Ученые хотели создать экспериментальную модель «осла Буридана» а получили«кошку Шредингера». Результат этого уникального опыта можно трактовать так: попадая в ситуацию, где необходимо выбирать из двух равнозначных вариантов, человек может либо раздвоиться, либо оказаться перенесенным в другое место, либо просто исчезнуть…
7 мин, 27 сек 16295
Знакомство со строением атома происходит в школе на примере планетарной модели Резерфорда. Гуманитарии так и остаются потом в святой убежденности, что атом устроен с дивной простотой — с электронами-планетами, вращающимися вокруг центрального ядра-солнца. Однако в реальности все намного сложнее. Еще на заре века физики обнаружили, что электроны обладают загадочным свойством исчезать на одной орбите и тут же появляться на другой. Чтобы как-то объяснить этот феномен микромира, ученые вынуждены были допустить, что элементарные частицы могут существовать и в виде корпускул, и в виде волны. Знаменитый Луи де Бройль предположил также, что каждой частице соответствует волна, заполняющая все пространство. Амплитуда этой волны максимальна там, где вероятнее всего находится частица. Но в любой момент без видимого перехода она может изменить местоположение. Чем вам не телепортация.
Один из основоположников квантовой физики австрийский ученый Эрвин Шредингер, размышляя о странностях поведения частиц, поставил в 1935 году мысленный эксперимент, который до сих пор смущает умы.
— Допустим, — сказал Шредингер, — в закрытом ящике находится кошка. Там же есть счетчик Гейгера, баллончик с ядовитым газом и радиоактивная частица. Если последняя проявит себя как корпускула, счетчик радиоактивности сработает, включит баллончик с газом, и кошка умрет. Если частица поведет себя как волна, счетчик не среагирует, и животное останется в живых. Что можно сказать о кошке, глядя на закрытый ящик?
С житейской точки зрения, кошка либо жива, либо нет. Но законы квантовой физики предполагают, что кошка и жива, и мертва одновременно с вероятностью 0, 5. И такое ее странное состояние будет продолжаться до тех пор, пока какой-нибудь наблюдатель не снимет эту неопределенность, заглянув в ящик.
Шредингер и сам был не рад, когда запустил в оборот такую абстракцию. Ученые всех стран переполошились. Выходит, и человек может быть наполовину жив — наполовину мертв или наполовину здесь — наполовину там? Особенно возмущались по этому поводу научные идеологи в СССР, где, как мы помним, царил практически поголовный атеизм. Ведь по всему выходило, что квантовая физика допускала существование Бога — того самого стороннего наблюдателя, от которого зависит состояние человечества, живущего в «ящике» под названием Земля! Цензура вычеркивала малейшее упоминание о«кошке Шредингера»…
Постепенно все немного успокоилось. Специалисты сошлись на том, что законы микромира не стоит переносить на большой мир. Другими словами — что дозволено электрону, то человеку ни-ни. Но недавно ситуация вновь стала зыбкой. Сперва физик Дэвид Ричард из Массачусетского университета показал, что квантовая физика распространяется не только на элементарные частицы, но и на молекулы, принадлежащие уже макромиру. Потом Кристофер Монро из Института стандартов и технологий (США) экспериментально показал реальность парадокса «кошки Шредингера» на атомном уровне.
Опыт выглядел следующим образом: ученые взяли атом гелия и мощным лазерным импульсом оторвали у него один из двух электронов. Получившийся ион гелия обездвижили, понизив его температуру почти до абсолютного нуля. У оставшегося на орбите электрона существовало две возможности — вращаться либо по часовой стрелке, либо против. Но физики лишили его выбора, затормозив частицу все тем же лучом лазера. Тут-то и произошло невероятное. Атом гелия раздвоился, реализовав себя сразу в обоих состояниях — в одном электрон крутился по часовой стрелке, в другом — против часовой… И хотя расстояние между этими объектами было всего 83 нанометра (в школьный микроскоп не разглядишь), но на интерференционной картине отчетливо просматривалось: вот след одного атома, вот — другого.
Какой вывод можно сделать из этого? Ученые попытались создать модель «осла Буридана» — несчастного животного из древней легенды, перед которым его хозяин, некий Буридан, положил две одинаковые охапки сена. Не сумев выбрать, какая же из них лучше, осел умер с голоду. Но атом гелия оказался изворотливее буриданова осла и, раздвоившись, по сути повел себя как физический эквивалент«кошки Шредингера» которая и жива, и мертва одновременно.
Как утверждают некоторые специалисты, теперь ничто уже не мешает утверждать, что не только микро-, но и макросистемы (например, человек!) при определенных условиях способны раздваиваться или, как электрон, исчезать в одном месте и появляться в другом.
Один из основоположников квантовой физики австрийский ученый Эрвин Шредингер, размышляя о странностях поведения частиц, поставил в 1935 году мысленный эксперимент, который до сих пор смущает умы.
— Допустим, — сказал Шредингер, — в закрытом ящике находится кошка. Там же есть счетчик Гейгера, баллончик с ядовитым газом и радиоактивная частица. Если последняя проявит себя как корпускула, счетчик радиоактивности сработает, включит баллончик с газом, и кошка умрет. Если частица поведет себя как волна, счетчик не среагирует, и животное останется в живых. Что можно сказать о кошке, глядя на закрытый ящик?
С житейской точки зрения, кошка либо жива, либо нет. Но законы квантовой физики предполагают, что кошка и жива, и мертва одновременно с вероятностью 0, 5. И такое ее странное состояние будет продолжаться до тех пор, пока какой-нибудь наблюдатель не снимет эту неопределенность, заглянув в ящик.
Шредингер и сам был не рад, когда запустил в оборот такую абстракцию. Ученые всех стран переполошились. Выходит, и человек может быть наполовину жив — наполовину мертв или наполовину здесь — наполовину там? Особенно возмущались по этому поводу научные идеологи в СССР, где, как мы помним, царил практически поголовный атеизм. Ведь по всему выходило, что квантовая физика допускала существование Бога — того самого стороннего наблюдателя, от которого зависит состояние человечества, живущего в «ящике» под названием Земля! Цензура вычеркивала малейшее упоминание о«кошке Шредингера»…
Постепенно все немного успокоилось. Специалисты сошлись на том, что законы микромира не стоит переносить на большой мир. Другими словами — что дозволено электрону, то человеку ни-ни. Но недавно ситуация вновь стала зыбкой. Сперва физик Дэвид Ричард из Массачусетского университета показал, что квантовая физика распространяется не только на элементарные частицы, но и на молекулы, принадлежащие уже макромиру. Потом Кристофер Монро из Института стандартов и технологий (США) экспериментально показал реальность парадокса «кошки Шредингера» на атомном уровне.
Опыт выглядел следующим образом: ученые взяли атом гелия и мощным лазерным импульсом оторвали у него один из двух электронов. Получившийся ион гелия обездвижили, понизив его температуру почти до абсолютного нуля. У оставшегося на орбите электрона существовало две возможности — вращаться либо по часовой стрелке, либо против. Но физики лишили его выбора, затормозив частицу все тем же лучом лазера. Тут-то и произошло невероятное. Атом гелия раздвоился, реализовав себя сразу в обоих состояниях — в одном электрон крутился по часовой стрелке, в другом — против часовой… И хотя расстояние между этими объектами было всего 83 нанометра (в школьный микроскоп не разглядишь), но на интерференционной картине отчетливо просматривалось: вот след одного атома, вот — другого.
Какой вывод можно сделать из этого? Ученые попытались создать модель «осла Буридана» — несчастного животного из древней легенды, перед которым его хозяин, некий Буридан, положил две одинаковые охапки сена. Не сумев выбрать, какая же из них лучше, осел умер с голоду. Но атом гелия оказался изворотливее буриданова осла и, раздвоившись, по сути повел себя как физический эквивалент«кошки Шредингера» которая и жива, и мертва одновременно.
Как утверждают некоторые специалисты, теперь ничто уже не мешает утверждать, что не только микро-, но и макросистемы (например, человек!) при определенных условиях способны раздваиваться или, как электрон, исчезать в одном месте и появляться в другом.
Страница 2 из 3
