В общем, я понял - люди слушают Шульман, чтобы успокоиться, вернув себе логичную картину мира (ну и что что неверную)). Я с той же целью читаю лекции по квантовой физике Фейнмана. Раз уж предыдущий пост про W-бозон на удивление хорошо зашел, я хотел было сегодня разродиться очередным лонгридом про основы квантовой физики на базе двухщелевого эксперимента - чтобы вам было легче потом увидев термины вроде "квантовая психология" или "торсионные поля" аргументированно смеяться, но после нескольких заходов понял, что без философского предисловия тут не обойтись, поэтому вот оно.
Физика пытается понять как устроен мир. Но что это вообще такое - понимание устройства мира? Представьте, что у нас есть слепой человек, который знает все, что можно знать, о красном свете. Он знает что такое фотоны, знает его длину волны (650 нанометров), энергию (1.91 electron-volt), знает квантовую электродинамику и может описать как он взаимодействует с любыми атомами, знает все краски с его оттенком итп. Вопрос: если этот человек внезапно прозреет и собственно увидит красный цвет - он получит какую-то новую информацию? Станет ли он лучше понимать красный?
Вот я смотрю на лепесток розы - что, собственно, при этом происходит? Я не вижу кварки в протонах и нейтронах атомных ядер; я не вижу атомы углерода, водорода, кислорода, азота, и прочие, из которых в основном состоит органика; я не вижу более 100 идентифицированных типов молекул (citronellol, C10H20O - основной компонент), его образующих. На этот лепесток падают миллиарды фотонов самых разных длин волн, поглощаются и возбуждают электроны в его атомах, которые потом успокаиваясь испускают в основном те самые “красные” фотоны с длиной волны 650нм, которые попадают мне в глаза возбуждая электроны уже в нем, эти сигналы обрабатываются мозгом и я “вижу”, непостижимым совершенно образом, трехмерную цветную картинку лепестка, с его изгибами, оттенками и прожилками. Но вижу то я не столько глазами, сколько мозгом.
То есть наш мозг, из неимоверного количества сигналов вселенной вокруг нас, отфильтровывает пятью органами чувств какой-то очень узкий их спектр, и из него формирует всю эту удивительную картину мира, включая пингвинов, “Голубых Танцовщиц” Дега, Шато Марго на языке, второй концерт Рахманинова. Что такое “красота”? Почему мы ее ощущаем?
Это неимоверно удивительно само по себе, но давайте вернемся в наш “приземленный” микромир и вспомним про электрон. Что такое, собственно, электрон? Мы знаем, что он вполне реален - достаточно засунуть пальцы в розетку, чтобы в этом убедиться (не надо это делать только пожалуйста). То есть, почувствовать поток электронов в виде боли - мы можем. Но что он такое “в реальности”, “на самом деле”? Мы легко можем представить лепесток розы - потому что все мы его видели. Проблема в том, что электрон мы увидеть не можем никак - видим мы картину, создаваемую мозгом от фотонов, пришедших от какого-то объекта, а от конкретного электрона фотоны “отразиться” в описанном выше понимании, разные фотоны от разных “мест” поверхности одного электрона, чтобы создать нам какую-то трехмерную картину, не могут никак, так как сам процесс “отражения” - это переход огромного количества электронов в возбужденное энергетически состояние и потом испускание новых фотонов при обратном переходе. И услышать не можем - слышим мы создаваемую мозгом картину от колебаний воздуха через барабанные перепонки. И понюхать не можем - нюхаем мы создаваемую мозгом картину от молекул, залетающих в рецепторы в носу.
Тем не менее, при слове “электрон” мы представляем себе кто точку, кто разноцветный шарик, кто облака разных видов. Но имеет ли смысл вообще говорить о какой-то “поверхности”, или структуре, чего-то, что мы не можем увидеть? (на фото - рекорд того, что мы смогли даже не увидеть, фотонами такое не увидишь даже близко, они "мимо пролетают", а скорее "пощупать и по поступающим сигналам попытаться восстановить структуру" - отдельные атомы в кристалле PrScO3. Но внутрь атомов даже такими способами мы заглянуть пока не можем..) Есть ли она “объективно”? Что же за картину рисует нам мозг?
То есть видите что получается, даже до того как мы дошли до собственно главного вопроса квантовой физики - что такое электрон, частица или волна, с “правильным” ответом, который “все знают” - “и то и другое”, который на самом деле звучит как «ни то, ни другое» и даже не начинает описывать всей невообразимой сложности явления - у нас уже нарисовалась куча философских вопросов. “Правильных” ответов тут нет, но порассуждать на эти темы безусловно занимательно, и чем больше думаешь, тем больше проваливаешься в эту кроличью нору.
А двухщелевой эксперимент показывает следующее, если упрощенно: возьмите электронную пушку и стреляйте электронами через пластинку с двумя дырками / щелями, и фиксируйте на экране-детекторе за этой пластинкой, куда попадает каждый электрон. Так вот, у нас получится, что если мы не “подглядываем” за тем, через какую щель электрон прилетел - он ведет себя “как волна”, и тогда ответ на вопрос “через какую щель он пролетел?” просто не существует. Что, очевидно, противоречит всему что мы знаем о реальном мире. Как материальный объект может пройти через две щели одновременно?? Он всегда должен проходить через одну, конкретную! Как только мы начинаем “подглядывать” и знаем точно, через какую щель он пролетел - он сразу начинает вести себя как нормальная материальная частица.
Отсюда выползает и принцип неопределенности, и эффект наблюдателя (объединяя который с первой философской частью мы получаем знаменитое “издает ли падающее дерево звук в лесу, если нет никого, кто его слышит”), и даже дорожка к коллапсу волновой функции и многострадальному коту Шредингера, и эйнштейновскому возмущению “Б-гу, играющему в кости”.
