Многие из вас наверняка слышали о знаменитом мысленном эксперименте, придуманном Шредингером на заре становления квантовой физики, которую в своё время не признавал даже Эйнштейн. Настолько она была невероятна.
В то время были открыты так называемые корпускулярно-волновые свойства фотонов (от слова «частица»).
Раньше долгие годы теория Ньютона о том, что пространство-время постоянно и статично, не поддавалась сомнению.
До тех пор, пока один ученый (не помню, как его звали), не забрался высоко в горы. Там он провёл эксперимент, который поразил всех ученых того времени.
Он направил поток света с одной горы на другую. И заметил, что луч света движется не прямо, а изгибается.
Тогда он понял, что пространство вблизи земли, на которой мы живём, не является евклидовым, то есть оно само искривлено.
На вопрос, почему так, ответил Эйнштейн в своей специальной теории относительности.
Гравитация вблизи массивных объектов, таких как земля, под действием её массы искажается. Представьте себе батут, на который положили металлический шар.
В данном случае батут двумерный. То же самое происходит под действием массы земли с самим пространством. Но не только с ним.
Эйнштейн также доказал в СТО, что время и пространство во вселенной неразрывны.
Время вблизи массивных объектов замедляется.
Скорость движения объектов тоже на это влияет.
Каким образом? Свет — это вневременное явление. У фотонов света нет времени. Они не имеют ускорения и массы.
Свет движется с постоянной скоростью, начиная с момента появления фотонов — приблизительно 300 000 километров за одну секунду.
Масса любых других объектов и частиц, из которых состоит материя, — является энергией.
Полная энергия любого материального объекта вычисляется по знаменитой формуле, которую открыл Эйнштейн:
Где E — это полная чистая энергия тела, m — его масса, а c2 — скорость света, умноженная на саму себя (в квадрате).
Таким образом, если расщепить кирпич на чистую энергию :) , то мало никому не покажется. Он сотрёт всю землю в порошок.
Если суммировать общие выводы СТО Эйнштейна, то мы имеем следующее.
Чем быстрее движется объект, тем время для него идёт медленнее.
Чем больше масса, тем сильнее искажается пространство-время. Время идёт медленнее относительно для объекта, который находится вблизи более массивного объекта.
Но это всё не касается света.
Свет уникален тем, что он не имеет хода времени и массы.
Есть мысленный эксперимент чтобы это представить - Представь себе космический корабль который летит со скоростью близкой к скорости света.
Скорость света не достижима для любого объекта и частицы которые имеет массу.
Чем больше она приближается к скорости близкой к скорости света, тем время течет медленней, масса такого объекта растет (помним что масса это энергия), а скорость света максимальна, в свою очередь свет может двигаться со скоростью света так как его фотоны не имеют массы.
Таким образом, чтобы достичь скорости света нам потребуется бесконечная энергия.
При росте скорости общая энергия объекта - E - будет возрастать бесконечно.
Это был краткий экскурс в СТО.
Частицы представляют из себя атомы, атомы состоят из более мелких частиц - электронов, протонов и нейронов.
Которые состоят в свою очередь из кварков.
Которые (по одной гипотезе которая носит название гипотеза супер струн или М-теория) представляют собой невообразимо мелкие многомерные браны.
Все бы ничего, но эти браны могут существовать лишь в многомерном пространстве - времени. С 11 и более измерениями.
В том время как наша вселенная 4 мерно. 3 пространственных измерения и одно временное.
Ученые не могут увидеть браны. Но есть один мысленный эксперимент.
Представьте муравья, который ползёт по электропроводу. Мы смотрим на него издалека и видим, что он то исчезает на другой стороне провода, то появляется.
В данном примере для нас электропровод — двумерный объект, по которому ползёт муравей. То же самое и с бранами — струнами чистой энергии, которые колеблются в гораздо более многомерном пространстве.
Снова мы отошли от нашего кота.
И так вернёмся к опыту Юнга, положившему начало квантовой механике.
Представьте себе такой эксперимент: луч света испускают из источника света в доску, в которой есть две щели.
Он ведёт себя как волна. Почему?
Это просто — волновая интерференция.
А теперь как её представить?
Вместо света мы возьмём волны воды, которые движутся в сторону доски с двумя щелями.
Ударяясь о эту доску, волны частично гасятся. А частично создают колебания на другой стороне доски, создавая другие волны.
На другой стороне доски получаются две волны, которые сталкиваются друг с другом, пересекаясь и создавая волновую интерференцию.
Сейчас посмотрите на эту картинку внимательно, и вы поймёте, о чём идёт речь.
Это интерференция механических волн.
Что касается волн света, то он ведёт себя точно так же.
Но ученые решили попробовать кое-что, что повлекло за собой квантовую теорию о представлении нашего мира.
Они взяли и выстрелили одним единственным фотоном в одну единственную щель на доске. В результате произошло удивительное: свет в лице единственного фотона всё равно являл из себя волну, что является недопустимым по классической механике Ньютона.
Тем самым нарушая её законы и продолжая представлять из себя волну.
Оказалось, когда с фотоном происходит какое-либо взаимодействие, допустимое в нашей вселенной, например, вблизи фотона находится другой объект или частица, то фотон снова становится частицей.
Ученые назвали это явление — схлопыванием волновой функции.
Обозвали такое схлопывание — эффектом наблюдателя.
Дальше ещё интереснее. Оказалось, что более тяжёлые частицы, вплоть до сложнейших молекул и атомов, ведут себя точно так же при таких же условиях этого эксперимента.
Тогда ученые предложили так называемую копенгагенскую интерпретацию квантовой физики.
В которой говорится, что законы квантового мира существуют лишь для маленьких объектов типа фотонов, электронов и атомов.
Но мы, люди, включая всю материю во вселенной, состоим из этих частиц и не подчиняемся законам квантового мира.
Многие ученые понимали и понимают, что копенгагенская интерпретация по сути своей представляет из себя — мы ничего не знаем о истинной природе и свойствах физики, лежащей в основе нашего мира.
Учёные разделились на два лагеря: прогрессивный — релятивистов и консервативный — классический.
Релятивисты более прогрессивны, но зачастую выдвигали и выдвигают довольно интересные гипотезы, зачастую такие, которые на данный момент развития науки и технологий невозможно доказать экспериментально.
Классический лагерь придерживается в своём большинстве копенгагенской интерпретации, которая разделяет мир макро- и микрообъектов на невообразимый и недоступный в нашем мире и в нашем воображении квантовый мир и мир больших объектов, подчиняющийся ньютоновской механике.
Как я уже говорил ранее, Эйнштейн был ярым сторонником второго лагеря учёных.
И как-то в шутку заявил: «Если квантовая механика верна для больших объектов, то получается, если я не смотрю на луну, она перестаёт существовать». Чем вызвал волну так называемого псевдонаучного учения о влиянии сознания на материю среди недалёких людей.
Он имел в виду другое, представляя в данном примере на свой взгляд всю абсурдность взаимосвязи квантовой механики и мира больших объектов.
И тут масла в огонь подлил Шрёдингер, представив миру свой эксперимент (мысленный, кот не пострадал, а пострадал ли бы кот — это вопрос сугубо философский).
Кота мысленно поместили в коробку, в которой установлен механизм с колбой с ядом и молоточком, который разбивает её в том случае, если частица (да, да, та самая — квантовая) исчезает. Тут стоит пояснить, в физике есть понятие, обозначаемое буквой лямбда — период полураспада частицы.
Это период, во время которого по истечении определённого времени (у каждой из частиц он свой) частица перестаёт существовать с вероятностью 50 на 50 процентов.
Таким образом, наблюдающий за коробкой с котом человек может сказать по истечении этого времени, что кот — либо жив, либо мёртв.
Этот эксперимент показал миру парадокс того, как квантовый мир прямо влияет на мир больших объектов, вызвав ещё большую запутанность в умах учёных.
Получается, что кот и жив, и мёртв одновременно?
Но мы же понимаем, что А не равно Б.
Спекуляции, вызванные на фоне волны популярности этого мысленного эксперимента, до сих пор порождают много псевдонаучных версий о влиянии «эффекта наблюдателя» на внешний мир. Некоторые люди заблуждаются настолько, что наделили сознание человека магическими свойствами, способными определить наличие жизни у кота в коробке после вскрытия. Поговаривают, что некоторые особо изощрённые товарищи в тайне могут управлять вселенной… не привлекая при этом внимания санитаров.
Но это уже совсем другая история. В следующей части я расскажу о возможной связи многомировой интерпретации квантовой механики, когда немного передохну и соберусь с мыслями.
Во второй части (если вам понравилась первая), я попытаюсь объяснить такое что квантовое бессмертие и почему оно имеет место быть в нашем мире - по мнению некоторых учёных, одним из которых был сам Хью Эверетт, по одной, отрицавшего ЗОЖ и отправившийся покорять просторы мультивселенной. (шутка в стиле Моргана Фримена). Я сейчас за ЗОЖ и вам советую. Поэтому во второй части я попытаюсь выразить свою мысль насчет гипотезы квантового бессмертия, проделав мысленный эксперимент - по аналогии с мысленным экспериментов с котом Шредингера, или простыми словами раскрою суть многомировой интерпретации и парадокса квантового бессмертия - на примере револьвера.
