kirill_nav_1

Category:

Моя философия. Трансцендентальный тринитарный реализм. — 70

Моя философия. Трансцендентальный тринитарный реализм: (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (20), (21), (22), (23), (24), (25), (26), (27), (28), (29), (30), (31), (32), (33), (34), (35), (36), (37), (38), (39).

Уточнение метафизики из современной физики: (40), (41), (42), (43), (44), (45), (46), (47), (48).

Путь к синтезу философии Аристотеля и Канта: (49), (50), (51), (52), (53), (54), (55), (56), (57), (58), (59), (60), (61), (62), (62), (63), (64), (65), (66), (67), (68), (69),

Таким образом, простейший пример с колесом дает вполне наглядное представление о том, как и почему движение одной и той же физической системы — в двух разных проекциях, в горизонтальной плоскости и в вертикальной — может принимать совершенно разный характер и описываться совершенно разным образом. Конечно, в этом ни для физики, ни для математики нет какого-то «нового чудного открытия», и то, что одна и та же вещь в разных своих проекциях (в разных плоскостях) может принимать совершенно разный «силуэт», или что движение одной физической системы в разных плоскостях может описываться по-разному — это все вполне очевидно и давно и хорошо известно. 

Однако наше предположение — пока скорее в качестве гипотезы — что «корпускулярные» и «волновые» свойства квантовых объектов есть лишь разные «проекции» одного и того же квантового объекта на локальное пространство-время, вовсе не кажется таким уж тривиальным. Ведь очень часто физиков можно понимать таким образом, что квантовые системы — это «немножко частицы» и «немножко волны», но при каких-то условиях они себя проявляют «больше как частицы», а при каких-то — «больше как волны». И вот это, на наш взгляд, есть уже совершенно неправильное понимание природы квантовых объектов, которое ведет ко многим другим неправильным выводам. Квантовые объекты не являются «немножко частицами» и «немножко волнами» — они вообще не являются ни частицами, ни волнами. И «частицами» или «волнами» они «становятся» только уже при взаимодействии с какой-либо другой физической системой в локальном пространстве-времени.

Иногда, правда, физики говорят, что квантовые объекты при определенных условиях проявляют себя то как частицы, то как волны. Это уже более правильная формулировка, но сам термин проявление, или явление — это термин философский. Который имеет вполне определенный смысл: нечто, что существует объективно, являет себя субъекту, и условия этой явленности объекта уже задаются и субъектом, а потому явление обусловлено уже и объектом и субъектом, составляя отдельную реальность субъект-объект. И если мы применяем это философское представление к физике, то оно требует более точного, и уже физического определения. 

И в отношении квантовых объектов, их проявление как частиц или как волн, очевидно, должно подразумевать, что это их проявление происходит в результате физического взаимодействия квантовых объектов с локальной физической системы, связанной с наблюдателем, и что квантовые объекты существуют (возникают) как частицы или как волны только при таком взаимодействии, а не «сами по себе». А «сами по себе» квантовые объекты не есть ни то, ни другое. То есть как волны или частицы квантовые объекты существуют уже для нас, как для локальных физических систем, имеющих свои особенности. А с физико-математической точки зрения, это проявление квантовых объектов как частиц или как волн правильней всего, утверждаем мы, следует понимать как две разные проекции квантовых объектов в локальном пространстве-времени.

Конечно, нам все это тоже может показаться странным. Ведь если мы регистрируем квантовую частицу, то нам довольно сложно принять, что эта частица есть лишь какая-то часть более сложной физической реальности, и вовсе не есть вся полнота реальности квантового объекта. То есть что частицы есть лишь какая-то «проекция» квантовых физических систем, а не сами они как таковые, и что какая-то часть этой реальности квантового объекта «остается за кадром». Но связано это лишь с тем, что мы привыкли в макромире, что если мы имеем дело с частицей или с телом — то этим вся полнота реальности этих физических систем и исчерпывается. И представить, что трехмерная частица, существующая в трехмерном пространстве, есть лишь «проекция» квантового объекта, а вовсе не весь квантовый объект как он есть — нам не так просто. Как нам не просто принять, что и волна может быть только «проекцией» квантового объекта, которой его реальность еще вовсе не исчерпывается — ведь мы привыкли в макромире, что и волны существуют как они есть, и этим полнота их реальности и исчерпывается.

Но все, абсолютно все в квантовой механике говорит нам о том, что корпускулярные и волновые проявления квантовых объектов мы ни в коем случае не должны понимать так же, как мы понимаем частицы или волны в макромире. И что «частица» и «волна» в квантовой механике — это не просто какая-то «перемена» в состоянии квантового объекта, когда он является нам то как волна, то как частица, а что это именно какие-то две его «проекции», при том, что квантовый объект сам по себе, вне этих «проявлений» — то есть вне взаимодействия — никогда не есть ни то, ни другое. И что даже при взаимодействии, когда квантовый объект обнаруживает себя для нас как частица или волна, он не «превращается» в частицу или волну, а остается более сложной реальностью, которая не исчерпывается регистрируемой нами частицей или волной. Примерно так же, как и колесо из нашего примера не является ни частицей, ни волной, но при этом движение колеса может быть описано в двух разных проекциях как движение частицы или волны. 

И теперь нам нужно лишь понять, проекцией чего являются эти частицы и волны при регистрации нами квантовых объектов, проекцией на что они являются, и почему квантовые объекты в этом своем проявлении как частиц или волн определяются нами через вероятностные функции.  

И для ответа на эти вопросы нам, как ни странно, придется сначала ответить на третий вопрос — то есть вернуться к проблеме природы вероятностных законов квантовой механики. Почему? Потому, что корпускулярные и волновые свойства квантовых объектов связаны между собой именно через представление о вероятности. Ведь уже волны Де Бройля — через которые впервые была математически выражена идея о дуализме квантовых систем — связаны с корпускулярными свойствами частиц через вероятность: квадрат амплитуды волны де Бройля к какой-либо точке локального пространства есть вероятность того, что в данной точке квантовый объект будет обнаружен как частица. И именно в том же смысле чуть позже Борн интерпретировал волновую функцию Шредингера, квадрат которой равен плотности вероятности найти частицу в какой-либо точке пространства. 

И здесь будет очень полезно рассмотреть еще одно очень странное явление квантовой механики — ничуть не менее странное, чем явление спутанных фотонов. Допустим, что у нас есть полупрозрачное (посеребренное) стекло. Любое обычное стекло — например, оконное или в автомобиле — является «полупрозрачным», так как оно какую-то часть падающего на него света пропускает, а какую-то отражает — и именно это отражение света создает на оконном стекле или на стекле автомобиля блики. Но обычное стекло все же больше света пропускает, чем отражает, и хорошо отражает оно только свет, который падает на него под большим углом. А посеребренное стекло отражает и пропускает свет одинаково — то есть половину падающего на него света оно отражает, а половину — пропускает. 

Теперь допустим, что мы направили на это полупрозрачное посеребренное стекло фотон. Вероятность того, что этот фотон отразится от стекла или пройдет сквозь него одинаковая и равна 50%. И вроде бы фотон должен выбрать какой-то один из этих двух возможных вариантов — либо пройти сквозь стекло, либо от него отразиться. Однако, согласно квантовой механике, фотон делает и то, и другое. Ну, то есть, так сказать, «фактически» фотон, конечно, выбирает только один из этих двух вариантов, и если мы на пути следования фотона по этим двум путям поставим детекторы, которые могут зарегистрировать фотон как частицу, то в качестве частицы фотон будет зарегистрирован только на одном из двух этих возможных путей — либо за стеклом, если фотон пройдет сквозь стекло, либо на пути отражения от стекла, если фотон от стекла отразится.

Но вся «фишка» в том, что и нереализованная возможность не исчезает бесследно, и если мы на обоих возможных путям следования фотона поставим зеркала и направим эти два возможных пути следования фотона в одну точку — так сказать, сведя эти два возможных луча вместе — то фотон будет интерферировать со своей «нереализованной возможностью». То есть фотон как бы расщепляется на две копии — «реальную» и «виртуальную», и если мы потом сведем эти две копии вместе, «реальный фотон» будет взаимодействовать со своей «виртуальной копией», создавая интерференционную картинку — так, словно бы обе волны были бы реальными. 

Конечно, первая мысль, которая приходит в голову при попытке объяснить эту странность — это то, что в реальности каждый отдельный фотон все же проходит по одному возможному пути, а интерференционная картина возникает в результате того, что когда мы направляем на полупрозрачное стекло множество фотонов, половина из них проходит через стекло, половина отражается, и интерференционная картина все же возникает в результате двух реальных потоков фотонов. Но нет. В том-то и дело, что нет. В том-то и дело, что если бы интерференционная картина возникала в результате «сложения» двух реальных потоков фотонов, то она имела бы другую интенсивность. Но интерференционная картина показывает, что она возникает в результате интерференции всех фотонов — то есть каждый из них, независимо от того, по какому пути он пошел, вступает в интерференцию  с самим с собой, со своей «виртуальной копией».

На основе этого странного явления квантового мира был предложен мысленный эксперимент, известный как «задача Элитцура–Вайдмана об испытании бомб». Я не буду здесь подробно останавливаться на этом мысленном эксперименте (кому интересно — могут погуглить), отмечу лишь, что суть его состоит в том, что с помощью виртуального фотона — то есть его нереализованного пути следования — проводить измерения макроскопической физической системы. То есть квантовая механика утверждает, что на физические системы можно оказывать какое-то физическое воздействие, «фактически» не оказывая на них никакого воздействия. По крайней мере, можно проводить «бесконтактные измерения».     

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic