Руками не потрогать, мозгами не понять

"РУКАМИ НЕ ПОТРОГАТЬ, МОЗГАМИ НЕ ПОНЯТЬ", ИЛИ КВАНТОВЫЙ ИНТЕРПРЕТАТОР ЕГОР ЛЕТОВ.


— Значит, Луна — лишь сон цифр на ресницах? 
— Нет, — смеётся она, — она реальна. 
Но её тайна — в том, как дрожит свет 
между «быть» и «казаться».            

Этот спор — прекрасная метафора для любви:  «Разве ты менее реальна, когда я закрываю глаза?»

-----------------

Лауреат Нобелевки физик Ричард Фейнман в начале 60-х годов прошлого века как-то сказанул: 
«Если вам кажется, что вы поняли квантовую механику — значит, вы ничего не поняли». Другой физик Дэвид Мермин в 1989 году вообще выдал такой  совет своим коллегам:
"Заткнись и вычисляй!" Это он так в сердцах  охарактеризовал отношение многих учёных к философским парадоксам квантовой физики.
Ещё один лауреат Нобелевки по  физике Нильс Бор шутил все по тому же поводу квантовой механики: "Принимайте, даже если кажется абсурдным". Ничего не напоминает? "Верую, ибо абсурдно!" - восклицал один из первых христианских учителей Тертуллиан во втором веке нашей эры...

Вообще, квантовая теория, наряду с общей теорией относительности - два столпа современной физики. При этом она является возмутительным вызовом здравому смыслу, но математически абсолютно доказана. Ничего не поделаешь! Ведь  "Математика - царица всех наук", как утверждал в 19 веке Фридрих Гаусс, ещё один учёный  авторитет, признанный коллегами ни много ни мало "королем математики". И физикам приходится жить с этим. А на счёт здравого смысла стоит вспомнить ещё одного немца, великого философа Гегеля: "Здравый смысл - это сумма предрассудков своего времени". Короче говоря, физики совсем запутались со своими квантами, говоря ихним языком - вступили в ними в суперпозицию. И где это видано - результат эксперимента с элементарными частицами зависит от наличия или отсутствия наблюдателя? Любой физик (или натурфилософ, как это тогда называли) из прошлого, неважно -  Галилей, Ньютон или да Винчи -  непременно покрутил бы пальцем у виска, услышав такое! Обычные философы тоже в шоке.

Но не буду голословным.  Давайте разберем подробнее самые известные парадоксы квантовой механики, из-за которых кажется, что сама  реальность теряет смысл.

1) ЛЕГЕНДАРНЫЙ КОТ ШРЁДИНГЕРА: ЖИВ, МЁРТВ ИЛИ ПРОСТО ИЗДЕВАЕТСЯ НАД НАМИ?
Это мысленный эксперимент, доказывающий неприменимость квантовых эффектов к нашему макромиру.  Внутри непрозрачного ящика находится кот, а также устройство, в котором  радиоактивный атом, счетчик Гейгера и колба с ядом. Вероятностное событие: радиоактивный атом в течение часа может распасться с 50% вероятностью, а может и не распасться. Цепочка событий: если атом распадётся, счетчик Гейгера сработает, что приведёт к разбитию колбы с ядом и гибели кота. Если атом не распадётся, яд не будет выпущен, и кот останется жив.  По законам квантового мира, пока вы не заглянули внутрь, кот ОДНОВРЕМЕННО ЖИВ И МЁРТВ — он будто размазан между двумя состояниями. Открыли коробку? Волновая функция «коллапсирует», и кот либо мурлычет, либо… ну, вы поняли.

В чём соль? На микроуровне частицы существуют в суперпозиции (всех возможных состояний сразу), но макрообъекты (вроде котов) так себя не ведут. Где граница? Никто не знает.
Но квантовые свойства могут проявлять не только элементарные частицы, но молекулы, и даже соединения из них, например сверхпроводники и жидкости при сверхнизких температурах. Есть даже сообщения, что удалось обнаружить квантовые свойства у  десятикилограммового зеркала гравитационно-волновой антенны, правда, при температуре 100 нанокельвинов (почти голимый абсолютный ноль).
Но чем больше объект, тем меньше он способен "квантоваться". В этом и проблема квантовых компьютеров - их неустойчивость.

2) ЭФФЕКТ НАБЛЮДАТЕЛЯ: ЕСЛИ ДЕРЕВО ПАДАЕТ В ЛЕСУ, А НИКТО НЕ ВИДИТ — БЫЛО ЛИ ОНО ВООБЩЕ?
Электрон ведёт себя как частица, когда за ним следят, и как волна, когда не смотрят. В двухщелевом эксперименте он проходит через обе щели одновременно (интерферирует сам с собой!), но стоит поставить детектор — «выбирает» одну.

Вывод: Само измерение меняет реальность. Не «узнаёт» — а создаёт. Как если бы ваш взгляд в зеркало не просто отражал лицо, а лепил его с нуля.

3) КВАНТОВАЯ ЗАПУТАННОСТЬ: ЛЮБОВЬ НА РАССТОЯНИИ, ПРОТИВ КОТОРОЙ ЭЙНШТЕЙН БУНТОВАЛ.
Две частицы рождаются вместе и остаются связанными — даже если разнести их на разные концы Вселенной. Измерив спин одной, вы мгновенно узнаете спин другой. Эйнштейн называл это «жутким дальнодействием» -  ведь информация будто передаётся быстрее света. Что для создателя теории относительности, где быстрее скорости света ничего не может быть - невыносимо!

Разгадка? Нет передачи данных — просто частицы НИКОГДА не были отдельными. Они — как пара носков: если один левый, второй автоматически правый, куда бы вы их ни кинули.

4) КВАНТОВЫЙ ТУННЕЛЬ: КАК ПРОХОДИТЬ СКВОЗЬ СТЕНЫ (ТЕОРЕТИЧЕСКИ)
Частица может «просочиться» через барьер, который классически непроходим. Представьте мяч, катящийся в гору: в макромире он откатится назад, но в квантовом мире есть шанс, что он МАГИЧЕСКИ окажется по ту сторону — будто гора стала призрачной.

Практика: Без этого эффекта не работали бы солнечные батареи и флэш-память. А ещё… теоретически, вы могли бы пройти сквозь дверь. Но вероятность — один на триллион триллионов. Увы.

5) ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ГЕЙЗЕНБЕРГА: КОГДА РЕАЛЬНОСТЬ ... СТЕСНЯЕТСЯ

Представьте, что вы пытаетесь подсмотреть за электроном в тёмной комнате. Вам нужно ОСВЕТИТЬ его, чтобы понять, где он находится. Но вот проблема:

Чем ТОЧНЕЕ вы узнаёте его ПОЛОЖЕНИЕ (бросив в него яркий луч), тем сильнее этот луч ПИНАЕТ электрон, меняя его СКОРОСТЬ.
А если вы аккуратно замерите СКОРОСТЬ (осветив его мягким рассеянным светом), то размажете его местоположение в пространстве.

Грубо говоря:
Нельзя одновременно точно знать, ГДЕ частица и КУДА она несётся.
Это не вопрос «плохих приборов» — так устроена сама реальность.

ОБРАЗНЫЕ АНАЛОГИИ:
1) ФОТОГРАФИЯ ПРОТИВ ВИДЕО
   Если сделать ЧЁТКИЙ кадр (положение), вы не увидите, движется ли объект.
   Если снять РАЗМЫТОЕ видео (скорость),  то не поймёте, где он в конкретный момент.

2) КВАНТОВЫЙ ФЛИРТ
   Частица — как стеснительный возлюбленный:
   Чем настойчивее вы спрашиваете «ГДЕ ты?», тем больше он уворачивается.
   А если интересуетесь «КУДА бежишь?» — он исчезает в тумане.


ФИЛОСОФСКАЯ СУТЬ
ПРИНЦИПА НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ — это не «незнание», а граница самой природы. Микрочастицы — не шарики, а вероятностные волны. Мы (и наши приборы) — часть системы, которая меняет то, что измеряет.

Как сказал сам ГЕЙЗЕНБЕРГ: «То, что мы наблюдаем, — это не сама природа, а то, что открыто нашим методам познания».

Простая аналогия. Представьте, что вы пытаетесь узнать температуру воды в стакане, опуская в него термометр.

· Факт: термометр неизбежно немного нагреет или охладит воду, изменив её температуру.
· Вывод: вы измерили не температуру воды до измерения, а температуру системы «вода + термометр».

Так и в квантовом мире: мы всегда видим не «природу саму по себе», а результат нашего взаимодействия с ней. Гейзенберг показал, что это не техническая погрешность, а фунментальный принцип устройства Вселенной.


Итог.
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА — КАК ЛЮБОВЬ: ЛОГИКЕ НЕ ПОДЧИНЯЕТСЯ, но работает. НАБЛЮДАТЕЛЬ МЕНЯЕТ СИСТЕМУ (попробуйте не краснеть, когда на вас смотрят). ЗАПУТАННОСТЬ — вы можете ненавидеть теорию, но без неё не было бы ни компьютеров, ни лазеров.

Так что да, реальность — это головокружительный коктейль из вероятностей. И да, Эйнштейн был прав: «БОГ НЕ ИГРАЕТ В КОСТИ».
Но, судя по всему, он играет в КВАНТОВЫЙ ПОКЕР — где карты меняются, пока вы тянетесь за ними.

Да,  Альберт Эйнштейн с сомнением смотрел на выходки квантовой механики и никак не мог с ними примириться. Он в дискуссии с вышеупомянутым  Нильсом  Бором парировал: "Вы действительно считаете, что Луна существует только когда мы на неё смотрим?"

И дело не ограничивается лишь этими парадоксами квантовой механики.
Дело ещё и в том, что наши представления от устройстве микромире на основе окружающего нас мира не более чем образы. А лучше сказать лишь попытки создать какие-то образы...

Например. Физики вам скажут, что так называемая планетарная модель атома - не более, чем метафора. И вообще, элементарные частицы никакие вам ни шарики и даже не облака как для удобства электроны представляют химики.
Масса ядра составляет 99,9 процентов массы атома. Причем эта масса распределена, мягко говоря, неравномерно. Можно представить атом как футбольное поле, тогда ядро атома будет как мелкая монетка в его центре. То есть со всей уверенностью можно утверждать, что вещественнвй мир наш состоит в основном из пустоты. К тому же огромная часть вселенной - это вакуум, где этих самых атомов может быть всего несколько штук на квадратный сантиметр, а может и вообще не быть ни одного. На то он и вакуум.

Вообще возникает подозрение, а являются ли эти самые кванты вообще материальными. Складывается впечатление, что они чисто умозрительны, этакие функции-фикции, подозрительно похожие на  некие математические абстракции. Может они ни не материальны, они - просто числа? Ну тогда выходит что и наш мир даже не пустота, а вообще какая-то хитрая иллюзия, раз он состоит из "ничего".

А ещё господа физики на самых серьезных щах обсуждают частицы, которые  существующие миллионные доли секунды. Вообще, слово "существование" к ним применимо? Вы уверены? А ведь это наряду с протонами и нейтронами, находящимися в ядре атома и  существующими предположительно от  10;; до 10;; лет и выше. (Нет, это не миллиарды миллиардов, а ещё круче, гораздо круче). По крайней мере их распад никто не зарегистрировал.

И это, конечно, далеко ещё не всё...
В микромире ещё много чего необычного и удивительного.

Не кажется ли вам, дорогие друзья, что раз научная среда в  лице как физиков, так  и философов  в жуткой запарке от выкрутасов  квантовой механики, то не мешало бы обратиться к их, так сказать, оппонентам в лице
лириков? Помните спор: физики vs лирики?

Обратимся к ним, к лирикам. При всем моем почтении к герру  Шрёдингеру и его коту хочу целиком процитировать песню группы  "Гражданская Оборона" под названием  "Песенка о святости, мыше и камыше". Мне кажется, они достойна быть целиком процитировать в учебниках, где рассказывается о квантовой физике. Кстати, сам автор песни Егор Летов говорил, что с большим почтением относится к таким вещам,  как физика и математика. Итак:

Руку жали, провожали
Врали срали истошно распевали
Убийственную песенку матёрую которую
Ооо —
Ушами не услышать
Мозгами не понять

Всю ночь во сне я что-то знал такое вот лихое
Что никак не вспомнить ни мене, ни тебе
Ни мышу, ни камышу, ни конуре, ни кобуре
Ооо —
Руками не потрогать
Словами не назвать

Слепой охотник стреляет наугад
Разбилась чашка
Значит — не догнать и не измерить
Больше не догнать и не понять

Свят, кто слышал отголосок
Дважды свят, кто видел отражение
Стократно свят, у кого лежит в кармане то что —
Ооо —
Глазами не увидеть
Мозгами не понять.

Слепой охотник стреляет наугад
Разбилась чашка
Значит — не поймать и не измерить
Больше не поймать и не измерить
Больше не поймать и не измерить
Больше не поймать и не понять

Руку жали, провожали
Врали срали рожали убивали
Подавали знаки тебе и мне которые
Ооо —
Глазами не увидеть
Мозгами не понять.