύση μπορεί να παραμείνει στην κατάσταση της ύλης, αντιδρώντας και αλλάζοντας τις ιδιότητές του, τότε ποιος παρατηρεί προσεκτικά ολόκληρο το Σύμπαν; Ποιος κρατά όλη την ύλη σε μια σταθερή κατάσταση με την προσοχή του Από τη στιγμή που ένα άτομο έχει στην αντίληψή του την υπόθεση ότι μπορεί να ζήσει σε έναν ποιοτικά διαφορετικό κόσμο (για παράδειγμα, στον κόσμο του Θεού), μόνο τότε, το άτομο; , αρχίζουν να αλλάζουν τον φορέα της ανάπτυξής του σε αυτή την πλευρά και οι πιθανότητες να επιβιώσει από αυτή την εμπειρία αυξάνονται πολλαπλάσια. Δηλαδή, αρκεί απλά να παραδεχτείς την πιθανότητα μιας τέτοιας πραγματικότητας για τον εαυτό σου. Κατά συνέπεια, από τη στιγμή που ένα άτομο αποδεχθεί τη δυνατότητα απόκτησης μιας τέτοιας εμπειρίας, στην πραγματικότητα αρχίζει να την αποκτά. Αυτό επιβεβαιώνεται στο βιβλίο "AllatRa" της Anastasia Novykh:

«Τα πάντα εξαρτώνται από τον ίδιο τον Παρατηρητή: εάν ένα άτομο αντιλαμβάνεται τον εαυτό του ως σωματίδιο (ένα υλικό αντικείμενο που ζει σύμφωνα με τους νόμους του υλικού κόσμου), θα δει και θα αντιληφθεί τον κόσμο της ύλης. εάν ένα άτομο αντιλαμβάνεται τον εαυτό του ως κύμα (αισθητηριακές εμπειρίες, μια διευρυμένη κατάσταση συνείδησης), τότε αντιλαμβάνεται τον κόσμο του Θεού και αρχίζει να τον κατανοεί, να ζει με αυτόν».
Στο πείραμα που περιγράφηκε παραπάνω, ο παρατηρητής αναπόφευκτα επηρεάζει την πορεία και τα αποτελέσματα του πειράματος. Δηλαδή, προκύπτει μια πολύ σημαντική αρχή: είναι αδύνατο να παρατηρήσουμε, να μετρήσουμε και να αναλύσουμε ένα σύστημα χωρίς να αλληλεπιδράσουμε μαζί του. Όπου υπάρχει αλληλεπίδραση, υπάρχει αλλαγή στις ιδιότητες.
Οι σοφοί λένε ότι ο Θεός είναι παντού. Οι παρατηρήσεις των νανοσωματιδίων επιβεβαιώνουν αυτή τη δήλωση; Αυτά τα πειράματα δεν επιβεβαιώνουν ότι ολόκληρο το υλικό Σύμπαν αλληλεπιδρά μαζί Του με τον ίδιο τρόπο όπως, για παράδειγμα, ο Παρατηρητής αλληλεπιδρά με τα φωτόνια; Αυτή η εμπειρία δεν δείχνει ότι ό,τι στρέφεται η προσοχή του Παρατηρητή διαπερνάται από αυτόν; Πράγματι, από την άποψη της κβαντικής φυσικής και της αρχής του «Φαινόμενου Παρατηρητή», αυτό είναι αναπόφευκτο, καθώς κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης το κβαντικό σύστημα χάνει τα αρχικά του χαρακτηριστικά, αλλάζει υπό την επίδραση ενός μεγαλύτερου συστήματος. Δηλαδή, και τα δύο συστήματα, ανταλλάσσοντας αμοιβαία ενέργεια και πληροφορίες, τροποποιούν το ένα το άλλο.

Αν αναπτύξουμε περαιτέρω αυτό το ερώτημα, αποδεικνύεται ότι ο Παρατηρητής προκαθορίζει την πραγματικότητα στην οποία ζει στη συνέχεια. Αυτό εκδηλώνεται ως συνέπεια της επιλογής του. Στην κβαντική φυσική υπάρχει η έννοια των πολλαπλών πραγματικοτήτων, όταν ο Παρατηρητής αντιμετωπίζει χιλιάδες πιθανές πραγματικότητες μέχρι να κάνει την τελική του επιλογή, επιλέγοντας έτσι μόνο μία από τις πραγματικότητες. Και όταν επιλέγει τη δική του πραγματικότητα για τον εαυτό του, εστιάζει σε αυτήν, και εκδηλώνεται για αυτόν (ή αυτός για εκείνη;).
Και πάλι, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι ένα άτομο ζει στην πραγματικότητα που ο ίδιος υποστηρίζει με την προσοχή του, ερχόμαστε στο ίδιο ερώτημα: εάν όλη η ύλη στο Σύμπαν βασίζεται στην προσοχή, τότε Ποιος κρατά το ίδιο το Σύμπαν με την προσοχή του; Αυτό το αξίωμα δεν αποδεικνύει την ύπαρξη του Θεού, Εκείνου που μπορεί να συλλογιστεί ολόκληρη την εικόνα;

Αυτό δεν δείχνει ότι το μυαλό μας εμπλέκεται άμεσα στις λειτουργίες του υλικού κόσμου; Ο Wolfgang Pauli, ένας από τους ιδρυτές της κβαντικής μηχανικής, είπε κάποτε: Οι νόμοι της φυσικής και της συνείδησης πρέπει να θεωρούνται συμπληρωματικοί" Είναι ασφαλές να πούμε ότι ο κύριος Pauli είχε δίκιο. Αυτό είναι ήδη πολύ κοντά στην παγκόσμια αναγνώριση: ο υλικός κόσμος είναι μια απατηλή αντανάκλαση του μυαλού μας και αυτό που βλέπουμε με τα μάτια μας δεν είναι στην πραγματικότητα πραγματικότητα. Τότε ποια είναι η πραγματικότητα; Πού βρίσκεται και πώς μπορώ να το βρω;
Όλο και περισσότεροι επιστήμονες τείνουν να πιστεύουν ότι η ανθρώπινη σκέψη υπόκειται επίσης στις διαδικασίες των περιβόητων κβαντικών επιδράσεων. Το να ζεις σε μια ψευδαίσθηση που τραβιέται από το μυαλό ή να ανακαλύψεις την πραγματικότητα μόνος σου - αυτό επιλέγει ο καθένας για τον εαυτό του. Μπορούμε μόνο να σας προτείνουμε να διαβάσετε το βιβλίο AllatRa, το οποίο αναφέρθηκε παραπάνω. Αυτό το βιβλίο όχι μόνο αποδεικνύει επιστημονικά την ύπαρξη του Θεού, αλλά παρέχει επίσης λεπτομερείς εξηγήσεις για όλες τις υπάρχουσες πραγματικότητες, διαστάσεις, ακόμη και αποκαλύπτει τη δομή της ανθρώπινης ενεργειακής δομής. Μπορείτε να κατεβάσετε αυτό το βιβλίο εντελώς δωρεάν από τον ιστότοπό μας κάνοντας κλικ στο απόσπασμα παρακάτω ή μεταβαίνοντας στην κατάλληλη ενότητα του ιστότοπου.

«Όποιος δεν σοκαρίστηκε όταν αντιμετώπισε για πρώτη φορά την κβαντική θεωρία, μάλλον απλά δεν κατάλαβε». Ο Νιλς Μπορ

Οι προϋποθέσεις της κβαντικής θεωρίας είναι τόσο εκπληκτικές που μοιάζει περισσότερο με επιστημονική φαντασία.

Ένα σωματίδιο του μικροκόσμου μπορεί να βρίσκεται σε δύο ή περισσότερα σημεία ταυτόχρονα!

(Ένα πολύ πρόσφατο πείραμα έδειξε ότι ένα από αυτά τα σωματίδια μπορεί να βρίσκεται σε 3000 σημεία ταυτόχρονα!)

Το ίδιο «αντικείμενο» μπορεί να είναι και ένα εντοπισμένο σωματίδιο και ένα ενεργειακό κύμα που διαδίδεται στο διάστημα.

Ο Αϊνστάιν υπέθεσε ότι τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Αλλά η κβαντική φυσική έχει αποδείξει: τα υποατομικά σωματίδια μπορούν να ανταλλάσσουν πληροφορίες αμέσως - βρίσκονται σε οποιαδήποτε απόσταση το ένα από το άλλο.

Η κλασική φυσική ήταν ντετερμινιστική: δεδομένων των αρχικών συνθηκών, όπως η θέση και η ταχύτητα ενός αντικειμένου, μπορούμε να υπολογίσουμε πού θα πάει. Η κβαντική φυσική είναι πιθανολογική: δεν μπορούμε ποτέ να πούμε με απόλυτη βεβαιότητα πώς θα συμπεριφερθεί το υπό μελέτη αντικείμενο.

Η κλασική φυσική ήταν μηχανιστική. Βασίζεται στην προϋπόθεση ότι μόνο γνωρίζοντας τα επιμέρους μέρη ενός αντικειμένου μπορούμε τελικά να καταλάβουμε τι είναι.

Η κβαντική φυσική είναι ολιστική: ζωγραφίζει μια εικόνα του Σύμπαντος ως ενιαίου συνόλου, τα μέρη του οποίου είναι αλληλένδετα και επηρεάζουν το ένα το άλλο.

Και ίσως το πιο σημαντικό, η κβαντική φυσική κατέστρεψε την ιδέα μιας θεμελιώδους διαφοράς μεταξύ υποκειμένου ή αντικειμένου, παρατηρητή και παρατηρούμενου - που κυριαρχούσε στα επιστημονικά μυαλά για 400 χρόνια!

Στη φυσική του quart, ο παρατηρητής επηρεάζει το παρατηρούμενο αντικείμενο. Δεν υπάρχουν μεμονωμένοι παρατηρητές του μηχανικού Σύμπαντος - τα πάντα συμμετέχουν στην ύπαρξή του.

ΣΟΚ #1 - ΚΕΝΟΣ ΧΩΡΟΣ

Μία από τις πρώτες ρωγμές στη στερεά δομή της Νευτώνειας φυσικής έγινε με την ακόλουθη ανακάλυψη: τα άτομα είναι τα στερεά δομικά στοιχεία του φυσικού Σύμπαντος! - αποτελούνται κυρίως από κενό χώρο. Πόσο άδειο; Εάν μεγεθύνετε τον πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου στο μέγεθος μιας μπάλας του μπάσκετ, το μόνο ηλεκτρόνιο που θα περιφέρεται γύρω από αυτό θα ήταν τριάντα χιλιόμετρα μακριά, χωρίς τίποτα μεταξύ του πυρήνα και του ηλεκτρονίου. Έτσι, καθώς κοιτάτε γύρω σας, θυμηθείτε: η πραγματικότητα είναι τα μικρότερα σημεία της ύλης που περιβάλλονται από κενό.

Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Αυτό το υποτιθέμενο «κενό» δεν είναι στην πραγματικότητα άδειο: περιέχει μια κολοσσιαία ποσότητα απίστευτα ισχυρής ενέργειας. Γνωρίζουμε ότι η ενέργεια γίνεται πιο πυκνή καθώς μετακινείται σε χαμηλότερο επίπεδο ύλης (για παράδειγμα, η πυρηνική ενέργεια είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο ισχυρή από τη χημική ενέργεια). Οι επιστήμονες λένε τώρα ότι υπάρχει περισσότερη ενέργεια σε ένα κυβικό εκατοστό κενού χώρου από ό,τι σε όλη την ύλη στο γνωστό σύμπαν. Αν και οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να το μετρήσουν, βλέπουν τα αποτελέσματα αυτής της θάλασσας ενέργειας.

ΣΟΚ Νο 2 - ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ, ΚΥΜΑ Ή ΚΥΜΑΤΟσωματίδιο;

Όχι μόνο το άτομο αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από «διάστημα», αλλά όταν οι επιστήμονες το διερεύνησαν βαθύτερα, ανακάλυψαν ότι τα υποατομικά σωματίδια (που αποτελούν το άτομο) δεν είναι ούτε στερεά. Και φαίνεται να έχουν διπλή φύση. Ανάλογα με το πώς τα παρατηρούμε, μπορούν να συμπεριφέρονται είτε σαν στερεά μικροσώματα είτε σαν κύματα.

Τα σωματίδια είναι μεμονωμένα στερεά αντικείμενα που καταλαμβάνουν μια συγκεκριμένη θέση στο χώρο. Αλλά τα κύματα δεν έχουν «σώμα», δεν είναι εντοπισμένα και διαδίδονται στο διάστημα.

Ως κύμα, ένα ηλεκτρόνιο ή ένα φωτόνιο (σωματίδιο φωτός) δεν έχει ακριβή θέση, αλλά υπάρχει ως «πεδίο πιθανοτήτων». Στην κατάσταση των σωματιδίων, το πεδίο πιθανότητας «καταρρέει» (καταρρέει) σε ένα στερεό αντικείμενο. Οι συντεταγμένες του στον τετραδιάστατο χωροχρόνο μπορούν ήδη να προσδιοριστούν.

Αυτό είναι εκπληκτικό, αλλά η κατάσταση ενός σωματιδίου (κύματος ή στερεού αντικειμένου) καθορίζεται από πράξεις παρατήρησης και μέτρησης. Τα αμέτρητα και μη παρατηρήσιμα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται σαν κύματα. Μόλις τα υποβάλουμε σε παρατήρηση κατά τη διάρκεια του πειράματος, «καταρρέουν» σε στερεά σωματίδια και μπορούν να καταγραφούν στο διάστημα.

Αλλά πώς μπορεί κάτι να είναι ταυτόχρονα στερεό σωματίδιο και ρευστό κύμα; Ίσως το παράδοξο να λυθεί αν θυμηθούμε αυτό που είπαμε πρόσφατα: τα σωματίδια συμπεριφέρονται σαν κύματα ή σαν στερεά αντικείμενα. Αλλά οι έννοιες «κύμα» και «σωματίδιο» είναι απλώς αναλογίες βγαλμένες από τον καθημερινό μας κόσμο. Η έννοια του κύματος εισήχθη στην κβαντική θεωρία από τον Erwin Schrödinger. Είναι ο συγγραφέας της περίφημης «εξίσωσης κυμάτων», η οποία τεκμηριώνει μαθηματικά την ύπαρξη κυματικών ιδιοτήτων σε ένα στερεό σωματίδιο πριν από την πράξη παρατήρησης. Μερικοί φυσικοί, σε μια προσπάθεια να εξηγήσουν κάτι που δεν έχουν συναντήσει ποτέ και δεν μπορούν να κατανοήσουν πλήρως, αποκαλούν τα υποατομικά σωματίδια «σωματίδια κυμάτων».

ΣΟΚ #3 - ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΑΛΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ

Κατά τη μελέτη του ατόμου, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν τα ηλεκτρόνια, που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, κινούνται από τροχιά σε τροχιά, δεν κινούνται στο διάστημα όπως τα συνηθισμένα αντικείμενα. Όχι, καλύπτουν την απόσταση αμέσως. Δηλαδή, σε ένα μέρος εξαφανίζονται και σε άλλο εμφανίζονται. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε κβαντικό άλμα.

Επιπλέον, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι δεν μπορούσαν να προσδιορίσουν ακριβώς πού στη νέα τροχιά θα εμφανιζόταν το ηλεκτρόνιο που έλειπε ή σε ποια στιγμή θα έκανε ένα άλμα. Το περισσότερο που μπορούσαν να κάνουν ήταν να υπολογίσουν την πιθανότητα (με βάση την κυματική εξίσωση Schrödinger) της νέας θέσης του ηλεκτρονίου.

«Η πραγματικότητα, όπως τη βιώνουμε, δημιουργείται κάθε στιγμή στο σύνολο των αμέτρητων δυνατοτήτων», λέει ο Δρ Satinover. «Αλλά το πραγματικό μυστικό είναι ότι δεν υπάρχει τίποτα στο φυσικό Σύμπαν που να καθορίζει ποια πιθανότητα από αυτή την ολότητα θα γίνει πραγματικότητα. Δεν υπάρχει καμία διαδικασία που να το αποδεικνύει».

Έτσι, τα κβαντικά άλματα είναι τα μόνα πραγματικά τυχαία γεγονότα στο Σύμπαν.

ΣΟΚ #4 - Η ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑΣ

Στην κλασική φυσική, όλες οι παράμετροι ενός αντικειμένου, συμπεριλαμβανομένων των χωρικών συντεταγμένων και της ταχύτητάς του, μπορούν να μετρηθούν με ακρίβεια που περιορίζεται μόνο από τις δυνατότητες των πειραματικών τεχνολογιών. Αλλά σε κβαντικό επίπεδο, κάθε φορά που προσδιορίζετε ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό ενός αντικειμένου, όπως η ταχύτητα, δεν μπορείτε να λάβετε ακριβείς τιμές για τις άλλες παραμέτρους του, όπως οι συντεταγμένες. Με άλλα λόγια: αν γνωρίζετε πόσο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο, δεν μπορείτε να ξέρετε πού βρίσκεται. Και το αντίστροφο: αν ξέρεις πού βρίσκεται, δεν μπορείς να ξέρεις πόσο γρήγορα κινείται.

Ανεξάρτητα από το πόσο εξελιγμένοι είναι οι πειραματιστές, ανεξάρτητα από το πόσο προηγμένες τεχνολογίες μέτρησης χρησιμοποιούν, δεν μπορούν να κοιτάξουν πίσω από αυτό το πέπλο.

Ο Werner Heisenberg, ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής φυσικής, διατύπωσε την αρχή της αβεβαιότητας. Η ουσία του είναι η εξής: ανεξάρτητα από το πόσο σκληρά προσπαθείτε, είναι ταυτόχρονα αδύνατο να αποκτήσετε ακριβείς τιμές των συντεταγμένων και της ταχύτητας ενός κβαντικού αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερη ακρίβεια επιτυγχάνουμε στη μέτρηση μιας παραμέτρου, τόσο πιο αβέβαιη γίνεται η άλλη.

ΣΟΚ #5 - ΜΗ ΤΟΠΙΚΟΤΗΤΑ, ΠΑΡΑΔΟΞΟ EPR ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΜΑ ΤΟΥ ΚΟΥΔΑΝΙΟΥ

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν δεν του άρεσε η κβαντική φυσική. Αξιολογώντας την πιθανολογική φύση των υποατομικών διεργασιών που περιγράφονται στην κβαντική φυσική, είπε: «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια με το Σύμπαν». Αλλά ο Niels Bohr του απάντησε: «Σταμάτα να διδάσκεις τον Θεό τι να κάνει!»

Το 1935, ο Αϊνστάιν και οι συνάδελφοί του Podolsky και Rosen (EPR) προσπάθησαν να νικήσουν την κβαντική θεωρία. Οι επιστήμονες, βασισμένοι στις αρχές της κβαντικής μηχανικής, πραγματοποίησαν ένα πείραμα σκέψης και κατέληξαν σε ένα παράδοξο συμπέρασμα. (Υποτίθεται ότι έδειχνε την κατωτερότητα της κβαντικής θεωρίας). Η ουσία των σκέψεών τους είναι αυτή. Αν έχουμε δύο σωματίδια που προκύπτουν ταυτόχρονα, αυτό σημαίνει ότι είναι αλληλένδετα ή βρίσκονται σε κατάσταση υπέρθεσης. Ας τους στείλουμε σε διαφορετικά άκρα του Σύμπαντος. Στη συνέχεια αλλάζουμε την κατάσταση ενός από τα σωματίδια. Στη συνέχεια, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, ένα άλλο σωματίδιο έρχεται αμέσως στην ίδια κατάσταση. Στη στιγμή! Στην άλλη άκρη του σύμπαντος!

Μια τέτοια ιδέα ήταν τόσο γελοία που ο Αϊνστάιν την αποκάλεσε σαρκαστικά ως «υπερφυσική δράση εξ αποστάσεως». Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα από το φως. Και στο πείραμα EPR αποδείχθηκε ότι η ταχύτητα ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ των σωματιδίων είναι άπειρη! Επιπλέον, η ίδια η ιδέα ότι ένα ηλεκτρόνιο θα μπορούσε να «παρακολουθήσει» την κατάσταση ενός άλλου ηλεκτρονίου στην απέναντι άκρη του Σύμπαντος έρχεται σε πλήρη αντίθεση με τις γενικά αποδεκτές ιδέες για την πραγματικότητα, και μάλιστα την κοινή λογική.

Αλλά το 1964, ο Ιρλανδός θεωρητικός φυσικός John Bell διατύπωσε και απέδειξε ένα θεώρημα από το οποίο ακολούθησε: τα «γελοία» συμπεράσματα από το πείραμα σκέψης EPR είναι αληθινά!

Τα σωματίδια συνδέονται στενά σε ένα επίπεδο που υπερβαίνει τον χρόνο και τον χώρο. Ως εκ τούτου, είναι σε θέση να ανταλλάσσουν άμεσα πληροφορίες.

Η ιδέα ότι οποιοδήποτε αντικείμενο στο Σύμπαν είναι τοπικό - δηλ. υπάρχει σε ένα μέρος (σημείο) στον χώρο - δεν είναι αλήθεια. Τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο είναι μη τοπικά.

Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο είναι ένας έγκυρος νόμος του Σύμπαντος. Ο Schrödinger είπε ότι η σχέση μεταξύ των αντικειμένων δεν είναι η μόνη ενδιαφέρουσα πτυχή της κβαντικής θεωρίας, αλλά είναι η πιο σημαντική. Το 1975, ο θεωρητικός φυσικός Henry Stapp αποκάλεσε το θεώρημα του Bell «την πιο σημαντική ανακάλυψη της επιστήμης». Σημειώστε ότι μιλούσε για επιστήμη, όχι μόνο για φυσική.

(Το άρθρο ετοιμάστηκε με βάση τα υλικά του βιβλίου των W. Arntz, B. Chace, M. Vicente «The Rabbit Hole, ή τι γνωρίζουμε για τον εαυτό μας και το Σύμπαν;», κεφάλαιο «Quantum Physics».)

Κανείς στον κόσμο δεν καταλαβαίνει την κβαντική μηχανική - αυτό είναι το κύριο πράγμα που πρέπει να ξέρετε για αυτήν. Ναι, πολλοί φυσικοί έχουν μάθει να χρησιμοποιούν τους νόμους του και ακόμη και να προβλέπουν φαινόμενα χρησιμοποιώντας κβαντικούς υπολογισμούς. Αλλά δεν είναι ακόμα σαφές γιατί η παρουσία ενός παρατηρητή καθορίζει την τύχη του συστήματος και το αναγκάζει να κάνει μια επιλογή υπέρ ενός κράτους. Οι «Θεωρίες και Πρακτικές» επέλεξαν παραδείγματα πειραμάτων, το αποτέλεσμα των οποίων επηρεάζεται αναπόφευκτα από τον παρατηρητή, και προσπάθησε να καταλάβει τι πρόκειται να κάνει η κβαντική μηχανική με μια τέτοια παρέμβαση της συνείδησης στην υλική πραγματικότητα.

Η γάτα του Shroedinger

Σήμερα υπάρχουν πολλές ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής, η πιο δημοφιλής από τις οποίες παραμένει αυτή της Κοπεγχάγης. Οι κύριες αρχές του διατυπώθηκαν τη δεκαετία του 1920 από τους Niels Bohr και Werner Heisenberg. Και ο κεντρικός όρος της ερμηνείας της Κοπεγχάγης ήταν η κυματική συνάρτηση - μια μαθηματική συνάρτηση που περιέχει πληροφορίες για όλες τις πιθανές καταστάσεις ενός κβαντικού συστήματος στο οποίο βρίσκεται ταυτόχρονα.

Σύμφωνα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, μόνο η παρατήρηση μπορεί να προσδιορίσει αξιόπιστα την κατάσταση ενός συστήματος και να το διακρίνει από τα υπόλοιπα (η κυματική συνάρτηση βοηθά μόνο στον μαθηματικό υπολογισμό της πιθανότητας ανίχνευσης ενός συστήματος σε μια συγκεκριμένη κατάσταση). Μπορούμε να πούμε ότι μετά από παρατήρηση, ένα κβαντικό σύστημα γίνεται κλασικό: παύει αμέσως να συνυπάρχει σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα προς όφελος μιας από αυτές.

Αυτή η προσέγγιση είχε πάντα τους αντιπάλους της (θυμηθείτε, για παράδειγμα, το «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια» του Άλμπερτ Αϊνστάιν), αλλά η ακρίβεια των υπολογισμών και των προβλέψεων έχει κάνει τον φόρο. Ωστόσο, πρόσφατα υπήρξαν όλο και λιγότεροι υποστηρικτές της ερμηνείας της Κοπεγχάγης, και όχι ο λιγότερος λόγος για αυτό είναι η πολύ μυστηριώδης στιγμιαία κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Το περίφημο πείραμα σκέψης του Erwin Schrödinger με τη φτωχή γάτα είχε ακριβώς σκοπό να δείξει τον παραλογισμό αυτού του φαινομένου.

Λοιπόν, ας θυμηθούμε τα περιεχόμενα του πειράματος. Μια ζωντανή γάτα, μια αμπούλα με δηλητήριο και ένας συγκεκριμένος μηχανισμός που μπορεί τυχαία να κάνει το δηλητήριο σε δράση τοποθετούνται σε ένα μαύρο κουτί. Για παράδειγμα, ένα ραδιενεργό άτομο, η διάσπαση του οποίου θα σπάσει την αμπούλα. Ο ακριβής χρόνος της ατομικής διάσπασης είναι άγνωστος. Μόνο ο χρόνος ημιζωής είναι γνωστός: ο χρόνος κατά τον οποίο θα συμβεί αποσύνθεση με πιθανότητα 50%.

Αποδεικνύεται ότι για έναν εξωτερικό παρατηρητή, η γάτα μέσα στο κουτί υπάρχει σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα: είναι είτε ζωντανή, αν όλα πάνε καλά, είτε νεκρή, αν έχει συμβεί σήψη και έχει σπάσει η αμπούλα. Και οι δύο αυτές καταστάσεις περιγράφονται από την κυματική λειτουργία της γάτας, η οποία αλλάζει με την πάροδο του χρόνου: όσο πιο μακριά, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα να έχει ήδη συμβεί ραδιενεργή αποσύνθεση. Αλλά μόλις ανοίξει το κουτί, η συνάρτηση κύματος καταρρέει και βλέπουμε αμέσως το αποτέλεσμα του πειράματος του knacker.

Αποδεικνύεται ότι μέχρι ο παρατηρητής να ανοίξει το κουτί, η γάτα θα ισορροπεί για πάντα στο σύνορο μεταξύ ζωής και θανάτου και μόνο η δράση του παρατηρητή θα καθορίσει τη μοίρα της. Αυτός είναι ο παραλογισμός που επεσήμανε ο Σρέντινγκερ.

Περίθλαση ηλεκτρονίων

Σύμφωνα με έρευνα κορυφαίων φυσικών που διεξήχθη από τους New York Times, το πείραμα με την περίθλαση ηλεκτρονίων, που πραγματοποιήθηκε το 1961 από τον Klaus Jenson, έγινε ένα από τα πιο όμορφα στην ιστορία της επιστήμης. Ποια είναι η ουσία του;

Υπάρχει μια πηγή που εκπέμπει ένα ρεύμα ηλεκτρονίων προς μια οθόνη φωτογραφικής πλάκας. Και υπάρχει ένα εμπόδιο στο δρόμο αυτών των ηλεκτρονίων - μια χάλκινη πλάκα με δύο σχισμές. Τι είδους εικόνα μπορείτε να περιμένετε στην οθόνη αν σκεφτείτε τα ηλεκτρόνια σαν μικρές φορτισμένες μπάλες; Δύο φωτιζόμενες ρίγες απέναντι από τις σχισμές.

Στην πραγματικότητα, στην οθόνη εμφανίζεται ένα πολύ πιο περίπλοκο μοτίβο εναλλασσόμενων μαύρων και λευκών λωρίδων. Το γεγονός είναι ότι όταν περνούν μέσα από τις σχισμές, τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να συμπεριφέρονται όχι σαν σωματίδια, αλλά σαν κύματα (ακριβώς όπως τα φωτόνια, τα σωματίδια φωτός, μπορούν να είναι ταυτόχρονα κύματα). Στη συνέχεια αυτά τα κύματα αλληλεπιδρούν στο διάστημα, αποδυναμώνοντας και ενισχύοντας το ένα το άλλο σε ορισμένα σημεία, και ως αποτέλεσμα μια σύνθετη εικόνα εναλλασσόμενων φωτεινών και σκοτεινών λωρίδων εμφανίζεται στην οθόνη.

Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα του πειράματος δεν αλλάζει και αν σταλούν ηλεκτρόνια μέσω της σχισμής όχι σε συνεχή ροή, αλλά μεμονωμένα, ακόμη και ένα σωματίδιο μπορεί ταυτόχρονα να είναι κύμα. Ακόμη και ένα ηλεκτρόνιο μπορεί ταυτόχρονα να περάσει από δύο σχισμές (και αυτή είναι μια άλλη σημαντική θέση της ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής της Κοπεγχάγης - τα αντικείμενα μπορούν ταυτόχρονα να επιδείξουν τις «συνήθεις» υλικές τους ιδιότητες και τις ιδιότητες εξωτικών κυμάτων).

Τι σχέση όμως έχει ο παρατηρητής; Παρά το γεγονός ότι η ήδη περίπλοκη ιστορία του έγινε ακόμη πιο περίπλοκη. Όταν, σε παρόμοια πειράματα, οι φυσικοί προσπάθησαν να ανιχνεύσουν με τη βοήθεια οργάνων που σχίζουν το ηλεκτρόνιο που πραγματικά πέρασε, η εικόνα στην οθόνη άλλαξε δραματικά και έγινε «κλασική»: δύο φωτισμένες περιοχές απέναντι από τις σχισμές και χωρίς εναλλασσόμενες λωρίδες.

Ήταν σαν τα ηλεκτρόνια να μην ήθελαν να δείξουν την κυματική τους φύση κάτω από το άγρυπνο βλέμμα του παρατηρητή. Προσαρμοστήκαμε στην ενστικτώδη επιθυμία του να δει μια απλή και κατανοητή εικόνα. Μυστικιστής? Υπάρχει μια πολύ πιο απλή εξήγηση: καμία παρατήρηση του συστήματος δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς φυσική επίδραση σε αυτό. Αλλά θα επανέλθουμε σε αυτό λίγο αργότερα.

Θερμαινόμενο φουλερένιο

Πειράματα περί περίθλασης σωματιδίων πραγματοποιήθηκαν όχι μόνο σε ηλεκτρόνια, αλλά και σε πολύ μεγαλύτερα αντικείμενα. Για παράδειγμα, τα φουλερένια είναι μεγάλα, κλειστά μόρια που αποτελούνται από δεκάδες άτομα άνθρακα (για παράδειγμα, ένα φουλερένιο εξήντα ατόμων άνθρακα μοιάζει πολύ σε σχήμα με μια μπάλα ποδοσφαίρου: μια κούφια σφαίρα ραμμένη μεταξύ τους από πεντάγωνα και εξάγωνα).

Πρόσφατα, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, με επικεφαλής τον καθηγητή Zeilinger, προσπάθησε να εισάγει ένα στοιχείο παρατήρησης σε τέτοια πειράματα. Για να γίνει αυτό, ακτινοβολούσαν κινούμενα μόρια φουλερενίου με δέσμη λέιζερ. Στη συνέχεια, θερμαινόμενα από εξωτερική επίδραση, τα μόρια άρχισαν να λάμπουν και έτσι αναπόφευκτα αποκάλυψαν στον παρατηρητή τη θέση τους στο διάστημα.

Μαζί με αυτή την καινοτομία άλλαξε και η συμπεριφορά των μορίων. Πριν από την έναρξη της ολικής επιτήρησης, τα φουλερένια ξεπέρασαν με μεγάλη επιτυχία εμπόδια (εμφάνιζαν κυματικές ιδιότητες) όπως τα ηλεκτρόνια από το προηγούμενο παράδειγμα που περνούσαν από μια αδιαφανή οθόνη. Αργότερα όμως, με την εμφάνιση ενός παρατηρητή, τα φουλερένια ηρέμησαν και άρχισαν να συμπεριφέρονται σαν εντελώς νομοταγή σωματίδια ύλης.

Διάσταση ψύξης

Ένας από τους πιο διάσημους νόμους του κβαντικού κόσμου είναι η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg: είναι αδύνατο να προσδιοριστεί ταυτόχρονα η θέση και η ταχύτητα ενός κβαντικού αντικειμένου. Όσο ακριβέστερα μετράμε την ορμή ενός σωματιδίου, τόσο με μικρότερη ακρίβεια μπορεί να μετρηθεί η θέση του. Αλλά τα αποτελέσματα των κβαντικών νόμων που λειτουργούν στο επίπεδο των μικροσκοπικών σωματιδίων είναι συνήθως απαρατήρητα στον κόσμο μας των μεγάλων μακροαντικειμένων.

Ως εκ τούτου, τα πιο πολύτιμα είναι τα πρόσφατα πειράματα της ομάδας του καθηγητή Schwab από τις ΗΠΑ, στα οποία αποδείχθηκαν κβαντικά αποτελέσματα όχι στο επίπεδο των ίδιων ηλεκτρονίων ή μορίων φουλλερενίου (η χαρακτηριστική τους διάμετρος είναι περίπου 1 nm), αλλά σε ένα ελαφρώς πιο απτό αντικείμενο - μια μικροσκοπική λωρίδα αλουμινίου.

Αυτή η λωρίδα ήταν στερεωμένη και στις δύο πλευρές έτσι ώστε η μέση της να αναρτάται και να μπορεί να δονείται υπό εξωτερική επίδραση. Επιπλέον, δίπλα στη λωρίδα υπήρχε μια συσκευή ικανή να καταγράφει τη θέση της με μεγάλη ακρίβεια.

Ως αποτέλεσμα, οι πειραματιστές ανακάλυψαν δύο ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Πρώτον, οποιαδήποτε μέτρηση της θέσης του αντικειμένου ή παρατήρηση της λωρίδας δεν πέρασε χωρίς να αφήσει ίχνος για αυτήν - μετά από κάθε μέτρηση η θέση της λωρίδας άλλαζε. Σε γενικές γραμμές, οι πειραματιστές προσδιόρισαν τις συντεταγμένες της λωρίδας με μεγάλη ακρίβεια και ως εκ τούτου, σύμφωνα με την αρχή του Heisenberg, άλλαξαν την ταχύτητά της και επομένως την επακόλουθη θέση της.

Δεύτερον, και εντελώς απροσδόκητα, ορισμένες μετρήσεις οδήγησαν επίσης στην ψύξη της λωρίδας. Αποδεικνύεται ότι ένας παρατηρητής μπορεί να αλλάξει τα φυσικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων μόνο με την παρουσία του. Ακούγεται εντελώς απίστευτο, αλλά προς τιμή των φυσικών, ας πούμε ότι δεν είχαν χάσει - τώρα η ομάδα του καθηγητή Schwab σκέφτεται πώς να εφαρμόσει το φαινόμενο που ανακαλύφθηκε σε δροσερά ηλεκτρονικά τσιπ.

Σωματίδια κατάψυξης

Όπως γνωρίζετε, τα ασταθή ραδιενεργά σωματίδια διασπώνται στον κόσμο όχι μόνο για χάρη των πειραμάτων σε γάτες, αλλά και εντελώς μόνα τους. Επιπλέον, κάθε σωματίδιο χαρακτηρίζεται από μια μέση διάρκεια ζωής, η οποία, όπως αποδεικνύεται, μπορεί να αυξηθεί κάτω από το άγρυπνο βλέμμα του παρατηρητή.

Αυτό το κβαντικό φαινόμενο είχε προβλεφθεί για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1960 και η λαμπρή πειραματική επιβεβαίωσή του εμφανίστηκε σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε το 2006 από την ομάδα του νομπελίστα φυσικού Wolfgang Ketterle στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.

Σε αυτή την εργασία, μελετήσαμε τη διάσπαση ασταθών διεγερμένων ατόμων ρουβιδίου (διάσπαση σε άτομα ρουβιδίου στη θεμελιώδη κατάσταση και φωτόνια). Αμέσως μετά την προετοιμασία του συστήματος και τη διέγερση των ατόμων, άρχισαν να παρατηρούνται - φωτίστηκαν με δέσμη λέιζερ. Σε αυτή την περίπτωση, η παρατήρηση πραγματοποιήθηκε σε δύο τρόπους: συνεχής (μικροί παλμοί φωτός παρέχονται συνεχώς στο σύστημα) και παλμικός (το σύστημα ακτινοβολείται από καιρό σε καιρό με πιο ισχυρούς παλμούς).

Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν σε εξαιρετική συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις. Οι εξωτερικές επιρροές φωτός στην πραγματικότητα επιβραδύνουν τη διάσπαση των σωματιδίων, σαν να τα επιστρέφουν στην αρχική τους κατάσταση, μακριά από την αποσύνθεση. Επιπλέον, το μέγεθος της επίδρασης για τα δύο καθεστώτα που μελετήθηκαν συμπίπτει επίσης με τις προβλέψεις. Και η μέγιστη διάρκεια ζωής των ασταθών διεγερμένων ατόμων ρουβιδίου επεκτάθηκε κατά 30 φορές.

Κβαντομηχανική και συνείδηση

Τα ηλεκτρόνια και τα φουλερένια παύουν να εμφανίζουν τις κυματικές τους ιδιότητες, οι πλάκες αλουμινίου ψύχονται και τα ασταθή σωματίδια παγώνουν κατά την αποσύνθεσή τους: κάτω από το παντοδύναμο βλέμμα του παρατηρητή, ο κόσμος αλλάζει. Τι δεν είναι απόδειξη της συμμετοχής του μυαλού μας στη δουλειά του κόσμου γύρω μας; Μήπως λοιπόν ο Carl Jung και ο Wolfgang Pauli (Αυστριακός φυσικός, βραβευμένος με Νόμπελ, ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής μηχανικής) είχαν δίκιο όταν είπαν ότι οι νόμοι της φυσικής και της συνείδησης πρέπει να θεωρούνται συμπληρωματικοί;

Αλλά αυτό είναι μόνο ένα βήμα μακριά από τη συνηθισμένη αναγνώριση: ολόκληρος ο κόσμος γύρω μας είναι η ουσία του μυαλού μας. Ανατριχιαστικός? («Πιστεύετε πραγματικά ότι η Σελήνη υπάρχει μόνο όταν την κοιτάτε;» σχολίασε ο Αϊνστάιν τις αρχές της κβαντικής μηχανικής). Τότε ας προσπαθήσουμε να στραφούμε ξανά στους φυσικούς. Επιπλέον, τα τελευταία χρόνια λατρεύουν όλο και λιγότερο την ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής της Κοπεγχάγης με τη μυστηριώδη κατάρρευση ενός κύματος συνάρτησης, το οποίο αντικαθίσταται από έναν άλλο, αρκετά προσγειωμένο και αξιόπιστο όρο - αποσυνοχή.

Το θέμα είναι το εξής: σε όλα τα πειράματα παρατήρησης που περιγράφηκαν, οι πειραματιστές επηρέασαν αναπόφευκτα το σύστημα. Το φώτισαν με λέιζερ και τοποθέτησαν όργανα μέτρησης. Και αυτή είναι μια γενική, πολύ σημαντική αρχή: δεν μπορείτε να παρατηρήσετε ένα σύστημα, να μετρήσετε τις ιδιότητές του χωρίς να αλληλεπιδράσετε μαζί του. Και όπου υπάρχει αλληλεπίδραση, υπάρχει αλλαγή στις ιδιότητες. Επιπλέον, όταν ο κολοσσός των κβαντικών αντικειμένων αλληλεπιδρά με ένα μικροσκοπικό κβαντικό σύστημα. Έτσι, η αιώνια, βουδιστική ουδετερότητα του παρατηρητή είναι αδύνατη.

Αυτό ακριβώς εξηγεί τον όρο «αποσυνοχή» - μια μη αναστρέψιμη διαδικασία παραβίασης των κβαντικών ιδιοτήτων ενός συστήματος κατά την αλληλεπίδρασή του με ένα άλλο, μεγαλύτερο σύστημα. Κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης, το κβαντικό σύστημα χάνει τα αρχικά του χαρακτηριστικά και γίνεται κλασικό, «υποτάσσεται» στο μεγάλο σύστημα. Αυτό εξηγεί το παράδοξο με τη γάτα του Σρέντινγκερ: η γάτα είναι ένα τόσο μεγάλο σύστημα που απλά δεν μπορεί να απομονωθεί από τον κόσμο. Το ίδιο το πείραμα σκέψης δεν είναι απολύτως σωστό.

Σε κάθε περίπτωση, σε σύγκριση με την πραγματικότητα ως πράξη δημιουργίας συνείδησης, η αποσυνοχή ακούγεται πολύ πιο ήρεμη. Ίσως και πολύ ήρεμος. Εξάλλου, με αυτήν την προσέγγιση, ολόκληρος ο κλασικός κόσμος γίνεται ένα μεγάλο αποτέλεσμα αποσυνοχής. Και σύμφωνα με τους συγγραφείς ενός από τα πιο σοβαρά βιβλία σε αυτόν τον τομέα, δηλώσεις όπως «δεν υπάρχουν σωματίδια στον κόσμο» ή «δεν υπάρχει χρόνος σε θεμελιώδες επίπεδο» λογικά προκύπτουν επίσης από τέτοιες προσεγγίσεις.

Δημιουργικός παρατηρητής ή παντοδύναμη αποσυνοχή; Πρέπει να διαλέξεις ανάμεσα σε δύο κακά. Αλλά να θυμάστε - τώρα οι επιστήμονες είναι όλο και περισσότερο πεπεισμένοι ότι η βάση των διαδικασιών σκέψης μας είναι τα ίδια περιβόητα κβαντικά αποτελέσματα. Εκεί λοιπόν που τελειώνει η παρατήρηση και αρχίζει η πραγματικότητα - ο καθένας μας πρέπει να επιλέξει.

Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας

Ομοσπονδιακό Κρατικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Δευτεροβάθμιας Επαγγελματικής Εκπαίδευσης "Alekseevsky College of Economics and Information Technologies"

"Η εμφάνιση και ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής"

Συμπλήρωσε: μαθητής της ομάδας 22

ειδικότητες: 080110

Οικονομία και Λογιστική

(ανά βιομηχανία)

Ρύσικοφ Άρτεμ

Έλεγχος: καθηγητής γενικής παιδείας

Koryaka Lyudmila Mikhailovna

Alekseevka 2010

Εισαγωγή…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Κεφάλαιο I Η εμφάνιση και ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής……………………………4

1.1 Κβαντική υπόθεση………………………………………………………… 8

1.2 Η θεωρία του ατόμου του I. Bohr. Αρχή της αλληλογραφίας………………………………11

Κεφάλαιο II Προβλήματα κβαντικής μηχανικής…………………………………………….13

1.4 Το πρόβλημα της ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής.............. .16

Συμπέρασμα……………………………………………………………………19

Κατάλογος αναφορών………………………………………………2 0

Εισαγωγή

Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική εικόνα του κόσμου, ο κόσμος γύρω από ένα άτομο είναι ένα συνεχές μέσο - ένα πεδίο που μπορεί να έχει διαφορετικές θερμοκρασίες σε διαφορετικά σημεία, να συγκεντρώνει διαφορετικά ενεργειακά δυναμικά, να κινείται διαφορετικά κ.λπ. Ένα συνεχές μέσο μπορεί να καταλάβει μεγάλες περιοχές του χώρου, οι ιδιότητές του αλλάζουν συνεχώς και δεν έχει έντονα όρια. Αυτές οι ιδιότητες διακρίνουν το πεδίο από φυσικά σώματα που έχουν καθορισμένα και σαφή όρια. Η διαίρεση του κόσμου σε σώματα και σωματίδια πεδίου, σε πεδίο και χώρο είναι απόδειξη της ύπαρξης δύο ακραίων ιδιοτήτων του κόσμου - της διακριτικότητας και της συνέχειας. Διακριτικότητα (ασυνέχεια) του κόσμου σημαίνει την τελική διαιρετότητα ολόκληρης της χωροχρονικής δομής σε χωριστά περιορισμένα αντικείμενα, ιδιότητες και μορφές κίνησης, ενώ η συνέχεια (συνέχεια) εκφράζει την ενότητα, την ακεραιότητα και το αδιαίρετο του αντικειμένου.

Στο πλαίσιο της κλασικής φυσικής, η διακριτικότητα και η συνέχεια του κόσμου εμφανίζονται αρχικά ως αντίθετες μεταξύ τους, ξεχωριστές και ανεξάρτητες, αν και σε γενικές γραμμές συμπληρωματικές ιδιότητες. Στη σύγχρονη φυσική, αυτή η ενότητα των αντιθέτων, διακριτών και συνεχών, έχει βρει την αιτιολόγησή της στην έννοια της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου.

Η σύγχρονη εικόνα του κβαντικού πεδίου του κόσμου βασίζεται σε μια νέα φυσική θεωρία - την κβαντική μηχανική, η οποία περιγράφει την κατάσταση και την κίνηση των μικροαντικειμένων του υλικού κόσμου.

Κεφάλαιο Ι. Η εμφάνιση και ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής

Η κβαντομηχανική είναι μια θεωρία που καθιερώνει τη μέθοδο περιγραφής και τους νόμους κίνησης των μικροσωματιδίων (στοιχειωδών σωματιδίων, ατόμων, μορίων, ατομικών πυρήνων) και των συστημάτων τους, καθώς και τη σύνδεση ποσοτήτων που χαρακτηρίζουν σωματίδια και συστήματα με φυσικά μεγέθη που μετρώνται άμεσα πειραματικά.

Οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής αποτελούν τη βάση για τη μελέτη της δομής της ύλης. Καθιστούν δυνατή την αποσαφήνιση της δομής των ατόμων, τον καθορισμό της φύσης των χημικών δεσμών, την εξήγηση του περιοδικού συστήματος των στοιχείων και τη μελέτη των ιδιοτήτων των στοιχειωδών σωματιδίων.

Δεδομένου ότι οι ιδιότητες των μακροσκοπικών σωμάτων καθορίζονται από την κίνηση και την αλληλεπίδραση των σωματιδίων από τα οποία αποτελούνται, οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής αποτελούν τη βάση της κατανόησης των περισσότερων μακροσκοπικών φαινομένων. Για παράδειγμα, η κβαντομηχανική επέτρεψε τον προσδιορισμό της δομής και την κατανόηση πολλών ιδιοτήτων των στερεών, την εξήγηση με συνέπεια τα φαινόμενα σιδηρομαγνητισμού, υπερρευστότητας, υπεραγωγιμότητας, την κατανόηση της φύσης των αστροφυσικών αντικειμένων - λευκών νάνων, αστέρων νετρονίων και την αποσαφήνιση του μηχανισμού των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων στον Ήλιο και στα αστέρια.

Η ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής χρονολογείται από τις αρχές του 20ου αιώνα, όταν ανακαλύφθηκαν φυσικά φαινόμενα που υποδεικνύουν την αδυναμία εφαρμογής της Νευτώνειας μηχανικής και της κλασικής ηλεκτροδυναμικής στις διαδικασίες αλληλεπίδρασης του φωτός με την ύλη και τις διεργασίες που συμβαίνουν στο άτομο. Η δημιουργία συνδέσεων μεταξύ αυτών των ομάδων φαινομένων και οι προσπάθειες εξήγησης τους με βάση τη θεωρία οδήγησαν στην ανακάλυψη των νόμων της κβαντικής μηχανικής.

Για πρώτη φορά στην επιστήμη, ιδέες για το κβάντο εκφράστηκαν το 1900 από τον M. Planck στη διαδικασία μελέτης της θερμικής ακτινοβολίας των σωμάτων. Μέσα από την έρευνά του, έδειξε ότι η εκπομπή ενέργειας συμβαίνει διακριτά, σε ορισμένα τμήματα - κβάντα, η ενέργεια των οποίων εξαρτάται από τη συχνότητα του φωτεινού κύματος. Τα πειράματα του Planck οδήγησαν στην αναγνώριση της διπλής φύσης του φωτός, το οποίο έχει τόσο σωματικές όσο και κυματικές ιδιότητες, αντιπροσωπεύοντας έτσι μια διαλεκτική ενότητα αυτών των αντιθέτων. Η διαλεκτική, ειδικότερα, εκφράζεται στο γεγονός ότι όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, τόσο πιο ξεκάθαρα εμφανίζονται οι κβαντικές ιδιότητες. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο πιο φωτεινές εμφανίζονται οι κυματικές ιδιότητες του φωτός.

Το 1924, ο Γάλλος φυσικός L. de Broglie πρότεινε την υπόθεση ότι η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου είναι καθολική στη φύση, δηλ. Όλα τα σωματίδια της ύλης έχουν κυματικές ιδιότητες. Αργότερα, αυτή η ιδέα επιβεβαιώθηκε πειραματικά και η αρχή της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου επεκτάθηκε σε όλες τις διαδικασίες κίνησης και αλληλεπίδρασης στον μικρόκοσμο.

Συγκεκριμένα, ο N. Bohr εφάρμοσε την ιδέα της κβαντοποίησης της ενέργειας στη θεωρία της ατομικής δομής. Σύμφωνα με τις ιδέες του, στο κέντρο του ατόμου υπάρχει ένας θετικά φορτισμένος πυρήνας, στον οποίο συγκεντρώνεται σχεδόν ολόκληρη η μάζα του ατόμου και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε τροχιές γύρω από τον πυρήνα. Τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια πρέπει να χάσουν μέρος της ενέργειάς τους, κάτι που συνεπάγεται την ασταθή ύπαρξη ατόμων. Ωστόσο, στην πράξη, τα άτομα όχι μόνο υπάρχουν, αλλά είναι και πολύ σταθερά. Εξηγώντας αυτό το ζήτημα, ο Bohr πρότεινε ότι ένα ηλεκτρόνιο, που κινείται κατά μήκος της τροχιάς του, δεν εκπέμπει κβάντα. Η ακτινοβολία συμβαίνει μόνο όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από τη μια τροχιά στην άλλη, δηλ. από το ένα επίπεδο ενέργειας στο άλλο, με λιγότερη ενέργεια. Τη στιγμή της μετάβασης, γεννιέται ένα κβάντο ακτινοβολίας.

Σύμφωνα με την εικόνα του κβαντικού πεδίου του κόσμου, οποιοδήποτε μικροαντικείμενο, με κυματικές και σωματικές ιδιότητες, δεν έχει συγκεκριμένη τροχιά κίνησης και δεν μπορεί να έχει συγκεκριμένες συντεταγμένες και ταχύτητα (ορμή). Αυτό μπορεί να γίνει μόνο με τον προσδιορισμό της κυματικής συνάρτησης σε μια δεδομένη στιγμή και, στη συνέχεια, την εύρεση της κυματικής συνάρτησής της σε οποιαδήποτε άλλη στιγμή. Το τετράγωνο του συντελεστή δίνει την πιθανότητα να βρεθεί ένα σωματίδιο σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου.

Επιπλέον, η σχετικότητα του χωροχρόνου σε αυτή την εικόνα του κόσμου οδηγεί σε αβεβαιότητα συντεταγμένων και ταχύτητας σε μια δεδομένη στιγμή, στην απουσία τροχιάς κίνησης ενός μικροαντικειμένου. Και αν στην κλασική φυσική η συμπεριφορά ενός μεγάλου αριθμού σωματιδίων υπόκειται σε πιθανολογικούς νόμους, τότε στην κβαντομηχανική η συμπεριφορά κάθε μικροσωματιδίου υπόκειται όχι σε δυναμικούς, αλλά σε στατιστικούς νόμους.

Έτσι, η ύλη είναι διπλής όψης: έχει και σωματικές και κυματικές ιδιότητες, οι οποίες εκδηλώνονται ανάλογα με τις συνθήκες. Ως εκ τούτου, η γενική εικόνα της πραγματικότητας στην εικόνα του κβαντικού πεδίου του κόσμου γίνεται, σαν να λέγαμε, δισδιάστατη: αφενός περιλαμβάνει τα χαρακτηριστικά του υπό μελέτη αντικειμένου και, αφετέρου, τις συνθήκες παρατήρησης στις οποίες η βεβαιότητα αυτών των χαρακτηριστικών εξαρτάται. Αυτό σημαίνει ότι η εικόνα της πραγματικότητας στη σύγχρονη φυσική δεν είναι μόνο μια εικόνα ενός αντικειμένου, αλλά και μια εικόνα της διαδικασίας της γνωστοποίησής του.

Η ιδέα της κίνησης αλλάζει ριζικά, η οποία γίνεται μόνο μια ειδική περίπτωση θεμελιωδών φυσικών αλληλεπιδράσεων. Υπάρχουν τέσσερις τύποι θεμελιωδών φυσικών αλληλεπιδράσεων: βαρυτικές, ηλεκτρομαγνητικές, ισχυρές και αδύναμες. Όλα αυτά περιγράφονται με βάση τη σύγχρονη αρχή της δράσης μικρής εμβέλειας. Σύμφωνα με αυτό, η αλληλεπίδραση κάθε τύπου μεταδίδεται από το αντίστοιχο πεδίο από σημείο σε σημείο. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα μετάδοσης της αλληλεπίδρασης είναι πάντα πεπερασμένη και δεν μπορεί να υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός στο κενό (300.000 km/s).

Η ιδιαιτερότητα των εννοιών του κβαντικού πεδίου της κανονικότητας και της αιτιότητας είναι ότι εμφανίζονται πάντα σε πιθανολογική μορφή, με τη μορφή των λεγόμενων στατιστικών νόμων. Αντιστοιχούν σε ένα βαθύτερο επίπεδο γνώσης των φυσικών νόμων. Έτσι, αποδείχθηκε ότι ο κόσμος μας βασίζεται στην τύχη, την πιθανότητα.

Επίσης, η νέα εικόνα του κόσμου περιελάμβανε για πρώτη φορά έναν παρατηρητή, από την παρουσία του οποίου εξαρτιόνταν τα ληφθέντα ερευνητικά αποτελέσματα. Επιπλέον, διατυπώθηκε η λεγόμενη ανθρωπική αρχή, η οποία δηλώνει ότι ο κόσμος μας είναι αυτό που είναι μόνο χάρη στην ύπαρξη του ανθρώπου. Από εδώ και πέρα, η ανάδυση του ανθρώπου θεωρείται φυσικό αποτέλεσμα της εξέλιξης του Σύμπαντος.

Η ΕΜΦΥΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΚΑΝΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

1.1 Κβαντική υπόθεση

Η προέλευση της κβαντικής φυσικής μπορεί να βρεθεί σε μελέτες των διαδικασιών ακτινοβολίας των σωμάτων. Πίσω στο 1809, ο P. Prevost συμπέρανε ότι κάθε σώμα ακτινοβολεί ανεξάρτητα από το περιβάλλον του. Ανάπτυξη της φασματοσκοπίας τον 19ο αιώνα. οδήγησε στο γεγονός ότι κατά τη μελέτη των φασμάτων εκπομπής, αρχίζει να δίνεται προσοχή και στα φάσματα απορρόφησης. Αποδεικνύεται ότι υπάρχει μια απλή σύνδεση μεταξύ της ακτινοβολίας και της απορρόφησης ενός σώματος: στα φάσματα απορρόφησης, εκείνα τα μέρη του φάσματος που εκπέμπονται από ένα δεδομένο σώμα απουσιάζουν ή εξασθενούν. Αυτός ο νόμος εξηγήθηκε μόνο στην κβαντική θεωρία.

Ο G. Kirchhoff το 1860 διατύπωσε έναν νέο νόμο, ο οποίος αναφέρει ότι για ακτινοβολία ίδιου μήκους κύματος στην ίδια θερμοκρασία, η αναλογία ικανότητας εκπομπής και απορρόφησης είναι ίδια για όλα τα σώματα. Με άλλα λόγια, εάν τα EλT και AλT είναι οι ικανότητες εκπομπής και απορρόφησης ενός σώματος, αντίστοιχα, ανάλογα με το μήκος κύματος λ και τη θερμοκρασία T, τότε

όπου φ(λ, Τ) είναι κάποια καθολική συνάρτηση των λ και Τ, ίδια για όλα τα σώματα.

Ο Kirchhoff εισήγαγε την έννοια ενός απόλυτα μαύρου σώματος ως σώματος που απορροφά όλες τις ακτίνες που πέφτουν πάνω του. Για ένα τέτοιο σώμα, προφανώς, ALT = 1; τότε η καθολική συνάρτηση φ(λ, T) ισούται με την εκπεμπτικότητα ενός απολύτως μαύρου σώματος. Ο ίδιος ο Kirchhoff δεν προσδιόρισε τη μορφή της συνάρτησης φ(λ, T), αλλά σημείωσε μόνο μερικές από τις ιδιότητές της.

Κατά τον προσδιορισμό της μορφής της καθολικής συνάρτησης φ(λ, Τ), ήταν φυσικό να υποθέσουμε ότι θα μπορούσε κανείς να χρησιμοποιήσει θεωρητικές εκτιμήσεις, κυρίως τους βασικούς νόμους της θερμοδυναμικής. Ο L. Boltzmann έδειξε ότι η συνολική ενέργεια ακτινοβολίας ενός εντελώς μαύρου σώματος είναι ανάλογη με την τέταρτη δύναμη της θερμοκρασίας του. Ωστόσο, το έργο του συγκεκριμένου προσδιορισμού της μορφής της συνάρτησης Kirchhoff αποδείχθηκε πολύ δύσκολο και η έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση, με βάση τη θερμοδυναμική και την οπτική, δεν οδήγησε σε επιτυχία.

Το πείραμα έδωσε μια εικόνα που δεν μπορεί να εξηγηθεί από την άποψη των κλασικών εννοιών: στη θερμοδυναμική ισορροπία μεταξύ των ταλαντούμενων ατόμων της ύλης και της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, σχεδόν όλη η ενέργεια συγκεντρώνεται στα ταλαντούμενα άτομα και μόνο ένα ασήμαντο μέρος της οφείλεται την ακτινοβολία, ενώ σύμφωνα με την κλασική θεωρία, σχεδόν όλη η ενέργεια πρέπει να πηγαίνει στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Στη δεκαετία του '80 XIX αιώνα Οι εμπειρικές μελέτες των προτύπων κατανομής των φασματικών γραμμών και η μελέτη της συνάρτησης φ(λ, T) έχουν γίνει πιο εντατικές και συστηματικές. Ο πειραματικός εξοπλισμός έχει βελτιωθεί. Για την ενέργεια ακτινοβολίας ενός εντελώς μαύρου σώματος, ο V. Wien το 1896 και οι J. Rayleigh και J. Jeans το 1900 πρότειναν δύο διαφορετικούς τύπους. Όπως έδειξαν πειραματικά αποτελέσματα, ο τύπος της Wien είναι ασυμπτωτικά σωστός στην περιοχή των βραχέων κυμάτων και δίνει έντονες αποκλίσεις με το πείραμα στην περιοχή των μακρών κυμάτων και ο τύπος Rayleigh-Jeans είναι ασυμπτωτικά σωστός για τα μεγάλα κύματα, αλλά δεν ισχύει για σύντομα κυματιστά.

Το 1900, σε μια συνάντηση της Φυσικής Εταιρείας του Βερολίνου, ο M. Planck πρότεινε μια νέα φόρμουλα για την κατανομή της ενέργειας στο φάσμα ενός σώματος θείου. Αυτός ο τύπος έδωσε πλήρη συμφωνία με το πείραμα, αλλά η φυσική του σημασία δεν ήταν απολύτως σαφής. Η πρόσθετη ανάλυση έδειξε ότι έχει νόημα μόνο αν παραλείψουμε ότι η ακτινοβολία ενέργειας δεν συμβαίνει συνεχώς, αλλά σε περιορισμένα τμήματα - κβάντα (ε). Επιπλέον, το ε δεν είναι καμία ποσότητα, δηλαδή, ε = hν, όπου h είναι μια ορισμένη σταθερά και v είναι η συχνότητα του φωτός. Αυτό οδήγησε στην αναγνώριση, μαζί με τον ατομισμό της ύλης, του ατομισμού της ενέργειας ή της δράσης, της διακριτής, κβαντικής φύσης της ακτινοβολίας, η οποία δεν ταίριαζε στο πλαίσιο των εννοιών της κλασικής φυσικής.

Η διατύπωση της υπόθεσης των ενεργειακών κβαντών ήταν η αρχή μιας νέας εποχής στην ανάπτυξη της θεωρητικής φυσικής. Με μεγάλη επιτυχία, αυτή η υπόθεση άρχισε να χρησιμοποιείται για να εξηγήσει άλλα φαινόμενα που δεν μπορούσαν να περιγραφούν με βάση τις έννοιες της κλασικής φυσικής.

Ένα ουσιαστικά νέο βήμα στην ανάπτυξη της κβαντικής υπόθεσης ήταν η εισαγωγή της έννοιας των ελαφρών κβάντων. Αυτή η ιδέα αναπτύχθηκε το 1905 από τον Αϊνστάιν και χρησιμοποιήθηκε από αυτόν για να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Μια σειρά από μελέτες έχουν αποδείξει την αλήθεια αυτής της ιδέας. Το 1909, ο Αϊνστάιν, συνεχίζοντας την έρευνά του στους νόμους της ακτινοβολίας, έδειξε ότι το φως έχει και κυματικές και σωματικές ιδιότητες. Έγινε όλο και πιο προφανές ότι η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου της ακτινοβολίας φωτός δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη σκοπιά της κλασικής φυσικής. Το 1912, ο A. Poincaré απέδειξε τελικά την ασυμβατότητα της φόρμουλας του Planck και της κλασικής μηχανικής. Απαιτήθηκαν νέες έννοιες, νέες ιδέες και μια νέα επιστημονική γλώσσα ώστε οι φυσικοί να μπορούν να κατανοήσουν αυτά τα ασυνήθιστα φαινόμενα. Όλα αυτά εμφανίστηκαν αργότερα - μαζί με τη δημιουργία και την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής.

Κεφάλαιο II Προβλήματα κβαντικής μηχανικής…………………………………………….13
1.3 Δημιουργία μη σχετικιστικής κβαντικής μηχανικής……………………13
1.4 Το πρόβλημα της ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής..........................16
Συμπέρασμα…………………………………………………………………………………19
Κατάλογος αναφορών………………………………………………………………………………………………………