Реальность без завесы - страница 5
Одним из самых изумительных стало открытие так называемого «дуализма» в природе частиц. С точки зрения классической физики частицы (такие как электроны или фотоны света) представляют собой твердые сплошные объекты, которые ведут себя подобно маленьким шарикам. Но когда с целью изучения их поведения квантовые физики провели знаменитый эксперимент на двух щелях [2], они были совершенно сбиты с толку результатами.
Если вкратце, в ходе эксперимента ученые направляли электроны один за другим в экран с двумя прорезями и смотрели, какие фигуры появляются позади экрана. На основе классической физики следовало бы ожидать, что электроны (предположительно твердые тела), проходя сквозь одну из щелей, будут создавать две вертикальные полосы, как показано на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2. Ожидаемый результат эксперимента с двойной щелью
Но, как ни странно, произошло нечто иное. Вместо двух вертикальных полос частицы образовали интерференционную фигуру, изображенную на рисунке 1.3.
С точки зрения классической физики такая интерференционная фигура может появиться только в том случае, если направлять в экран не частицы, а волны, как видно на рисунке 1.4. Когда пик одной волны накладывается на пик другой, они усиливают друг друга, а при совмещении фаз спада – ослабляют.
Рисунок 1.3. Фактический результат эксперимента с двойной щелью
Рисунок 1.4. Фигура волновой интерференции
Но как обособленный электрон может создать интерференционную фигуру, которая формируется исключительно волнами?
Как показал сложный математический анализ, для этого один и тот же электрон должен не просто одновременно пройти через обе щели, но в то же время и через правую, и через левую щели по отдельности, и ни через одну из них. Очевидно, это не имеет никакого смысла – поэтому ученые и были так ошарашены результатами эксперимента.
Чтобы разгадать тайну явления, невозможного с точки зрения математики и физики, исследователи задействовали измерительный прибор, позволяющий определить, через какую из щелей проходит каждая отдельно взятая частица. На рисунке 1.5 показаны ошеломительные результаты измерений.
Рисунок 1.5. Результат эксперимента с двойной щелью при включении измерительного прибора
Но когда за электронами наблюдали при помощи прибора, они снова начали вести себя как твердые частицы, а не как волны! Невозможно поверить в то, что электроны понимали, что за ними наблюдают, и осознанно стали делать то, чего от них можно было бы ожидать в тот момент. Однако именно на это указывают результаты эксперимента.
Так ученые оказались в странном мире квантовой физики, внезапно осознав, что, вопреки относительно простым и механистичным представлениям ньютоновской науки, частицы, считавшиеся твердыми и неодушевленными, в действительности ведут себя как нетвердые волны потенциальной возможности: они начинают и прекращают физическое существование, взаимодействуя с нашим сознанием. Но что это значит на самом деле? Как частица, предположительно имеющая физическую природу, может «запрыгивать» в физическую реальность и «выпадать» из нее (что невозможно с точки зрения классической науки)?
Много шума из ничего: нематериальность материального мира
Если вы немного углубитесь в изучение квантовой физики, то неизбежно придете к заключению: физическая частица ведет себя так странно потому, что она вовсе не физическая.
Мы знаем, что все во Вселенной состоит из атомов, у которых, как принято считать, есть большое твердое ядро, а вокруг него вращаются электроны. Но при более внимательном изучении квантовые физики обнаружили, что на самом деле у атомов нет вообще ничего. Как оказалось, атом на 99,9999999999996% представляет собой пустое пространство [3]. Ядро действительно твердое, но оно бесконечно мало – настолько, что, можно сказать, вовсе отсутствует. Все остальное, в сущности, является физическим вакуумом. Это все равно что смотреть на невидимое энергетическое торнадо, в котором бесконечно малые частицы входят в существование и спустя мгновение из него выпадают; в итоге рассматриваемый предмет иллюзорен, как облачко дыма. До него нельзя даже дотронуться, поскольку он исчезнет в точке прикосновения.