«Бог не играет в кости!» — как-то сказал Эйнштейн. «Эйнштейн, не учите Бога, что ему делать» - возразил ему Бор. Спор двух великих физиков возник вследствие того, что ученые закопались глубоко в текстуры мира и наткнулись на факты, перевернувшие наше понимание реальности. Как оказалась, бог не только играет в кости, но ещё и передергивает. Так появилась квантовая механика. Полученные факты не удаётся сложить в непротиворечивую теорию, поэтому у физиков нет единого мнения, а есть разнообразные интерпретации, часто противоречащие друг другу. Из-за этого возникает путаница, в которой и попытаемся разобраться.
Все началось с принципа неопределённости, который гласит, что невозможно одновременно точно измерить положение частицы и ее скорость. Чем точнее мы будем измерять положение частицы, тем более неопределённой будет становиться ее скорость и наоборот. (Вообще-то, это частный и упрощенный случай принципа неопределенности, но мы не будем вдаваться слишком в детали, чтобы не усложнять и так сложную тему). Почему именно координаты и скорость? Потому что, зная обе эти переменные, мы можем предсказать поведение частицы в будущем. А невозможность одновременно их измерить приводит к принципиальной невозможности предсказывать будущее.
Вообще-то принцип неопределённости действует и в классической механике. Возьмём для примера бильярдный шар. Допустим, мы определили его положение в пространстве и теперь хотим измерить его скорость. Для этого нам нужно через некий промежуток времени измерить его новое положение. Затем, вычислив пройденное расстояние, поделить на время и получим его скорость. То есть, одновременно измерить скорость и координату мы не можем в принципе. Мы можем уменьшать промежуток времени между замерами, все быстрее и быстрее фиксируя положение шара. В классической физике используется понятие бесконечно малой величины, в данном случае бесконечно малый отрезок времени и бесконечно малое смещение координат. Так вот, принцип неопределённости гласит, что нет никакого бесконечно малого чего-либо. А есть граница, определяемая постоянной Планка, после которой невозможно получить точную информацию. Граница, отделяющая мир, в котором есть информация, от мира, в котором есть только вероятности будущего.
Фактически, это граница определяет предел нашей вселенской матрешки. Все, что мы наблюдаем, состоит из составных частей. Мы состоим из клеток, которые состоят из молекул, которые строят из атомов, которые состоят из протонов, которые состоят из элементарных частиц, и стоп. Это последняя неделимая матрешка. По крайней мере, нам так кажется сегодня. Возможно, если по ней сильно бить, она развалится на что-то ещё (не думайте, что физики сильно отличаются от маленьких детей, принцип исследования мира тот же самый - сломать и посмотреть, что там внутри). Но, силёнок у нас не хватает, адронный коллайдер - это максимум энергии, которую мы можем достичь на сегодняшнем уровне развития нашей цивилизации.
Понимание того, почему возникает эта невидимая граница, кроется в том, как происходят измерения положения шара. Чтобы определить, где находится шар, мы должны его увидеть; чтобы что-либо увидеть, мы должны это осветить. Например, обычным фонариком. Свет от фонарика, являющийся потоком фотонов, отразившись, попадёт к нам в глаз и мы, увидев его, сможем зафиксировать положение шара. Фактически мы обстреливаем шар мелкими частицами (фотонами) и фиксируем изменения их траектории. Теперь будем уменьшать шарик, каждый раз фиксируя его положение. В какой-то момент он станет меньше длины волны видимого света и мы не сможем его разглядеть. Поэтому, нам придётся взять более высокочастотные и более высокоэнергетические фотоны.
И тут начинаются проблемы. Пока шар был большой, и мы обстреливали его фотонами, они практически никак не влияли на его траекторию движения. А вот когда мы уменьшили шар и фотоны стали соразмерны (по энергии) с ним, они начали сбивать его с первоначальной траектории. Таким образом, замеряя его координаты, мы меняем его скорость и тем самым делаем невозможным точные измерения. Как в бильярде, мы бьем белым шаром по чёрному и, по рикошету белого, можем определить, где находился чёрный, но при этом сбиваем последний с места.
Или, как в интерпретации старого анекдота про слепых мудрецов и слона. Пять слепых слонов решили исследовать, что такое мудрец; первый слон наступил на него и сказал, что мудрец — это нечто плоское и мокрое. Остальные слоны проверили и согласились с первым. Это так называемый эффект наблюдателя. Когда мы пытаемся замерить объект, мы воздействуем на него, внося возмущение в его поведение, и тем самым меняя его. То есть извлечение информации всегда влечёт за собой изменения в объекте наблюдения. Что в принципе очевидно. Пока мы оставались в размерах классической физики, наше воздействие на объект исследований было минимальным (слепые слоны не в счёт). Но как только мы спустились до масштабов элементарных частиц, наши инструменты исследований стали соразмерны с исследуемыми объектами (а мы стали слепыми слонами).
Может показаться, что принцип неопределённости вызван только эффектом наблюдателя, но это не верно. Эксперимент двух щелей, который разберём ниже, не только показал, что принцип неопределённости носит более фундаментальный характер, но и заставил усомниться в логичности мира.
Возьмём электронную пушку, которая стреляет электронами; причём может стрелять как очередями, так и единичными электронами. Поставим перед ней непрозрачный экран с одной щелью. А за экраном поставим поверхность с датчиками, которые улавливают куда попал электрон. И начнём стрельбу. Ожидаемо, электроны, как и полагается частицам, будут попадать в область за щелью. Теперь усложним эксперимент и сделаем две щели. Логично предположить, что одни электроны будут проходить через одну щель, другие через вторую, и, соответственно, попадать в области за этими щелями. Логично? Да, логично. Но нет, мы получаем картину, где идут множество полос попаданий. Так называемую интерференционную картину. (Для наглядности вот ссылка).
Интерференционная картина получается, когда складываются две волны. Там, где их амплитуды совпадают будет максимум. А там, где они в противофазе будет ноль. То есть, получается, что электроны ведут себя не как частицы, а как волны. Проходя через щели, электроны взаимодействуют друг с другом как волны и дают соответственно интерференционную картину на выходе. Ну казалось бы и ладно, не мы придумали этот мир, чтобы требовать от электрона как себя вести. Хотя, как электрон может быть волной, если он неделимый, не совсем понятно. (Интересно что так же себя ведут и более крупные объекты, такие как атомы и молекулы. Интерференцию давали молекулы с весом 10 000 атомных единиц массы.)
Пока что ничего такого, что вызвало особые проблемы. Но что будет, если пускать электроны по одному? По-видимому, электрон будет проходить через одну из щелей и попадать только в области за одной из них. Но мы опять получаем интерференцию. С кем же электрон интерферирует? Получается он, взаимодействует сам с собой? Бред? Бред! А ведь это экспериментальный факт, именно так устроена наша реальность. Но, веселье только начинается.
Давайте попытаемся определить через какую из щелей проходит электрон. Для этого у первой щели поставим источник фотонов. Когда электрон будет пролетать через первую щель, мы это сможем зафиксировать. Сказано - сделано. Все прекрасно, мы видим, что электрон прошёл через эту щель и… интерференционная картина пропала. Электрон ведёт теперь себя как обычная, приличная частица, без намёка на волну.
То есть, результат зависит от того смотрим на электрон или нет. Электроны, которые проходят через вторую неосвещенную щель, тоже ведут себя как частицы. А как они узнали, что первая щель освещена, если прошли через вторую? Реальность меняется, в зависимости от того смотрим на неё или нет? Если мы не будем смотреть на Луну, она исчезнет? (Как тут не вспомнить фильм «Не смотрите наверх»).
Это все были факты, которые физики добыли из нашей реальности. Теперь же рассмотрим интерпретации фактов, пытающиеся их связать в непротиворечивую теорию.
Интерпретация первая, детерминистская (именно эта интерпретация утверждает, что бог не будет играть в кости). Можно предположить, что частицы не шарики, а например кубы или какие-нибудь октаэдры, причём как-нибудь хитро закрученные. Поэтому, когда они сталкиваются, то разлетаются в зависимости от своего внутреннего положения. А так как мы не видим их внутреннюю структуру, нам результат кажется хаотическим и непредсказуемым. Или, возможно есть какие-то другие физические поля или взаимодействия, которые влияют на результат столкновения. Что означает, существуют некие скрытые параметры, предположил Эйнштейн, которые оказывают влияние на конечный результат. Основная проблема этой интерпретации: найти эти скрытые параметры и сформулировать непротиворечивую теорию пока что не удалось.
Интерпретация вторая, мистическая. Она утверждает что да, Бог играет в кости. И стоит отвернуться, передергивает. Его пути как известно неисповедимы и мы докопались до уровня, где видим как он осуществляет свою волю. И реальность существует, потому что мы на неё смотрим. Так что все, вот предел физики и мы его достигли. Закрываем лавочку и расходимся. Проблема этой интерпретации очевидна, она ничего не объясняет.
Интерпретация третья, копенгагенская. Не надо паники, сказал Бор, мы не понимаем, что это такое, но мы много чего не понимаем. Например, мы не знаем, что такое заряд или что такое энергия, но считать эти величины мы прекрасно умеем. Так же и здесь, мы не понимаем, чем вызван принцип неопределённости, поэтому примем это как факт, как закон природы. Мы не понимаем, почему частицы существуют как вероятности пока не снимем информацию. Мы не знаем, где именно вероятность схлопнется в реальность. Но, статистически мы можем прекрасно предсказывать результаты измерений. Давайте строить формализм, который можно сравнивать с реальностью. И этот прагматичный подход дал результаты, все достижения современной науки и техники обязаны именно разработке формализма квантовой механики и квантовой теории поля (там вообще все ещё намного хуже с пониманием). Поэтому, именно копенгагенская интерпретация самая популярная среди физиков, она тоже не даёт понимания как устроена реальность, но позволяет делать расчёты.
Все эти разнообразные интерпретации имеют свои плюсы и минусы. Где-то они противоречат друг другу, а где-то дополняют. Однозначно одно, у нас нет полной теории, объясняющей механизм схлопывания вероятностей в реальность. В понимании реальности мы опять оказались на уровне жрецов Майя. Помните, у них был календарь, позволявший точно предсказывать небесные явления, но механизма его они не понимали. Так и сейчас, мы можем отлично все предсказывать, мы знаем как правильно все посчитать. Но почему это все так работает, мы не понимаем. К сожалению наши вычисления результатов на уровне шаманизма; тут нужно ударить в бубен, там подпрыгнуть два раза, потом развернуться, подудеть в дудку в итоге получим нужный результат.
В сухом остатке мы имеем следующие факты: а) Есть граница дальше которой, снять точную информацию мы не можем. Мы дошли до последней матрешки. б) Каждый раз, получая информацию, мы влияем на объект исследований. в) Материя существует в виде вероятностей, пока мы не попытаемся снять с неё информацию. Тогда она схлопывается в реальность, порождая информацию. Граница, определяемая принципом неопределённости, фактически очерчивает минимальный пиксель нашей реальности, за ней она заканчивается.
Интерпретация четвёртая, геймерская. Вернее это не интерпретация, а аналогия. Как все аналогии она не описывает само явление, но позволит пояснить что мы нашли. Представьте что наша 4-мерная реальность это игра, изображение на гигантском 5-мерном экране. Изображение транслируется на экран по правилам некоего кода, которые мы воспринимаем как законы физики нашей реальности. А мы соотвественно НПСы в этой игре. Так вот, НПСы докопались до пикселей монитора. Эти пиксели создают изображение - нашу реальность, но существуют по совершенно другой логике и другим правилам. И принадлежат другой реальности. Поэтому к ним не применимы ни наши методы исследований, ни наша логика. (Для любознательных: Объём вселенной составляет 8.2х10^180 планковских объёмов. Такое вот не слабое разрешение у нашего экрана.)
Можно предположить, что код нашей реальности совершенно читерский, причём с кучей багов, которые поленились пофиксить. Ведь если все это создавалось с целью контролировать мораль неких существ (не будем на них показывать пальцем), чтобы потом распределять их в другие реальности в зависимости от их поведения, ну и черт с этими багами. Их и так куча, все эти чёрные дыры, спонтанные нарушения симметрий. Подумаешь ещё один баг на микроуровне. Сами виноваты, что так глубоко залезли, никто вас не просил копаться в текстурах. Лучше вон молитесь правильно и следуйте правильным правилам, чтобы успешно пройти квест под названием жизнь. Да, и не учите Отца логике, он ее придумал, он ее и будет нарушать!
Однако, хочется надеяться, что код написан правильно и что мы пока ещё не разобрались во всех деталях. Возможно в этом и есть наше предназначение и однажды мы сможем заглянуть за ту сторону экрана Аминь.
Комментарии (51)
kichrot
09.04.2022 11:23+2... хочется надеяться, что код написанправильно и что мы пока ещё не разобрались во всех деталях. ...
Автор пытается рассуждать о метафизичности объективной реальности и пытается доказать, что объективная реальность метафизична, что есть начало начал. :)
Но, автор видимо не понимает, что "начало начал" логически отрицает само себя, так как порождает логическую рекурсию, т.е. дурную бесконечность (кому интересно почитайте о понятии "дурная бесконечность" в логике и философии).
Современная наука постулирует абсолютную детерминистичность объективной реальности. Если бы объективная реальность была не дерминистичной то наука, как познание закономерностей бытия, была бы невозможной и познание было бы принципиально невозможно.
Ссылаясь на принцип неопределенности, автор, как и многие, не понимает то, что принцип неопределённости не отрицает закономерность, а только констатирует наличие непознанных закономерностей и неопределенных переменных. В контексте теории познания, случайность, это непознанная закономерность, а не произвольность. Порядок, это частный случай беспорядка (хаоса), а беспорядок (хаос), это частный случай порядка, так как понятия "хаос", "беспорядок" и "порядок" являются относительными понятиями, т.е. субъективными понятиями.
Так, что прав Эйнштейн, бог не играет в кости, в силу отсутствия бога. :)
SemenOk2 Автор
09.04.2022 14:06+6Такой вот бог, его нет, а в кости играет:))
Alexandr_Mikheev
10.04.2022 11:51+1Б-гу свойственен дуализм Шрёдингера-Чеширского: одновременно он есть, его нет, а иногда он есть частично!
G1uon
09.04.2022 23:21+3Согласен. Автор видимо не совсем понимает в чём конкретно были претензии Эйнштейна к квантовой механике.
Politura
09.04.2022 23:40+4Современная наука постулирует абсолютную детерминистичность объективной реальности.
Можно посмотреть, где именно это постулируется? Вроде бы проверка неравенств Белла доказала, что на самом нижнем уровне миром правит рандом, а не детерминистичность.
kichrot
10.04.2022 13:01Можно посмотреть, где именно это постулируется? ...
Например здесь:
Как мы видим наука определяет случайность, как закономерность. :)
Кстати, теория вероятностей, рассматривая функцию распределения случайной величины, говорит, что случайность, это закономерность. :)
Так, что детерминизм рулит всегда и везде. :)
Так как электрон неделимая частица ...
Естественно это чушь. Современная наука отрицает неделимость электрона. Читайте о спинонах и холонах, существование которых подтверждено на практике.
Tyusha
11.04.2022 09:09+3Вы и в самом деле считаете, что взяв не самое удачное определение случайности, можете тем самым опровергнуть чёткие экспериментальные данные по неравенствам Белла!?
Скажу категоричное, это данное определение — это всего лишь субъективное мнение некоего философа. Если ваше (чьё-то) понимание случайности противоречит опыту, то тем хуже для опыта?!
Глупости про делимость электрона комментировать не берусь. Навернка существует какая-нибудь цитата из Энгельса, доказывающая, что он обязательно делим.
Tantacula
11.04.2022 12:16+1Вы за постулат в точных науках выдаёте философский термин?
kichrot
11.04.2022 13:24+2Вы за постулат в точных науках выдаёте философский термин?
Вы считаете, что философия не является основой науки??? :)
Вы предлагаете отказаться от научного метода??? :)
Вы и в самом деле считаете, что взяв не самое удачное определение случайности, ...
Вы считаете, что научное определение, опубликованное в справочном академическом издании РАН на официальном сайте РАН, является неудачным??? :)
К Вашему большому сожалению, официальная академическая наука считает, что случайность, это непознанная закономерность. :)
Тем не менее, Вы не смогли сослаться на иное научное определение, которое бы определяла случайность, как абсолютную беспричинность. :)
Покажите такое научное определение, дайте ссылку на такое научное определение. :)
... чёткие экспериментальные данные по неравенствам Белла!? ...
Вам бы следовало разобраться, о чем идет речь. А, Вы не разобрались.
Неравенства Белла говорят о скрытых параметрах, принадлежащих замкнутой системе.
Но, принцип детерминизма не ограничен только параметрами замкнутой системы. Состояние любой системы всегда определяется ее взаимодействием со средой.
Рекомендую Вам, что бы изучить суть проблемы прочитать замечательный фундаментальный труд знаменитого физика:
vya
10.04.2022 02:07+3Между "мир случаен, надо прикидывать вероятности" и "мир детерменирован, но всё равно надо прикидывать вероятности, потому, что закономерности мы ещё не открыли" практическая разница отсутствует. Поэтому как говаривал кто-то из великих: "Заткнись и считай".
И кстати, не хотите поговорить про пантеизм?
Politura
10.04.2022 08:37+1Практическая разница присутствует: в одном случае имеет смысл тратить ресурсы на поиск оных закономерностей, во втором смысла в этом нет никакого.
amazed
09.04.2022 12:09+11Если кто-то правда хочет разобраться что и как работает в КМ, вам нужно прочитать две популярные книги: Сасскинд "Квантовая механика. Теоретический минимум" и желательно еще Иванов "Как понимать квантовую механику". Это будет приличная работа.
Картина, которая формируется в голове может у каждого немного отличаться.
У меня получается примерно следующая.
Мир в первом приближении состоит из точек и пространства. Но всегда есть множество вариантов координат этих точек, и мы не можем знать в какой конкретно варианте мира мы обнаружим себя при эксперименте.
Чтобы понять как это работает, нужно представить, что мы собрали очень маленькую и очень простую изолированную систему из этих точек.
Когда мы готовим систему, мы делаем нечто и инофрмация о том что мы делали как-то отражается в состоянии этой системы.
Дальше, всегда существует некий сложный эксперимент над этой системой, который даст один из N исходов. При этом система будет полностью уничтожена в том смысле, что никакая информация о том как приготавливалась эта система больше в ней не отражается. Вся информация при эксперименте перешла в выбор из N.
Это и есть принцип неопределенности: система не может отдать больше информации, чем она отдает выбирая один вариант из N возможных результатов эксперимента.
Дальше больше. Как тогда вообще можно описывать состояние подобных изолированных систем? Координаты точек же задать нельзя. Способ есть. Нужно задаться конкретным вариантом этого самого уничтожающего эксперимента и тогда все что мы можем знать о системе - это вероятность каждого из N исхода. Этот вектор вероятности и опишет о системе все что мы можем о ней знать.
На на самом деле это не совсем так. Допустим, мы выбрали другой вариант исчерпывающего эксперимента. У него будут другой вектор вероятности. Можно ли по одному вектору рассчитать другой? Оказалось, что нет, но можно, если к каждой вероятности добавить еще одно число - фазу. Т.е. вероятность нужно описывать комплексным числом. Тогда зная этот вектор (называется вектор состояния) для одного эксперимента можно перейти к вектору состояния другого эксперимента, умножив исходный вектор на некую матрицу поворота.
Дальше интереснее. Вектор состояния (вектор вероятностей результатов эксперимента по сути) всегда меняется во времени особым образом: он вращается. При этом у него нед другого выбора, так как сумма вероятностей должна остаться равной 1.
Уравнение, которое говорит о том, что вектор так эволюционирует называется "Уравнение Шредингера".
И именно это вращение приводит к эффекту интерференции электронов.
Дальше интереснее и сложнее, но здесь не сильно распишешь... читайте.
bull1251
09.04.2022 18:02+1А как по мнению геймерской теории эти "пиксели" могут быть запутаны между собой?
Vfedosov
09.04.2022 22:08+1Паттерн "ленивые объекты" очень распространен в программировании. Это когда ты не просчитываешь в деталях сцену до тех пор, пока эти детали не нужны. А потом, когда детали понадобятся, можно просчитать их - включая предысторию. Так и тут: не все пиксели нужно просчитывать - собственно, абсолютное большинство не интересны для целей эмуляции. Но если непросчитанный ранее пиксель вдруг понадобился, то он может оказаться завязанным на другой пиксель.
MegaMANGO
09.04.2022 18:41+1Когда начали про "код нашей реальности" – сразу же возникли ассоциации с волосами ютубера shapka :)
vkni
09.04.2022 20:12Спасибо за статью, насколько я понимаю, она является расширенным комментарием на https://habr.com/ru/post/659797/ ?
Ещё есть интересная монография Менского про декогеренцию "Квантовые измерения и декогеренция". Там рассказывается про переход из квантового в классический мир и про необходимость наблюдателя (надо бы мне перечитать её).
FirstEgo
10.04.2022 07:03Я вот немного не понимаю про саму основу Эйнштейновской физики, так скажем. А именно - про скорость света. Если рассматривать любую из трёх теорий - волновую, корпускулярную и корпускулярно-волновую, то каждую из них можно изобразить на примере в домашних условиях. С волной, или мячиком. Но во всех случаях опыта скорость будет замедляться. Почему же тогда скорость света не замедляется, а является постоянной величиной? Разве это не противоречит закону сохранения энергии? После таких вопросов мне заснуть непросто. Если кто-то сможет объяснить, то я буду благодарным и выспавшимся))
vitaliebureanu
10.04.2022 10:11+1Насколько я понимаю, всё дело в замедлении времени и точке выбранных координат. Проводя эксперименты с мячиком, вы не можете учесть реальное время из другой точки координат (просто потому, что вы проводите "эмуляцию", в которой не учитываете ход времени). Если же вы начнёте учитывать ход времени при разных скоростях, тогда противоречия исчезнут.
darkslya
10.04.2022 16:56+1А я считал, что дело в массе. У фотона нет массы - для него не существует времени (т.е. в уравнении e=mc2 будет 0). Он излучён в точке А и сразу оказывается в точке Б (в своем времени).
Хотя он может терять энергию через красное смещение, на него действует гравитация (гравитационное линзирование, но, наверное, не на него, а на пространство), есть ещё солнечное давление (солнечные паруса).
Megadeth77
11.04.2022 02:14+1У фотона нет массы — для него не существует времени
В этом, на мой непрофессиональный взгляд, содержится весьма занятный парадокс. В нашем времени фотон живет весьма насыщенной жизнью, родился здесь, полетел туда, там на что то повлиял, ну там вынужденное излучение вызвал в резонаторе лазера, полетел дальше, ну, как минимум родился и поглотился. Так вот в его собственном времени все эти события (вполне "физичные", если так можно выразиться, т.е. непосредственным образом влияющие на нашу с вами действительность), произошли СТРОГО в один и тот же момент времени. Т.е. в его собственном времени фотона как бы не существует, при этом СТРОГО, т.е. без всяких там принципов неопределенности и вот этого всего. Что крайне странно на самом деле, и в строгости соблюдения принципа остановки времени внутри фотона позволяет усомниться. На эти соображения натолкнула информация о поведении нейтирино — там по ходу внутреннего времени меняется внутреннее состояние зримо для внешнего наблюдателя, поэтому делается вывод о не равенстве нулю массы. Но и то, что фотон может полетать в нашем мире и наделать всякого, даже без изменения своего внутреннего состояния кажется некоей аналогией.
kauri_39
11.04.2022 23:44+1Скорость света замедляется в гравитационном поле, ведь в нём замедляется время, а скорость определяется как результат деления расстояния на время.
Если вспомнить, что физический вакуум является энергетически плотной средой и предположить, что в гравитационном поле её плотность снижена, то скорость и частота фотонов определяются плотностью энергии вакуума, пропорциональны ей.
Например, на поверхности Земли, где плотность энергии вакуума меньше, частота фотонов, излучаемых цезием в атомных часах, равна 9192631770 Гц, а на орбите спутников gps она равна 9192631775 Гц. То есть в земную секунду в космосе влезает ещё 5 колебаний электромагнитного поля, и если их обрезать согласно определению секунды, то космическая секунда будет короче земной. Можно считать, что на повышенную плотность вакуума фотон отвечает повышением своей частоты (энергии) и скорости перемещения в нём.
win32asm
10.04.2022 07:12+1Что означает, существуют некие скрытые параметры, предположил Эйнштейн, которые оказывают влияние на конечный результат. Основная проблема этой интерпретации: найти эти скрытые параметры и сформулировать непротиворечивую теорию пока что не удалось.
Более того, если я всё правильно понимаю, то экспериментально получены нарушения неравенства Белла, что означает что "локальных" скрытых параметров нет. (ну, если не считать теорию супердетерминизма, которая как следствие может ставить под сомнение реальность критерия Поппера, и поэтому требует пересмотра философии науки вообще).
Wizard_of_light
10.04.2022 15:11+2Объём вселенной составляет 8.2х10^180 планковских объёмов
Тут надо уточнить-наблюдаемой вселенной, и в настоящий момент. Мы не видим в электромагнитном спектре ничего дальше поверхности последнего рассеяния, но есть некоторые основания предполагать, что вселенная больше того, что мы видим. К тому же она ещё расширяется.
Yura_PST
10.04.2022 18:31+1Принцип неопределенности - это математическая модель. То что с помощью нее можно хорошо получаются расчеты, не доказывает, что так оно и работает в реальной вселенной.
artemisia_borealis
11.04.2022 01:29+2Тут важно, что и не должно ничего доказывать. Существенно именно то, что это математическая модель, с помощью которой хорошо получаются расчёты.
Наука не отвечает на вопрос «почему?», она отвечает (старается ответить) на вопрос «как?».
alexkenbo
12.04.2022 06:44+1А почему рассматривается только влияния света? А влияние звука нет?
Предположим что природа света — частицы. А природа звука волна.
То тогда, когда, фотоны бьют по электрону, он обретает характеристики частиц и проходит сквозь щель как частица.
Когда же фотоны не бьют по электрону, он ударяется о стенку излучая звук волной. А следующие испускаемые электроны, бьются волной и обретают характеристики волны.
Tsvetik
А поясните, пожалуйста, в двух щелевом эксперименте как убедились, что из пушки вылетает ровно 1 электрон?
dreesh
Взаимодействие со шторкой тоже не отменяли
SemenOk2 Автор
Не отменял, поэтому картина за ней будет не четкой а размытой
Siroejka
В статье забыли упомянуть многомировую интерпретацию. У Дэвида Дойча эта тема хорошо раскрыта.
SemenOk2 Автор
Так как электрон неделимая частица, подавая определенное напряжение на катод, можно добиться вылета единичного электрона в определенный промежуток времени. Кинескопы в старых телевизорах как раз и являются примером электронных пушек.
Tsvetik
Как работает ЭЛТ понятно, но как удостоверились, что электрон вылетает ровно один?
Скажем, 6 электронов в час могут вылетать парами каждые 20 минут.
lorc
Если у нас есть детектор способный улавливать единичные электроны — то просто. Ставим детектор, убеждаемся что вылетает один электрон в 10 минут.
Tsvetik
А есть детектор, который улавливает 1 электрон?
jar_ohty
Есть, конечно. ФЭУ знаете? Ряд электродов с повышающимся от одного к другому положительным потенциалом - динодов. В первый попадает электрон, выбивает несколько вторичных электронов. Те ускоряются в поле между первым и вторым динодом, и каждый из них выбивает из второго динода несколько вторичных электронов. Ну и так далее: из последнего динода выбиваются уже несколько миллионов электронов, и импульс анодного тока, вызванный всего одним первичным электроном, вполне измерим. В ФЭУ источником первичных электронов является фотокатод, но ничего не мешает его отрезать и поместить одну только систему динодов в вакуумную камеру, где происходит эксперимент. Выпускаются даже специальные ВЭУ - вторично-электронные умножители, уже без фотокатода и баллона, предназначенные для регистрации электронов в электронных микроскопах и физических экспериментах.
randomsimplenumber
Мы точно сможем отличить, точно ли ровно 1 электрон это был, или 2?
jar_ohty
"Точно" - понятие в этой области неприменимое, правильнее спросить: мы сможем отличить один электрон от двух с заданной вероятностью? Если электроны прилетают одновременно, импульс от двух электронов будет в среднем вдвое больше, чем от одного. Разумеется, амплитуда и того и другого непостоянна. Ее распределение тем уже, чем ниже температура, однороднее поле по площади динодов и работа выхода по их поверхности, стабильнее потенциалы динодов и анода, лучше вакуум. А чем оно уже, чем меньше перекрываются одноэлектронный пик с двухэлектронным, тем меньше вероятность принять один электрон за два или наоборот, два за один.
А если электроны прилетают неодновременно, к амплитудной селекции добавляется временная.
Tsvetik
Я немного работал с ФЭУ, делал усилитель для них. Но, такие ФЭУ, которые бы отличили один электрон от двух мне не встречались. Впрочем, я и не искал.
Они существуют?
qbertych
Да, это делается довольно просто (вот тут, например, рассказывают про характеризацию однофотонных источников на квантовых точках). Но одного детектора не хватит, нужно два.
jar_ohty
У хороших счетных ФЭУ вторая долина и второй пик вполне наблюдаются. Такой красивой картинки, как дает охлаждаемый SiPM, где разделяются пики от одного, двух, трех, четырех... двенадцати фотоэлектронов, конечно, от ФЭУ не добьешься. Но один электрон от двух вполне реально.
Dekoder2020
1 электрон переносит неделимый заряд. Пробивая вакуум заряд будет переноситься на экран, соотвественно можно замерить какой ток будет течь через вакуум. Если сила тока будет равна заряду электрона в секунду, значит в секунду пролетает один электрон.
Tsvetik
Либо электроны вылетают парами, но раз в две секунды
Dekoder2020
Если снимать данные каждые две секунды то разницы действительно не будет, но если каждую секунду то разница будет очевидна
Tyusha
А зачем вам один электрон? На деле есть ансамбль частиц, но это никак не меняет сути и выводов. Более того именно статистические количества этих самых электронов дают интерференционную картину. Один электрон вам ничего не даст, ну попал он в какую-то точку на экране — и чего?