Раз уж мы замахнулись ни много ни мало на описание мироздания, значит, стоит попытаться объяснить некоторые феномены из квантовой механики. Например, свойства элементарных частиц. Известно, что им присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Однако, в зависимости от обстоятельств, они те или иные свойства либо выставляют напоказ, либо прячут. Рассмотрим эксперимент, показывающий наиболее загадочные свойства элементарных частиц – квантовую суперпозицию. Очень популярно квантовая суперпозиция, суть эксперимента с двумя щелями и некоторые аналогичные эксперименты с источником элементарных частиц описана в , .

Приведу краткое описание эксперимента и постараюсь сделать это максимально понятно.

Экспериментальная установка состоит из источника электронов, двух щелей, и экрана, на котором наблюдается интерференционная картина. Источник электронов осуществляет эмиссию одиночных электронов (крайне низкая интенсивность). Так как электроны вылетают «штучно», необходимо время, чтобы набрать статистическую картинку распределения попадания электронов на экран. При открытой одной щели мы имеем на экране вполне ожидаемое распределение интенсивности ударов электронов об экран. Оно соответствует кривой Гаусса. Но ситуация кардинально меняется как только мы открываем вторую щель. Мы вдруг начинаем отчетливо видеть, что образуются области, запретные для попадания электронов. Т.е. наличие второй щели запрещает попадание электронов в те части экрана, в которые они попадали при наличии одной щели! Мы наблюдаем интерференционную картинку. Эта картинка сродни той, что мы бы видели при прохождении монохроматического света через те же две щели. Однако, в случае света (электромагнитных волн) интерференция легко объяснима. В этом случае, по принципу Гюйгенса, ситуация моделируется двумя идентичными источниками (в нашем случае щелями), испускающими синфазно монохроматический свет (электромагнитные волны). При этом чередование светлых и темных полос (интерференционная картинка) совершенно очевидна как результат сложения векторов амплитуд электромагнитной волны.

Электрон – частица, имеющая массу, конечный неразрывный объем. Объяснить в этом случае явление интерференции одиночных электронов обычным образом невозможно. Ничего не остается предположить, кроме того, что электрон начинает интерферировать «сам с собой», будто бы он идет по двум путям, через обе щели одновременно. При этом на экране появляются зоны, запретные для попадания электронов. Современная квантовая физика дает математический аппарат для объяснения и расчета этого феномена. Основой для этого явилась интерпретация Ричарда Фейнмана. Она заключается в том, что «…на отрезке от источника до некоторой [конечной] точки… каждый отдельно взятый электрон на самом деле перемещается по всем возможным траекториям одновременно …» . То есть, летящий электрон проходит одновременно два пути – через обе щели. Для обычного, «бытового» представления это нонсенс. Кстати, основной постулат квантовой суперпозиции примитивно можно выразить так: «…если точечная частица может находиться в одной из двух точек, то она может находиться и «одновременно в обеих точках».

Возникает вполне логичное желание – проследить траекторию полета электрона, чтобы убедиться, через какую щель пролетает электрон (а может быть через обе сразу, но тогда это бы противоречило нашим знаниям о нем). Но как только хотя бы в одну из щелей мы ставим пролетный детектор для электрона, картинка на экране кардинально меняется. Мы видим две полосы с размытыми краями и полное отсутствие интерференции. Зато мы начинаем точно знать, через какую щель пролетел электрон. И он действительно, как показывает детектор, пролетает только через одну из щелей. Т.е. если мы имеем возможность знать траекторию электрона – электрон ведет себя как частица. Если нет возможности узнать траекторию электрона – как волна. Но замечено, что так ведут себя не только электроны, но также атомы и, даже группы атомов. Однако, чем сложнее испускаемые частицы, тем хуже заметна интерференция. С телами видимых и, даже микроскопических размеров, интерференция не проявляется.

Факт регистрации электрона, пролетевшего через одну из щелей и исчезновение интерференционной картинки можно интерпретировать по-разному. Можно предположить, например, что это означает «предчувствие электроном» включенного детектора. Поэтому электрон и пролетает лишь через одну из щелей. Однако, если гипотетически изменить расстояния в этом эксперименте до космических, то такая интерпретация приводит к парадоксу: электрон будет знать заранее, включим ли мы детектор к моменту подлета к нему электрона. Он будет обязан соответственно этому вести себя: как волна, если мы не намерены включать детектор, или стать частицей еще до пролета через щель, даже если детектор включился уже после его пролета. Это странное проведение электрона объясняется отнюдь не его прозорливостью, а тем, что пока мы его не попытались измерить, его истории не существует, она не определена. История электрона формируется благодаря нашим наблюдениям. Подробно и очень популярно об этом можно прочитать у Брайана Грина . Я коснусь этого лишь вкратце. Электрон летит сразу всеми возможными путями. Т.е. как бы существует много вариантов истории. До той поры, пока мы не включили детектор. После этого выбирается лишь один вариант. Т.е. история определилась! Таково предположение о том, что квантовую историю мы творим сами в буквальном смысле. Заметьте, мы не меняем истории. Т.к. никто ее не наблюдал, она была не определена.

Однако мне по душе иное толкование. Оно в чем-то сходно с тем, которое дает П.В. Путенихин . Вот этот вариант. Электрон движется сразу всеми возможными путями вплоть до детектора или иного препятствия. Но движется он в ином пространстве, или пространстве иного измерения. В нашем пространстве есть лишь его след. Этим и объясняется, что след его весьма странен: для одного электрона и двух щелей - два маршрута. При достижении любого из этих следов детектора или иного препятствия происходит «конденсация» электрона или, другими словами, его «реализация» в наше пространство. Причем эта реализация происходит либо на препятствии, либо, в этот же момент на втором маршруте. При этом второй маршрут может быть удален от первого на очень значительное расстояние. Например, используя интерферометр Маха-Цандера (описано ниже) теоретически легко осуществить расстояние между маршрутами, например, в световой год. В этом случае информация о «необходимости реализовать электрон» с одного маршрута на другой передается практически мгновенно 9 , а значит, со скоростью, превышающую скорость света. Но это не противоречит законам Нашего Мира, поскольку электрон находится «вне его».

Еще более интересен эксперимент с отложенным выбором, эксперимент с «холостыми фотонами». Но о нем Вы можете прочитать самостоятельно, в одном из источников, например, .

Можно рассмотреть иной эксперимент, аналогичный двухщелевому. Это эксперимент на интерферометре Маха-Цандера, описанный Пенроузом. Привожу его, опираясь на и подменяя некоторые понятия, незнакомые неискушенному в физике читателю.

Чтобы понять, каким образом квантовая частица может находиться «в двух местах сразу» независимо от того, как далеко друг от друга расположены эти места, рассмотрим экспериментальную установку (Рис. 1), немного отличающуюся от эксперимента с двумя щелями. Как и прежде, у нас имеется лампа, испускающая монохроматический свет, по одному фотону за раз; но вместо того, чтобы пропускать свет

Схема эксперимента на интерферометре Маха-Цандера

через две щели, отразим его от полупосеребренного зеркала, наклоненного к пучку под углом 45 градусов.

После встречи с полупрозрачным зеркалом фотон может отразиться от него в сторону, а может пройти сквозь него и продолжать распространяться в том же направлении, в котором первоначально двигался. Но, как и в двухщелевом эксперименте, фотон «делится» и идет одновременно двумя путями. Причем эти два пути могут быть разнесены на очень большое расстояние. «Представьте себе, … что мы ждём целый год… Каким-то образом фотон оказывается сразу в двух местах, разделённым расстоянием в один световой год!

Есть ли какое-нибудь основание принимать такую картину всерьёз? Разве мы не можем рассматривать фотон просто как некий объект, находящийся с вероятностью 50% в одном месте, и с вероятностью 50% - в другом! Нет, это невозможно! Независимо от того, как долго фотон находился в движении, всегда существует возможность того, что две части фотонного пучка могут быть отражены в обратном направлении и встретиться, в результате чего могут возникнуть интерференционные эффекты, которые не могли бы возникнуть из вероятностных весов двух альтернатив. Предположим, что каждая часть фотонного пучка встречает на своём пути полностью посеребренное зеркало, наклоненное под таким углом, чтобы свести обе части вместе, и что в точке встречи двух частей помещено еще одно полупосеребренное зеркало, наклоненное под таким же углом, как и первое зеркало. Пусть на прямых, вдоль которых распространяются части фотонного пучка, расположены два фотоэлемента (рис.4). Что мы обнаружим? Если бы было справедливо, что фотон следует с вероятностью 50% по одному маршруту и с вероятностью 50% - по другому, то мы обнаружили бы, что оба детектора зафиксировали бы фотон каждый с вероятностью 50%. Однако в действительности происходит нечто иное. Если два альтернативных маршрута в точности равны по длине, то с вероятностью 100% фотон попадет в детектор А, расположенный на прямой, вдоль которой первоначально двигался фотон, и с вероятностью 0 – в любой другой детектор В. Иными словами фотон с достоверностью попадёт в детектор А!

Разумеется, такой эксперимент никогда не был поставлен для расстояний порядка светового года, но сформулированный выше результат не вызывает серьёзных сомнений (у физиков, придерживающихся традиционной квантовой механики!) Эксперименты такого типа в действительности выполнялись для расстояний порядка многих метров или около того, и результаты оказывались в полном согласии с квантово-механическими предсказаниями. Что же теперь можно сказать о реальности существовании фотона между первой и последней встречей с полуотражающим зеркалом? Напрашивается неизбежный вывод, согласно которому фотон должен в некотором смысле действительно пройти оба маршрута сразу! Ибо если бы на пути любого из двух маршрутов был помещён поглощающий экран, то вероятности попадания фотона в детектор А или В оказались бы одинаковыми! Но если открыты оба маршрута (оба одинаковой длины), то фотон может достичь только А. Блокировка одного из маршрутов позволяет фотону достичь детектора В! Если оба маршрута открыты, то фотон каким-то образом «знает», что попадание в детектор В не разрешается, и поэтому он вынужден следовать сразу по двум маршрутам».

Говоря о том, что «фотон каким-то образом знает», П.В. Путенихин не акцентирует внимания на источник таких знаний, это не его задача. Эту тему развивает М. Заречный , путем описания многоуровневого сознания. На уровнях (планах) которого существуют различные структуры. Причем высшие планы существуют вне времени. Т.е. причинно-следственные связи там отсутствуют. Это уровни абсолютного знания. Элементарные частицы (в нашем последнем случае это фотоны) связаны с этими уровнями.

Однако, по моему мнению, отсутствие временнОго измерения в пространствах не означает тождественность этих пространств. Я бы мог предложить смоделировать ситуацию, описанную выше, несколько иным образом. Но об этом чуть позже. А сначала сделаем удивительные выводы из описанных нами опытов:

1. Частица (фотон, электрон) может вести себя по-разному: как единая частица (корпускула), проявляя при этом все ее свойства и как волна, при этом одновременно распространяясь по всем возможным траекториям и проявляя волновые свойства, в частности, интерферируя.

2. В качестве «волны» частица может находиться одновременно в нескольких местах, которые могут быть разнесены на сколь угодно большое расстояние.

3. Если существует неопределенность положения частицы, то при попытке определить его (измерить положение частицы), частица моментально меняет свои волновые свойства на корпускулярные. Т.е. «реализуется» в одном из вероятных положений.

4. Процесс «реализации» волны в частицу осуществляется мгновенно, даже когда частица находится одновременно в местах, удаленных одно от другого, например, на расстояние светового года. Т.е. каким-то образом информация о факте измерения положения, проведенное на одном из маршрутов частицы, передается со скоростью, превышающей скорость света (практически мгновенно) на эту же частицу, находящуюся на другом маршруте.

Все изложенное выше не может не натолкнуть на мысль, что здесь не обходится без существования других измерений. Но и в этом случае мы не открыли ничего нового. Достаточно давно уже физики через квантовую механику ищут пути объединения описания всех физических взаимодействий (Гравитационного, Электромагнитного, Сильного и Слабого), известных в природе. Большие надежды возлагаются на Теорию Струн . Эта теория подразумевает наличие десятимерного (девять пространственных и одно временное измерение) пространства. Причем переход в другие измерения свернут на столь микроскопическом уровне, что он недоступен современной технике и вряд ли когда-либо будет доступен. Однако, по моему мнению, количество измерений, используемое в Теории Струн (как, впрочем, и любой другой Теории), не может отражать реальной картины Мироздания. Это лишь издержки существующего понятийного и математического аппарата, загнанного в рамки конкретной теории, а, значит и человеческого мышления. Природа же не знает уравнений и теорий, человек их сам создает, чтобы на основе накопленного опыта и знаний как можно точнее описать Сущий Мир вообще и Физический мир в частности.

Пространство Событий.

А теперь попытаемся предложить такую модель, которая не противоречила бы описанным опытам.

Снова вернемся к двухмерному миру, описанному нами в п.п.2.4. Под рассматриваемой плоскостью мы будем по-прежнему подразумевать наш четырехмерный пространственно-временной мир (Вселеную, Пространство). Мир, в котором максимальная скорость передачи любой информации не может превышать скорость света в вакууме. Наша плоскость состоит из одного временнОго измерения и одного пространственного, т.к. большее количество пространственных измерений приведет к потере наглядности. Допустим, что плоскость движется в перпендикулярном ей направлении, т.е. в измерении, имеющем на одну координату больше. Назовем его Пространством Событий (ПС) 10 .

Рассмотрим очень упрощенную схему распространения в нашем пространстве фотонов, не отвлекаясь на различные тонкие (и не очень) эффекты, как то отражения, поглощения и пр. Мы выбираем именно фотоны, т.к. их движение более детерминировано относительно координат Пространства, чем движение других частиц, например, электронов. Так, согласно п.2.4, фотоны движутся лишь вдоль пространственных координат.

Каждый излученный фотон мгновенно рождает в пространстве два симметрично (относительно вектора скорости плоскости) расходящихся луча с началом в месте излучения. Проекция лучей на плоскость лежит вдоль оси пространственной координаты, как и положено для фотона. Эти лучи не движутся, в отличие от плоскости. Наблюдатель, находящийся в плоскости, будет думать, что в его мире фотоны распространяются одновременно, всеми возможными путями (коих у него в одномерном мире всего два). На самом деле он видит лишь проекции лучей на свой мир, которые (проекции) он называет фотонами.

Два луча, исходящих из одной точки, есть ничто иное, как конус в двухмерном мире. Если бы мы рассматривали трехмерный пространственно-временной мир, то вместо двух лучей мы имели бы знакомый нам из геометрии конус, а для нашего четырехмерного пространственно-временного - четырехмерный конус, который достаточно сложно представить. Опять же, благодаря рассмотрению нами именно фотонов, мы, без ущерба для теории, но с явным выигрышем в наглядности, можем рассматривать двухмерный пространственный мир (плоскость) и вовсе не рассматривать временнОй координаты Пространства. В Этом случае КС будет выглядеть как обычный трехмерный конус. (Рис.2)

В наиболее общем виде модель выглядит следующим образом. N-мерное Пространство-Время (Пространство) перемещается в N+1 мерном Пространстве Событий, содержащим вышеуказанное Пространство. Рождение каждой элементарной частицы в Пространстве вызывает мгновенное создание в Пространстве Событий N+1 мерного конуса (Конуса Событий или КС), который в момент его создания имеет с Пространством лишь одну общую точку. Сам конус неподвижен в системе координат ПС и состоит из бесконечного количества образующих.

Рождение фотона в двухмерном пространственном мире и распространение его в нем посредством изменения сечения Конуса Событий Пространством.

«Двигаясь», Пространство проходит сквозь рожденный частицей конус. При этом, для наблюдателя, находящегося в Пространстве, создается иллюзия распространения этой частицы всеми возможными путями одновременно. Запрещенными считаются те маршруты, на которых образующие КС встречают препятствие в виде материи Пространства. На этих маршрутах соответствующие им образующие Конуса «лопаются». После того, как лопнула предпоследняя образующая конуса, считается, что частица определилась со своим маршрутом и ее положение мы можем знать достоверно. Она может оказаться либо на предпоследнем лопнувшем маршруте, либо на последнем уцелевшем. В Пространстве будет считаться, что точное местоположение этой частицы измерено.

Естественно, что угол раскрытия КС и скорость движения Пространства определяют постоянную скорости света в этом Пространстве. При этом стрела времени определяется вектором скорости движения Пространства в ПС.

Эта модель объясняет многие эффекты. Укажу лишь на некоторые из них.

1. Очевидность распространения частиц одновременно несколькими путями вытекает автоматически из самого описания модели.

2. Проблема источника "быстрых знаний" (например, о блокировании одного из маршрутов в квантово-механических экспериментах на интерферометрах) как описанных в этой брошюре, так и в рекомендованной к прочтению литературе, решается существованием надвременнОго пространства, содержащего Конуса Событий. Каждый из этих КС является единым объектом и его состояние мгновенно (т.к. это надвременнОй объект) отражается в Пространстве на любых расстояниях. Таким образом устраняется парадокс передачи информации в Пространстве со скоростью, превышающей скорость света.

3. Т.к. каждая частица Пространства может двигаться в этом Пространстве только по поверхности КС, то группа связанных между собой частиц (например, нуклоны в ядре атома) могут двигаться только по тем маршрутам, которые определяются пересечением Конусов Событий составляющих эту группу частиц. С этим, в частности, связано ослабленное, но все же проявление волновых свойств более тяжелых частиц (групп частиц) и полнейший детерминизм макроскопических объектов Пространства.

4. Из предыдущего объяснения следует, что направляющей силой эволюции объектов Пространства вполне могли бы стать объекты (либо среда) Пространства Событий (если эти объекты или среда существуют), взаимодействие которых с Конусами Событий вызывает деформацию последних. Например, так, как влияют в нашей Вселенной различные среды на преломление света или поля, воздействующие на материю. Кстати, в и показано, что в процессе эволюции нашей Вселенной гравитационное поле, предположительно, «вываливается» из нашего 3-х мерного пространства. Все остальные поля полностью принадлежат нашему пространству. И именно последнему факту мы обязаны тем, что мы не видим (в буквальном смысле) остальные измерения. Электромагнитные поля, часть которых мы воспринимаем зрением, просто не в состоянии покинуть наш четырехмерный пространственно-временной мир.

Четвертое положение также наводит на размышления о возможности некоторых локальных понижений энтропии посредством воздействия ПС. Но физика утверждает, что локальные понижения энтропии свойственны нашему миру только в виде статистической вероятности. Энтропия же в целом постоянно и неуклонно увеличивается. Возникновение живых организмов, и человека в особенности, является фактом беспрецедентно высокого локального понижения энтропии. Флуктуацией это объяснить сложно (а, скорее, не возможно), поэтому все объясняется тем, что живые организмы, однажды возникнув, создают условия для более бурного роста энтропии, компенсирующего с переизбытком свою собственную низкую энтропию. Такое, несколько, на мой взгляд, натянутое объяснение, может быть скорректировано четвертым положением и, в его свете, выглядеть не столь уж невероятным. Тем самым оно напоминает о наших размышлениях в п.3.1 о развитии дефектов и направленной селекции.

Для того, чтобы создать описанную в начале этого пункта модель, нам пришлось ввести одно дополнительное пространственное измерение (или, точнее, измерение, идентичное пространственному) и одно измерение, идентичное временнОму. Как введено последнее описано в примечании. Но можно было бы и не вводить дополнительную временную координату. Очень наглядно это можно пояснить на примере расширяющейся вселенной с положительной кривизной. В п.2.1 я упомянул двумерную модель такой вселенной - раздувающийся резиновый шарик. Кроме того, что поверхность шарика растягивается в направлениях, принадлежащих "вселенной шарика", она еще и движется в направлении измерения, не принадлежащего "вселенной шарика", а именно в радиальном направлении. Вот эта составляющая движения и может считаться вектором скорости нашего Пространства в ПС. А так как расширение Пространства происходит с привязкой к текущему в Пространстве времени, у нас исчезла необходимость в дополнительной временной координате.

На минутку отвлечемся, и на этом этапе повествования, сделаем небольшой экскурс в уже ранее сказанное. Если представить, что расширяющийся шарик у нас не из резины, а соткан из тончайшего полотна, которое может тянуться словно резина, но имеет сетчатую структуру с размером ячейки порядка планковской (или немного большей) длины (10 -33 см), мы можем проиллюстрировать эффект флуктуации материи (энергии), описанных нами в п.2.2 и в конце п.2.4. Грубо говоря, мы наблюдаем не рождение из ниоткуда частиц и не пропадание их в никуда. Мы наблюдаем "просеивание" частиц (энергии) из "внешнего" пространства сквозь сито нашего пространства. И даже можно допустить вероятность подмены частиц нашего мира частицами «извне». Скорость этого просеивания соответствует скорости движения границы нашего пространства в Пространстве Событий. Граница же нашего пространства находится повсюду: внутри горы, книжного шкафа, в двух сантиметрах от Вашего носа, внутри меня и Вас. Т.е. абсолютно в каждой точке нашей Вселенной. Откуда берутся просеиваемые частицы, можно только гадать. Возможно, это части КС нашего мира, а возможно, что это часть материи ПС, которая проявляется у нас в виде элементарных частиц.

Введенный здесь термин Пространства Событий в наиболее общем случае означает составляющую часть Мнимого Пространства. Остается открытым вопрос. Сможем ли мы как-либо обнаружить, существуют ли эти измерения реально или это плод "больного воображения", пытающегося нагромоздить невероятное, чтобы объяснить факты, порой сомнительные?

Медитация. Нирвана.

Очень сложно рассуждать о буддизме, т.к. это величайшая философия, в которой содержится множество направлений. Эти направления довольно сильно различаются, причем по достаточно принципиальным деталям. Одинаковые термины могут означать разные понятия. Понятия, в свою очередь, могут также истолковываться по-разному. Чтобы уверенно рассуждать об особенностях этой философии нужно быть специалистом в этой области, коим я, откровенно говоря, себя не считаю. Поэтому мы коснемся лишь очень немногого. Только того, что лежит на самой поверхности.

Из всех будд (в буквальном переводе на русский язык: пробужденных или просветленных), по моему мнению, наиболее заметный след оставил Будда Шакьямуни. В дальнейшем мы будем его называть Буддой. Он был величайшим Учителем, изучавшим через себя весь мир и познавший Мудрость. Сейчас, спустя несколько десятков веков, очень сложно (а иногда и невозможно) выделить мысли собственно Будды от интерпретаций его учеников и последователей. Основной его идеей стало то, что страдания людей связаны с их собственными поступками. Избежать страданий можно идя по восьмеричному пути. Это путь, который прошел сам Будда, состоит из восьми правил, постоянно соблюдая которые, человек последовательно освобождается от своих страданий. Пройдя этот путь, человек способен достичь нирваны.

Состояние нирваны есть некая форма существования вне личности. Эта форма не эмпирическая. Поэтому буддийские тексты порой не содержат описание ее природы и характеристик в утвердительном выражении. Описания состояния нирваны либо замалчиваются (так поступал Будда) либо часто отрицательные, типа «Это не…». И это можно понять, если попытаться, например, описать состояние вне привычного нам пространства и вне течения привычного нам времени. Иными словами, как бы Вы смогли описать, допустим, наблюдая себя в Пространстве Событий, с другим количеством пространственных измерений и, как минимум, с двумя временнЫми? А ведь в рассуждениях о нирване постоянно упоминается существование вне нашего пространства и вне нашего времени. Не правда ли, немного странные параллели?

В то время, как индуизм предполагает реинкарнацию, буддизм отрицает ее. Реинкарнация подразумевает наличие души. Будда же утверждал, что души не существует, а жизнь - это непрерывный поток состояний, подобный пламени в светильнике. В этом случае пламя в каждый момент времени поддерживается существованием пламени в предыдущий момент. Т.е каждое последующее состояние зависит и возникает от предыдущего. Как один факел может зажечь другой, так и окончание одного жизненного цикла (от рождения до смерти) дает начало следующему.

Старейшая школа буддизма Тхеравада описывает Эго, как состоящий из совокупности пяти групп разных элементов. После смерти индивида эта совокупность распадается. Следующее воплощение уже обусловлено иной комбинацией этих же элементов и означает появление новой индивидуальности. Если оглянуться назад, то в п.4.1 приблизительно об этом и шла речь, когда мы рассматривали с Вами третий вариант забывания.

Я весьма поверхностно попытался описать философию буддизма. Можно было бы немного сказать и об индуизме, но это две достаточно близких философии и поэтому необходимости в этом я не вижу. Обе философии подразумевают нирвану как высшую цель всех живых существ. Обе философии сходятся на том, что достичь нирваны в течение одного воплощения не получается. Именно человеческое тело считается наиболее благоприятным для перехода в состояние просветления (нирвану). А чтобы перейти в состояние нирваны, известны описания ступеней для восхождения. М. Заречный подводит под это основу. Но здесь надо учитывать следующее:

1. Делать скидку на субъективность восприятия. Т.е. если предположить, что любой из "просветленных" был точно таким же человеком, как и все остальные, то все психо-физиологические свойства живого организма были присущи и ему. Пока "восхождение" идет внутри социума и обращено на социум, оно определяется законами этого социума и законами психологии, действующими в нем. Когда же речь идет об упражнении с собственным мозгом (медитация) - задействованы иные законы, еще мало изученные. Вполне возможно, что практикующий только думает, что выходит на требуемый уровень сознания. На самом деле его упражнения с собственным мозгом приводят лишь к иллюзии этого (см. последний абзац п.4.1). Как другой аргумент можно привести то, что можно себя представить в режиме «затуманенного сознания». Например, приблизительно такого, что происходит с нами во сне. Мы можем вообразить себя кем угодно. Например, птицей. Находясь на такой круче, что захватывает дух, можно отчаянно замахать руками (крыльями?) чтобы если не взлететь, то плавно спланировать и приземлиться. А это пьянящее чувство полета и ощущение бескрайнего неба! Я бы мог представить также ощущения рыбы, собаки, сидящей на цепи и т.д. Этим можно объяснить и миф о переселении душ (известный в индуизме), и то, что мы содержим внутри себя всю Вселенную, а Вселенная, конечно же, содержит нас. Т.е. «все во всем». Вселенная содержит в себе песчинку, но и песчинка содержит в себе целую Вселенную. С другой стороны, это может являться и аргументом «За», а не «Против» этой теории.

2. Количество и само наличие ступеней восхождения медитирующего (о них Вы можете почитать в ), определялось чисто методическим удобством для человека и основывалось на житейском опыте, психологии и, возможно, культурных традициях. По моему мнению, не нужно искать большой смысл в этих ступенях. Это лишь методика того, как наиболее просто из отправной точки достичь конечной. Следуя ей, мы последовательно отключаем все каналы, связывающие наш мозг с внешним миром.

Личное дело каждого, следовать ли дорогой Будды или нет. Я думаю, что никто возражать не будет, что первые семь ступеней восьмеричного пути, полностью соответствуют общечеловеческим ценностям. Материалисты могут считать восьмую ступень чем-то вроде психологического само-тренинга. Мне же думается, что находящиеся на этой ступени могут решить судьбу излагаемой здесь теории, стоит ли она хоть чего-либо. А в случае положительного ответа, мы будем иметь инструмент для изучения, как нашего мира, так и МП. И этим инструментом являемся мы сами.

Глава 5

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ

Что может знать песчинка, прилипшая к зеленому листу, о жизни живой клетки этого листа?..
Что может знать живая клетка этого листа о жизни гусеницы, по нему проползшей?..
Что может знать гусеница о жизни воробья, ее склевавшего?..
Что может знать воробей, сидящий на ветке, о жизни человека, прошедшего под деревом?..
Так почему же человек решил, что на нем эта цепочка заканчивается?..

В этой книге я попытался показать, что с помощью многомерности нашего мира можно объяснить очень многие странные явления, известные в нашем мире и, вероятно, все же происходящие. Здесь намеренно приводились самые неожиданные примеры, даже спорные и неподтвержденные. И, если ни один из вышеописанных фактов так и не будет никогда подтвержден, можно считать описанное мной полным бредом, а наш мир чисто материальным. Однако сложно отмахнуться от того, что является длительное время (а порой даже и многие века) предметом споров и дискуссий. При строгом подходе, по большому счету, я не нашел ничего нового, как предположить существование Духа, другими словами Бога. Это то, что делали люди тысячи лет, не зная, как можно объяснить различные природные явления. Однако Дух в моем понимании есть несколько иное. Это не тот, кто заботится о своих чадах, учит и предостерегает их, ведет счет грехам и учитывает раскаяние. Это лишь отец (или мать) как минимум всего живого. Он создал наш мир (и, возможно, другие миры, пока неизвестные нам) возможно случайно, а, возможно из-за какой-либо необходимости, неизбежности, побочного эффекта. Те Заповеди, которые нам даны, являются общемировыми ценностями. По-видимому они даны нам все же человеком или группой людей, подключенных к общемировому Разуму, Духу, попросту говоря продуктивно медитирующих или (и) осененных Знанием. Без соблюдения этих Заповедей человечество обречено на вымирание, превращение в животных ввиду того, что исчезнет возможность осознания Души. Наша Душа - проекция Духа на наш мир. И через нашу Душу у нас есть шанс если не понять смысл и цель нашего существования, то хотя бы изучить и, возможно, научиться управлять явлениями, пока необъяснимыми научно.

Но, все же, обратите внимание, провокация, с которой я начал эту главу, применима ко всем силам, известным в природе. Только о них говорят не как о "божественных силах", а как о законах природы. Может быть, все дело в том, что они, почти все (кроме гравитации), могут быть описаны в измерениях нашего четырехмерного пространственно-временного мира. Сила гравитации сильно "вываливается" из общего описания так же, как она, по-видимому "вываливается" и из нашего четырехмерного мира. И что же, после этого, нам мешает предположить, что существует еще одна сила, кроме гравитации, которая почти полностью вывалилась в иной мир? То, что эта сила не воздействует на искусственно созданные приборы? Или то, что она не проявляется повсеместно и ежечасно? По большому счету это не ответ. Но эта сила является последним островком, не принадлежащим официальной науке и который наука демонстративно и категорично игнорирует.

Предполагается, что Теория Струн может претендовать на роль Теории Всего Сущего (ТВС) . Время покажет, так ли это, если не существует ни Духа, ни Души. Но в этом случае, даже если хотя бы один из один описанных выше нематериальных феноменов останется необъясненным, эта ТВС таковой считаться не может. Но Теория Струн сможет приоткрыть дверь в иные измерения, а значит, объяснить природу некоторых физических связей и явлений. Это начало складывающейся мозаики всего Сущего мира. Возможно, объяснит, как работает «радиоприемник» (см. п.4.3.) Человека. Может быть даже, какие сигналы он принимает. Но никак не опишет «Передающую станцию». Я задумываюсь над тем, хотелось ли бы мне, чтобы Теория Струн оказалась бы ТВС. С одной стороны - да. Но, скорее всего, она лишь сведет воедино все известные виды физических сил и оставит в стороне духовность. Или сведет духовность к примитиву.

Все же хочется иметь такую ТВС, которая сведет воедино не только физические силы, но и другие, например, социальные, эволюционные и т.п.

Подводя итоги этого повествования, повторю основные тезисы, содержащиеся в этой статье.

1. Сущий мир многомерен, и измерений в нем больше чем три, или даже четыре.

2. Наш мир возник как результат развития цепочки дефектов различного уровня, начиная с первого (образование нашей Вселенной).

3. Человек способен изучать, как минимум, измерения ответственные за свою Душу, и их законы так же, как он изучает сейчас законы нашего трехмерного пространства и времени.

4. Человек имеет инструмент для изучения законов духовных измерений, и этот инструмент его Душа. Чтобы проверить вышесказанное, необходима работа психоаналитиков, а также изучение описаний состояний нирваны в древних буддийских и индуистских источниках. При этом нужно иметь ввиду, что Человек может оперировать лишь "проекцией" Духа на себя, свое тело. А проекция и оригинал могут иметь весьма мало общего. Это, как в известной притче о слепцах, описывающих слона, каждый из которых представлял его на свой лад.

5. Даже если тело человека не совершенно, совершенна его душа. В этих целях Человек обязан сохранять связь со своей Душой. Только в этом случае возможен прогресс во всех областях и только это может спасти человечество от роковых шагов. Последнее связано не только с этой теорией, но и с общечеловеческими ценностями.

Никто в мире не понимает квантовую механику - это главное, что нужно о ней знать. Да, многие физики научились пользоваться ее законами и даже предсказывать явления по квантовым расчетам. Но до сих пор непонятно, почему присутствие наблюдателя определяет судьбу системы и заставляет ее сделать выбор в пользу одного состояния. «Теории и практики» подобрали примеры экспериментов, на исход которых неминуемо влияет наблюдатель, и попытались разобраться, что квантовая механика собирается делать с таким вмешательством сознания в материальную реальность.

Кот Шредингера

Сегодня существует множество интерпретаций квантовой механики, самой популярной среди которых остается копенгагенская. Ее главные положения в 1920-х годах сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг. А центральным термином копенгагенской интерпретации стала волновая функция - математическая функция, заключающая в себе информацию обо всех возможных состояниях квантовой системы, в которых она одновременно пребывает.

По копенгагенской интерпретации, доподлинно определить состояние системы, выделить его среди остальных может только наблюдение (волновая функция только помогает математически рассчитать вероятность обнаружить систему в том или ином состоянии). Можно сказать, что после наблюдения квантовая система становится классической: мгновенно перестает сосуществовать сразу во многих состояниях в пользу одного из них.

У такого подхода всегда были противники (вспомнить хотя бы «Бог не играет в кости» Альберта Эйнштейна), но точность расчетов и предсказаний брала свое. Впрочем, в последнее время сторонников копенгагенской интерпретации становится все меньше и не последняя причина тому - тот самый загадочный мгновенный коллапс волновой функции при измерении. Знаменитый мысленный эксперимент Эрвина Шредингера с бедолагой-котом как раз был призван показать абсурдность этого явления.

Итак, напоминаем содержание эксперимента. В черный ящик помещают живого кота, ампулу с ядом и некий механизм, который может в случайный момент пустить яд в действие. Например, один радиоактивный атом, при распаде которого разобьется ампула. Точное время распада атома неизвестно. Известен лишь период полураспада: время, за которое распад произойдет с вероятностью 50%.

Получается, что для внешнего наблюдателя кот внутри ящика существует сразу в двух состояниях: он либо жив, если все идет нормально, либо мертв, если распад произошел и ампула разбилась. Оба этих состояния описывает волновая функция кота, которая меняется с течением времени: чем дальше, тем больше вероятность, что радиоактивный распад уже случился. Но как только ящик открывается, волновая функция коллапсирует и мы сразу видим исход живодерского эксперимента.

Выходит, пока наблюдатель не откроет ящик, кот так и будет вечно балансировать на границе между жизнью и смертью, а определит его участь только действие наблюдателя. Вот абсурд, на который указывал Шредингер.

Дифракция электронов

По опросу крупнейших физиков, проведенному газетой The New York Times, опыт с дифракцией электронов, поставленный в 1961 году Клаусом Йенсоном, стал одним из красивейших в истории науки. В чем его суть?

Есть источник, излучающий поток электронов в сторону экрана-фотопластинки. И есть преграда на пути этих электронов - медная пластинка с двумя щелями. Какой картины на экране можно ожидать, если представлять электроны просто маленькими заряженными шариками? Двух засвеченных полос напротив щелей.

В действительности на экране появляется гораздо более сложный узор из чередующихся черных и белых полос. Дело в том, что при прохождении через щели электроны начинают вести себя не как частицы, а как волны (подобно тому, как и фотоны, частицы света, одновременно могут быть и волнами). Потом эти волны взаимодействуют в пространстве, где-то ослабляя, а где-то усиливая друг друга, и в результате на экране появляется сложная картина из чередующихся светлых и темных полос.

При этом результат эксперимента не меняется, и если пускать электроны через щель не сплошным потоком, а поодиночке, даже одна частица может быть одновременно и волной. Даже один электрон может одновременно пройти через две щели (и это еще одно из важных положений копенгагенской интерпретации квантовой механики - объекты могут одновременно проявлять и свои «привычные» материальные свойства, и экзотические волновые).

Но при чем здесь наблюдатель? При том, что с ним и без того запутанная история стала еще сложнее. Когда в подобных экспериментах физики попытались зафиксировать с помощью приборов, через какую щель в действительности проходит электрон, картинка на экране резко поменялась и стала «классической»: два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос.

Электроны будто не захотели проявлять свою волновую природу под пристальным взором наблюдателя. Подстроились под его инстинктивное желание увидеть простую и понятную картинку. Мистика? Есть и куда более простое объяснение: никакое наблюдение за системой нельзя провести без физического воздействия на нее. Но к этому вернемся еще чуть позже.

Нагретый фуллерен

Опыты по дифракции частиц ставили не только на электронах, но и на куда больших объектах. Например, фуллеренах - крупных, замкнутых молекулах, составленных из десятков атомов углерода (так, фуллерен из шестидесяти атомов углерода по форме очень похож на футбольный мяч: полую сферу, сшитую из пяти- и шестиугольников).

Недавно группа из Венского университета во главе с профессором Цайлингером попыталась внести элемент наблюдения в подобные опыты. Для этого они облучали движущиеся молекулы фуллерена лазерным лучом. После, нагретые внешним воздействием, молекулы начинали светиться и тем неминуемо обнаруживали для наблюдателя свое место в пространстве.

Вместе с таким нововведением поменялось и поведение молекул. До начала тотальной слежки фуллерены вполне успешно огибали препятствия (проявляли волновые свойства) подобно электронам из прошлого примера, проходящим сквозь непрозрачный экран. Но позже, с появлением наблюдателя, фуллерены успокоились и стали вести себя как вполне законопослушные частицы материи.

Охлаждающее измерение

Одним из самых известных законов квантового мира является принцип неопределенности Гейзенберга: невозможно одновременно установить положение и скорость квантового объекта. Чем точнее измеряем импульс частицы, тем менее точно можно измерить ее положение. Но действие квантовых законов, работающих на уровне крошечных частиц, обычно незаметно в нашем мире больших макрообъектов.

Потому тем ценнее недавние эксперименты группы профессора Шваба из США, в которых квантовые эффекты продемонстрировали не на уровне тех же электронов или молекул фуллерена (их характерный диаметр - около 1 нм), а на чуть более ощутимом объекте - крошечной алюминиевой полоске.

Эту полоску закрепили с обеих сторон так, чтобы ее середина была в подвешенном состоянии и могла вибрировать под внешним воздействием. Кроме того, рядом с полоской находился прибор, способный с высокой точностью регистрировать ее положение.

В результате экспериментаторы обнаружили два интересных эффекта. Во-первых, любое измерение положения объекта, наблюдение за полоской не проходило для нее бесследно - после каждого измерения положение полоски менялось. Грубо говоря, экспериментаторы с большой точностью определяли координаты полоски и тем самым, по принципу Гейзенберга, меняли ее скорость, а значит и последующее положение.

Во-вторых, что уже совсем неожиданно, некоторые измерения еще и приводили к охлаждению полоски. Получается, наблюдатель может лишь одним своим присутствием менять физические характеристики объектов. Звучит совсем невероятно, но к чести физиков скажем, что они не растерялись - теперь группа профессора Шваба думает, как применить обнаруженный эффект для охлаждения электронных микросхем.

Замирающие частицы

Как известно, нестабильные радиоактивные частицы распадаются в мире не только ради экспериментов над котами, но и вполне сами по себе. При этом каждая частица характеризуется средним временем жизни, которое, оказывается, может увеличиваться под пристальным взором наблюдателя.

Впервые этот квантовый эффект предсказали еще в 1960-х годах, а его блестящее экспериментальное подтверждение появилось в статье , опубликованной в 2006 году группой нобелевского лауреата по физике Вольфганга Кеттерле из Массачусетского технологического института.

В этой работе изучали распад нестабильных возбужденных атомов рубидия (распадаются на атомы рубидия в основном состоянии и фотоны). Сразу после приготовления системы, возбуждения атомов за ними начинали наблюдать - просвечивать их лазерным пучком. При этом наблюдение велось в двух режимах: непрерывном (в систему постоянно подаются небольшие световые импульсы) и импульсном (система время от времени облучается импульсами более мощными).

Полученные результаты отлично совпали с теоретическими предсказаниями. Внешние световые воздействия действительно замедляют распад частиц, как бы возвращают их в исходное, далекое от распада состояние. При этом величина эффекта для двух исследованных режимов также совпадает с предсказаниями. А максимально жизнь нестабильных возбужденных атомов рубидия удалось продлить в 30 раз.

Квантовая механика и сознание

Электроны и фуллерены перестают проявлять свои волновые свойства, алюминиевые пластинки охлаждаются, а нестабильные частицы замирают в своем распаде: под всесильным взором наблюдателя мир меняется. Чем не свидетельство вовлеченности нашего разума в работу мира вокруг? Так может быть правы были Карл Юнг и Вольфганг Паули (австрийcкий физик, лауреат Нобелевской премии, один из пионеров квантовой механики), когда говорили, что законы физики и сознания должны рассматриваться как взаимодополняющие?

Но так остается только один шаг до дежурного признания: весь мир вокруг суть нашего разума. Жутковато? («Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на нее смотрите?» - комментировал Эйнштейн принципы квантовой механики). Тогда попробуем вновь обратиться к физикам. Тем более, в последние годы они все меньше жалуют копенгагенскую интерпретацию квантовой механики с ее загадочным коллапсом волной функции, на смену которому приходит другой, вполне приземленный и надежный термин - декогеренция.

Дело вот в чем - во всех описанных опытах с наблюдением экспериментаторы неминуемо воздействовали на систему. Подсвечивали ее лазером, устанавливали измеряющие приборы. И это общий, очень важный принцип: нельзя пронаблюдать за системой, измерить ее свойства не провзаимодействовав с ней. А где взаимодействие, там и изменение свойств. Тем более, когда с крошечной квантовой системой взаимодействуют махины квантовых объектов. Так что вечный, буддистский нейтралитет наблюдателя невозможен.

Как раз это объясняет термин «декогеренция» - необратимый с точки зрения процесс нарушения квантовых свойств системы при ее взаимодействии с другой, крупной системой. Во время такого взаимодействия квантовая система утрачивает свои изначальные черты и становится классической, «подчиняется» системе крупной. Этим и объясняется парадокс с котом Шредингера: кот представляет собой настолько большую систему, что его просто нельзя изолировать от мира. Сама постановка мысленного эксперимента не совсем корректна.

В любом случае, по сравнению с реальностью как актом творения сознания, декогеренция звучит куда более спокойно. Даже, может быть, слишком спокойно. Ведь с таким подходом весь классический мир становится одним большим эффектом декогеренции. А как утверждают авторы одной из самых серьезных книг в этой области, из таких подходов еще и логично вытекают утверждения вроде «в мире не существует никаких частиц» или «не существует никакого времени на фундаментальном уровне».

Созидающий наблюдатель или всесильная декогеренция? Приходится выбирать из двух зол. Но помните - сейчас ученые все больше убеждаются, что в основе наших мыслительных процессов лежат те самые пресловутые квантовые эффекты. Так что где заканчивается наблюдение и начинается реальность - выбирать приходится каждому из нас.

Есть темы, на которые писать — одно удовольствие. Сто тысяч авторов до тебя уже написали про ЭТО, сто тысяч про ЭТО напишут после, а всё равно найдётся читатель, который прочтёт ЭТО в первый раз. В данном случае речь пойдёт о квантовой механике. Подождите, не уходите на другой портал, пожалуйста! Не переживайте, что возникнут сложности, мы с вами ограничимся лишь скромной ролью стороннего наблюдателя. И поверьте, это совсем не сложно.

Что главное в эксперименте? Приборы? Теоретическая подготовка? Толковый ассистент? Нет, друзья. Единственное, без чего не может обойтись ни один эксперимент, — это экспериментатор. Нет его — нет никакого эксперимента. Пока не появился наблюдатель, который своим пытливым глазом смотрит за исходом опыта, а умелыми руками фиксирует его результаты, то, что происходит, никакой не эксперимент.

Но, оказывается, бывает так, что одно лишь присутствие наблюдателя во время опыта нарушает течение эксперимента, меняет состояние изучаемой системы и заставляет события развиваться в ином направлении. И мы с вами попытаемся разобраться в том, как квантовая механика оценивает такое последствие вмешательства наблюдателя в физическую реальность эксперимента на пяти классических примерах.

Пример первый: «кот Шредингера»

Хрестоматийный пример, навязший на зубах: «кот Шредингера». В герметичный чёрный (да какая на самом деле разница, какого он цвета!) ящик Шредингер (Erwin Schrödinger) прячет условного (воображаемого) кота, ампулу с ядом и спусковой ядерный механизм. Это устройство может в любой момент разбить ампулу и уничтожить животное. Весёленький эксперимент, скажете вы, и будете правы. Единственное оправдание, которое может спасти честь австрийского учёного в том, что опыт исключительно теоретический, и призван продемонстрировать логику размышления физика.

Спусковой механизм в случайный момент может выпустить радиоактивный атом, при распаде которого разобьётся ампула с ядом. Точное время распада не задано. Наблюдателю известно только время полураспада, то есть отрезок времени, за который распад произойдёт с вероятностью «фифти-фифти» — 50 на 50. Таким образом, наблюдая за закрытой коробкой, мы понимаем, что кот внутри своей замкнутой системы существует одновременно в двух состояниях: он либо жив, либо мёртв. Эти оба состояния можно описать волновой «функцией кота» (жив-мёртв), которая на протяжении времени изменяется. Чем дальше мы отдаляемся от начального этапа (кот точно жив), тем больше вероятность того, что ампула уже разбилась и эксперимент закончен (кот мёртв).

Но убедиться в том, что эксперимент закончился, можно, только открыв коробку. Потому до тех пор, пока наблюдатель не проник в замкнутую систему, вероятность того, что кот жив, остаётся, хоть и постоянно стремится к нулю. Таким образом, кот может вечно балансировать на грани жизни и смерти, пока его судьбу не определит учёный, которому надоело стоять над закрытой коробкой. И только тогда происходит коллапс волновой функции и из множества вариантов реализуется лишь один.

Это и есть так называемая копенгагенская интерпретация науки под названием «квантовая механика». Достоверно определить состояние любой системы можно только путём наблюдения. А наблюдатель одним лишь своим присутствием меняет результат исследования. Это и есть загадочный момент, на который указал Шредингер.

Пример второй: «замри-частица»

В 60-х годах прошлого столетия был предсказан квантовый эффект, который впоследствии доказала на практике группа учёных под руководством нобелевского лауреата Вольфганга Кеттерле (Wolfgang Ketterle). Изучая распад возбуждённых атомов рубидия на те же атомы в стабильном состоянии и фотоны, исследователи зафиксировали явное воздействие наблюдателя на результат эксперимента.

Нестабильная радиоактивная частица характеризуется средним временем жизни, которое может увеличиваться, если за ним ведётся пристальное наблюдение. Так, после начала эксперимента учёные начали наблюдать за распадом атомов в двух различных режимах: беспрерывном (система постоянно облучалась слабым световым потоком, фиксировавшим изменения) и импульсном (в систему периодически попадал более мощный, но короткий световой пучок).

Полученный результат оказался весьма интересным. Внешние световые воздействия на систему замедляли распад частиц, возвращая их в исходное состояние. Жизнь возбуждённых атомов рубидия, которые стремительно распадались, удавалось продлить в десятки раз. Эффект вошёл в историю науки под кодовым названием «замри-частица».

Пример третий: «электронный дуализм»

Одним из самых элегантных за всю историю квантовой физики признан опыт с дифракцией электронов, проведённый в 1961 году. Суть опыта заключалась в следующем: на пути потока электронов, летящих к фотофинишу, была установлена медная пластина с двумя щелями.

Если представить пучок электронов как группу маленьких заряженных шариков, можно было ожидать на экране две полосы напротив одной и другой щели. Но на самом деле, на экране появилось иное изображение — зебра сложной конфигурации, состоящая из чередующихся и перекрывающих друг друга светлых и тёмных полос. Результат эксперимента не менялся даже в том случае, если частицы пускались через щель не сплошным потоком, а поодиночке. Каждый из электронов в этот момент проявлял свои волновые функции и мог одновременно пройти через две щели.

Но это была только первая половина эксперимента. Когда физики предприняли попытку зафиксировать результат, картинка на экране вмиг стала классической — две полосы напротив щелей в медной пластине и никакой «странной» зебры. На глазах наблюдателя электроны «потеряли» свою волновую составляющую и продемонстрировали привычную для школьника средних классов картинку. Присутствие наблюдателя оказало воздействие на систему и автоматически изменило результаты самого наблюдения.

Пример четвёртый: «некоторые любят погорячее…»

Кроме электронов, в роли подопытных кроликов часто выступают крупные молекулы, составленные из нескольких десятков атомов углерода (фуллерены). Фуллерен (Fullerenes), составленный из шести десятков атомов, напоминает настоящий футбольный мяч, сшитый из шестиугольников. С этими крупными элементами проводят опыты по дифракции, подобные тем, которые ставят на электронах.

Не так давно венские учёные из группы профессора Цайлингера (Anton Zeilinger) рискнули добавить в опыт «элемент наблюдателя». Во время исследования экспериментаторы обстреливали подвижные фуллерены лазерным излучением. Молекулы нагревались от внешнего воздействия и светились в исследуемом пространстве, тем самым, обнаруживая своё местоположение.

Вместе с началом свечения изменялось и само поведение частиц. Если в «темноте», без присутствия наблюдателя, фуллерены аккуратно обходили препятствия, что выказывало их волновые свойства, то с появлением «зрителя», частицы начинали вести себя как твёрдые тела со всеми вытекающими характеристиками поведения, известными из классической физики.

Пример пятый: «…а некоторые похолоднее»

Но наиболее интересной из всех загадок квантовой физики является загадка принципа неопределённости Гейзенберга (Werner Karl Heisenberg). В популярном изложении он звучит так: одновременно установить и положение и скорость квантового объекта невозможно. То есть, чем точнее мы измеряем импульс элементарной частицы, тем менее точно можно установить, где она в данный момент находится. Это, конечно же, плохо применимо в мире больших объектов и вообще непонятно, что из этого может вытекать даже на элементарном уровне.

Эксперимент группы под управлением профессора Шваба (Keith Schwab) добавил пикантности классической неопределённости Гейзенберга. Разместив на пути движения микрочастиц крошечную алюминиевую полоску, учёные подключили прибор, способный с высочайшей точностью регистрировать её положение. И тут же получили два интересных результата. Во-первых, каждое новое измерение объекта меняло положение пластины. Прибор очень точно определял координаты полоски и тем самым менял её скорость, а, следовательно, и последующее положение в пространстве.

Но если первое открытие было спрогнозировано принципом неопределённости, то второе стало неожиданностью для всех. Измерения, которые делали учёные, приводили к охлаждению полоски. То есть, наблюдатель одним лишь своим присутствием менял физическую характеристику объекта. В данном случае температуру. Сразу нашлось и практическое использование этого эффекта: теперь профессор Шваб думает, как применить это явление для охлаждения сложнейших микросхем.

P. S.: Ощущение, что мир существует лишь в тот момент, пока вы на него смотрите, посещало даже великого Эйнштейна. Но он при этом уверял нас, что это не так. И действительно, как может наблюдающий за луной воздействовать на саму луну? Ну, а вдруг, на самом деле, всё, что происходит вокруг нас, всего лишь плод нашего воображения? И стоит нам уснуть, как мир исчезнет. Или всё-таки правы те, кто говорит, что законы физики мироздания и законы понимания этого мироздания (психики) должны рассматриваться как взаимодополняющие друг друга? Как две части одного большого учения.

Или вообще, это одна и та же наука? И называется она «физика». Потому что по сравнению с физикой всё остальное не более чем коллекционирование марок.

От редакции . Интересуетесь наукой? Заходите в киевский Музей популярной науки и техники «

Определение 1

Квантовая физика занимается изучением квантово-механических и квантово-полевых систем. Ее основные законы рассматриваются в квантовой механике и теории поля.

В квантовой физике существует много загадок и парадоксов. Самыми известными из них являются следующие:

• принцип неопределенности Гейзенберга;
• корпускулярно-волновой дуализм;
• кот Шредингера.

Загадка принципа неопределенности Гейзенберга

Невозможно одновременно с точностью определить координаты и скорость квантовой частицы. В этом заключается загадка принципа неопределенности Гейзенберга. Соотношения неопределенностей представляют теоретический предел точности одновременных измерений двух некоммутирующих друг с другом наблюдаемых. Они будут справедливы в отношении идеальных измерений фон Неймана и неидеальных.

Согласно данному принципу, у частицы невозможно одновременно точно измерить скорость (импульс) и положение. Принцип неопределенности может применяться и в случае, когда не будет реализована ни одна из двух крайних ситуаций:

• полностью определенный импульс и неопределенная пространственная координата;
• полностью неопределенный импульс и определенная координата.

Замечание 1

Соотношение неопределенностей не ограничивает точность однократного измерения для любой величины. В случае, если оператор коммутирует в разные моменты времени сам с собой, не будет ограничена и точность многократного (непрерывного) измерения одной величины.

Соотношение неопределенностей для свободной частицы, например, не является препятствием для точного измерения ее импульса, но при этом не позволяет точно измерить ее координату (данное ограничение называют стандартным квантовым пределом). В квантовой механике соотношение неопределенностей в математическом смысле представляет прямое следствие свойства преобразования Фурье.

Существует количественно точная аналогия между свойствами сигналов и волн и соотношениями неопределенности Гейзенберга.

Рассмотрим для примера переменный во времени сигнал – звуковую волну. Чтобы точно определить частоту, необходимо наблюдать за сигналом какое-то время, теряя, таким образом, точность его определения. Иными словами, звук не может быть точно зафиксирован по времени, (подобно очень короткому импульсу) с одновременным получением значения частоты (как при чистой синусоиде).

Положение во времени и частота волны считаются математически полностью аналогичными координате частицы и ее квантово-механическому импульсу:

$p_x=\bar{h}k_x$

Импульс в квантовой механике и будет пространственной частотой вдоль соответствующей координаты. При наблюдении макроскопических объектов в повседневной жизни мы обычно не наблюдаем квантовую неопределенность, поскольку значение $\bar{h}$ достаточно мало, что делает эффекты следствия соотношений неопределенности не улавливаемыми для измерительных приборов или органов чувств.

Загадка корпускулярно-волнового дуализма

Замечание 2

Корпускулярно-волновой дуализм (квантово-волновой) является загадкой природы, состоящей в способности материальных микроскопических объектов в одних условиях проявлять свойства классических волн, а в других - классических частиц.

Типичными примерами объектов, проявляющих двойственность корпускулярно-волнового поведения, считаются свет и электроны. Данный принцип считается справедливым и в отношении более крупных объектов, но чем более массивен объект, тем в меньшей степени будут проявляться его волновые свойства (за исключением волн на поверхности жидкости).

Идея квантово-волнового дуализма была задействована в разработке квантовой механики с целью интерпретации наблюдаемых в микромире явлений с позиции классических концепций. Квантовые объекты в действительности не относятся к классическим волнам или частицам. Свойства, как первых, так и вторых они проявляют исключительно в зависимости от условий проводимых над ними экспериментов. Корпускулярно-волновой дуализм может быть объясним только в формате квантовой механики, классическая физика его объяснить не может.

Свое количественное выражение принцип квантового дуализма получил в идее волны де Бройля: для любого объекта, одновременно проявляющего корпускулярные и волновые свойства, наблюдается связь импульса $p$, энергии $E$ (свойственных этому объекту как частице) с его волновыми параметрами: $k$ (вектором волны) и ее длиной $\lambda$, частотой $v$

Такую связь задают соотношения:

$E=\bar{h}\omega=hv$

Где $\bar{h}$ - редуцированная постоянная Планка;

$h=2\pi\bar{h}$ - обычная постоянная Планка.

Волны де Бройля ставятся в соответствие абсолютно любому движущемуся объекту микромира. В качестве такой волны свет и массивные частицы подвергаются явлениям дифракции и интерференции.

Чем массивнее будет частица, тем меньше окажется длина волны де Бройля, а зарегистрировать ее волновые свойства будет намного сложнее. При взаимодействии с окружением объект поведет себя:

• подобно частице, если длина его волны будет много меньше характерных размеров в его окружении;
• подобно волне (если намного больше);
• промежуточный вариант может быть описан только в формате полноценной квантовой теории.

Загадка Шредингера

Интерес ученых представляет загадка мысленного эксперимента кота Шредингера. Его предложил австрийский физик Э. Шредингер, один из основателей квантовой механики. Данным экспериментом Шредингер хотел продемонстрировать неполноту квантовой механики при переходе к макроскопическим системам от субатомных.

По данному эксперименту, воображаемый кот помещается в черный непрозрачный ящик и начинает балансировать между жизнью и смертью из-за угрозы распада ядра с ядовитым веществом.

Согласно принципам квантовой механики, если над ядром наблюдение не производится, его можно описать смешением (суперпозицией) двух состояний: распавшегося и не распавшегося ядра. Таким образом, сидящий в ящике кот считается и живым, и мертвым одновременно.

При открытии ящика экспериментатор сможет наблюдать только какое-нибудь одно состояние: ядро распалось и убило кота или он остался жив из-за не распавшегося ядра.

В своем эксперименте Шредингер задавался вопросом: когда система перестает существовать как результат смешения двух состояний и выбирает какое-то одно? Целью эксперимента считалось продемонстрировать, что квантовая механика не может считаться полной без определенных правил, указывающих условия возникновения коллапса волновой функции. Кот или остается живым или становится мертвым, но в любом случае, перестает быть смешением и того и другого (не существует состояния, сочетающего в себе смерть и жизнь одновременно).

Пример с котом будет аналогичным для атомного ядра, которое обязательно должно быть распавшимся или не распавшимся. В крупных комплексных системах, которые состоят из миллиардного числа атомов, декогеренция осуществляется практически мгновенно. Кот по этой причине не может одновременно быть и живым, и мертвым на определенном, поддающемся измерению, отрезке времени. Процесс декогеренции будет важной составляющей данного мысленного эксперимента.

Теперь самое интересное. Картинка усложнилась, но пугаться не стоит. Все очень просто. Поставим перед детекторами (3) и (4) по полупрозрачному зеркалу, как то, что мы использовали вначале. Далее, отправим отраженные фотоны на еще одно полупрозрачное зеркало (слева от источника на схеме). «Холостой» фотон с вероятностью 50% проходит через полупрозрачное зеркало и попадает в детектор (3) или (4) ИЛИ, с вероятностью 50% отражается от ПП, попадает на ПП слева и с 50% вероятностью попадает в (5) или с 50% в (6). Если «холостой» фотон попал в детектор (3) или (4) мы знаем, что исходный фотон прошел соответственно сверху или снизу. Напротив, если сработал детектор (5) или (6) мы не знаем по какому пути прошел фотон. Подчеркну еще раз – при срабатывании (3) или (4) у нас есть информация по какому пути прошел фотон. При срабатывании (5) или (6) такой информации нет. Этой замысловатой схемой мы стираем информацию о том, по какому пути прошел фотон.

Теперь самый ошеломительный результат – если выделить на экране те точки, которые появились при срабатывании (3) или (4) – интерференции нет, но если выделить подмножество точек, которые получались при срабатывании (5) или (6), то они образуют интерференционную картину! Задумайтесь на минуту над этим результатом: фотону не важно, «трогаем» мы его или нет во время эксперимента. С помощью даун–конверторов мы получаем потенциальную информацию о том, где прошел фотон. Если она реализуется (детекторы (3) или (4)) – картина разрушается, но если мы аккуратно стираем ее (срабатывают детекторы (5) или (6)), то нам удается уговорить фотон проинтерферировать. Интерференцию разрушает не механическое вторжение в эксперимент, а наличие информации. Ученые утверждают, что подобные эксперименты проводились не только с фотонами, электронами, но и с целыми молекулами.

Законы нашего мира очень странные и порой контр интуитивны. На макроскопическом уровне может казаться, будто более–менее все понятно. Но стоит начать нам иметь дело с элементарными частицами, как весь наш повседневный опыт рушится. А что нас ждет на планковских масштабах, не смогут предположить даже самые смелые фантасты.

Известно, что до конца своей жизни Альберт Эйнштейн так и не принял квантовую механику с ее неопределенностью, стохастическими, случайными и хаотическими процессами. Это неприятие выразилось в фразах Эйнштейна: «Бог не играет в кости» и «Неужели Луна существует только потому, что на нее смотрит мышь?». Т.е. Эйнштейн стоял на четкой позиции детерминизма физических, в том числе и квантовых процессов. Эйнштейн просто считал, что физики не обнаружили еще те постоянные, которые влияют на поведение квантовых частиц.

P.S.: Этот эксперимент вовсе не мысленный, а вполне реальный и был осуществлен, хоть и выглядел запутаннее и сложнее, чем я здесь описал.