Вы наверняка слышали, что есть такой двухщелевой эксперимент. Смысл этого опыта заключается в том, что он фактически демонстрирует явление корпускулярно-волнового дуализма. В одном случае частицы проявляют себя как частицы, а в другом случае мы наблюдаем, что это волна. Кроме того, это интересное явление сообщает нам о том, что фактически появляется такая штука, как эффект наблюдателя.
Совершенно непонятно, каким образом можно все это объяснить, если не прибегать к методам квантовой физики. Методы квантовой физики — это такие штуки, как квантовая суперпозиция, или какие-то наблюдатели. Или такие моменты, которые, в принципе, с классической физикой очень плохо коррелируют. И из-за этого появляется конфликт сознания и теории. Но при этом такие моменты, как двухщелевой опыт, нужно как-то объяснять.
Собственно, двухщелевой эксперимент сам по себе довольно-таки простой. Заключается он в том, что мы берем некоторую пластину, в этой пластине делаем прорези. За пластиной размещаем экран, а потом устанавливаем источник света. И вот в одном случае источник света формирует изображение двух щелей, а в другом случае мы имеем результат интерференции. На смену поведения влияет так называемый наблюдатель. В опыте он представлен датчиком или может использоваться любой измеритель.
Для объяснения такого хитрого явления начинают использоваться квантовые представления о мире. Но неужели невозможно попробовать объяснить это какими-то другими способами?
Оказывается, такой способ есть! Концепция эта называется констекстуальный реализм. Почему так? Потому что есть слово «контекст».
Это слово во многом определяет то, о чем мы будем беседовать. Давайте рассмотрим простой пример. Есть два бильярдных шара. Эти два бильярдных шара сталкиваются. Если смотреть это явление относительно какой-то либо общей системы координат, то получится, что у каждого шара есть некоторая скорость.
Теперь представьте, что два шара, которые катятся друг на друга, сталкиваются. При этом система отсчета завязана на какой-то один конкретный шар. В этой системе отсчета шар буквально-таки будет… пропадать. Ведь относительно этой системы отсчета шар будет покоиться. И представьте себе другую ситуацию. Вот вы едете на велосипеде и находитесь в одной системе отсчета. Фактически ваша скорость относительно велосипеда нулевая. И это идеальный случай, потому что если она будет меняться, то вы летите отдельно от велосипеда. Что уже не очень хорошо и точно не очень полезно.
Можно полагать, что если у одного из объектов скорость нулевая (поскольку мы за скорость зацепились как за основное свойство), то этот объект в какой-то степени пропадает из этой системы отсчета. Есть и другой более яркий пример.
Вы наверняка пользуетесь весами. Например, кухонными весами. Там у большинства современных моделей есть очень хорошая и интересная функция. Эта интересная функция позволяет тарировать ту емкость, которую вы разместили. Нам же с вами, например, интересно отмерить 200 грамм муки для пирога. Сколько весит при этом миска нам безразлично. Современная система имеет функцию тарирования. Мы ставим пустую емкость, нажимаем кнопочку и емкость пропадает из измерения.
Казалось бы совершенно очевидно, что если мы привязываем какую-то систему отчета к движущемуся телу, и эта система отчета, скажем так, отталкивается от того тела, то тело в этой системе отчета будет иметь нулевые характеристики. И как это может быть связано с двухщелевым экспериментом, где мы работаем с квантовой суперпозицией?
Если вы помните, то квантовая суперпозиция завязана на так называемой волновой функции. По сути дела, это набор вариантов, которые могут существовать у конкретной системы. Именно поэтому часто говорят, что частица существует сразу во всех состояниях. Подразумевается, что у частицы есть множество состояний, которые заложены в волновую функцию. Эффект наблюдателя в некоторой степени как раз-таки позволяет «выбрать тот вариант состояния». Состояние, которое наилучшим образом соответствуют тому, что происходит, «выбирается» посредством измерения.
А теперь давайте представим, что существует огромное количество систем отчета, в которых можно это измерять. В одной системе отчета мячики будут катиться в одну сторону с одной скоростью. В другой системе отчета, привязанной к другой точке, мячики будут катиться уже под другим углом и с другой скоростью. В системе отсчета, привязанной к одному из мячиков, один из мячиков будет покоиться. И вот такая вот игра воображения, такая игра контекстов, приведет к тому, что будут состояния, в которых вообще ничего не существует.
Квантовая суперпозиция, в данном случае может быть измерена невероятным количеством состояний. Более того, квантовая суперпозиция в констекстуальном реализме не будет иметь вообще никакого смысла.
Констекстуальный реализм подразумевает, что есть огромное количество состояний, которые могут существовать из-за смены системы отчета и рассмотрения объекта в разных этих системах.
Но если мы не рассматривали еще объект, если мы еще не проводили измерения, если у нас есть частица в состоянии суперпозиции, то, по большому счету, это не имеет никакого смысла, потому что мы не понимаем, относительно чего мы частицу рассматриваем.
В какой-то степени можно сказать, что констекстуальный реализм — это, хочется сказать, гибрид осла и верблюда, но по большому счету, это некоторый гибрид теории вероятности, классической механики и понятий квантовой физики. Разница лишь только в том, что от квантовой физики остались обобщения. А от классической механики и всего остального взяли вот это вот, ну скажем так, простое взаимодействие относительности. Вся соль явления заключается в том, что множество относительностей порождает странное явление.
Но как бы консекстуальный реализм объяснил легендарный двухщелевой эксперимент? На самом деле довольно просто! У нас есть невероятное количество разных позиций, в которых может находиться наблюдатель и сами объекты.
В некотором случае получается такая катавасия, что объект буквально-таки пропадает. Мы сказали про отрицательные вероятности, и при некотором расположении объектов наблюдается такая, скажем так, результирующая система, что вероятности становятся равными нулю. И в этот момент появляются черные полосы на экране. Корпускулярно-волновой дуализм превращается в набор относительностей. В том случае, когда есть две прорези, которые мы видим, то это один из контекстов.
Квантовая странность, которая нас с вами всегда удивляет, теперь строится только на том, что это неимоверное множество возможных вариантов, в которых может находиться система. Перемещение наблюдателя в этой системе приводит к тому, что мы с вами наблюдаем самые разные варианты вплоть до пропадания этих частиц. Логика контекстуального реализма основана на том, что мы рассматриваем систему только лишь как классическую. Никаких приколов из серии квантовой суперпозиции у нас нет. Непонятные явления объясняются просто как результат сложнейшего взаимодействия вариантов наблюдения за системой. И по большому счету, если взять пример с бильярдными шарами, то он в миниатюре показывает всю сложность ситуации, которая может существовать. В каком-то случае у нас два шара будут перемещаться, в каком-то случае у нас один шар будет покоиться, а другой перемещаться при выборе такой системы отчета.
При выборе системы отчета, в которой у нас находится другой шар, вообще вся картина поменяется. И вот это переигрывание постоянных вариантов приводит к тому, что картина постоянно меняется и выглядит странной, а зависит это только от одного — от контекста, который выбран. Это прекрасная попытка объяснить квантовые явления.
На эту тему я подготовил ролик. Посмотреть можно тут.
Поделиться:
