Таким образом, его эксперимент с двумя щелями установил, что свет (и, следовательно, все формы электромагнитной энергии) имеет форму излучающихся волн.К сожалению, спустя несколько десятилетии, немецкий физик Макс Планк доказал прямо противоположное! ВОЛНОВЫЕ ЧАСТИЦЫ Планк установил, что свет действительно представляет собой крошечные порции энергии, аналогичные невидимым "пулькам. Он назвал эти порции «квантами» (от греческого слова, означающего «количество»), а в 1905 году в этой интересной новой научной области появился молодой Эйнштейн, установивший правила того, что получило известность как «квантовая механика». Действительно, Эйнштейн получил свою Нобелевскую премию не за теорию относительности, а за быстрое решение квантовой теории.Эти квантовые частицы больше известны под своим личным названием, — световые кванты называют «фотонами». То, кто не имеет отношения к науке, могут вспомнить этот термин по названию фантастического оружия из телевизионного сериала «Стар Трек». Получается, что использовавшаяся на корабле «Энтерпрайз» «фотоновая торпеда»— это, по сути дела, ни что иное, как огромный фонарь!Взяв эту квантовую теорию за основу, Резерфорд и Гейгер, ученые, работавшие в Манчестерском университете, в 1909 году нашли способ расщеплять атомы на маленькие частицы, Их успех показал, что атомная теория верна. Кроме того, в ходе экспериментов им удалось высвободить огромное количество энергии (те силы, которые в «укрощенном виде» использовались затем для создания атомной бомбы и в качестве источника топлива для атомных станций). Это волновая энергия (радиация), излучаемая частицами, находящимися внутри атомов,Нежелательные побочные эффекты радиации в то время были неизвестны ученым, поэтому от радиации пострадало немало физиков и химиков, занимавшихся первыми исследованиями в этой области. Мария Кюри заплатила за это своей жизнью. В конечном счете, пришло понимание тех сложных реакций, которые происходят внутри атомов, когда начинается цепная реакция. Даже в наше время коллега Резерфорда, Гейгер, в основном, известен благодаря названному его именем измерительному прибору, который регистрирует радиацию, излучаемую в ходе процесса атомного распада.Как показали Планк и Эйнштейн, основные строительные блоки материи — это частицы, находящиеся в глубине атома. Но, может быть, это и есть волновая энергия, как продемонстрировал опыт Янга и как показывают излучающие поля, являющиеся результатом ядерной реакции? Создавалось впечатление, что свет и другие электромагнитные поля могут быть частицами или волнами, или вообще ими не быть, в зависимости от обстоятельств. Даже был придуман специальный термин «волновые частицы», который некоторое время использовался для того, чтобы заполнить брешь, образованную недостатком знаний в квантовой теории. БЕЗВРЕМЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ В 1923 году французский физик Луи де Бройлъ установил математическую связь, которая помогла решить двойственную природу всех электромагнитных полей и привела к возникновению совершенно новой области физики. Очень скоро новая наука своими невероятными выводами заставила охать и ахать многих ученых, и даже первопроходцы, такие как Эйнштейн и Планк, с трудом воспринимали то, что открывала перед ними их же собственная теория.Оказалось, что материя представляет собой поток — мириады энергетических полей, чье сложное взаимодействие создает то, что взгляду ученого предстает как частицы, — объекты с большей массой имеют малую длину волны, объекты с малой массой имеют большую длину волны. Поэтому мы склонны рассматривать материальный мир в виде частиц (поскольку длина волны энергии обычно слишком мала, чтобы ее заметить), в то время как внутриатомная реальность выглядит волнообразной (так как в данном случае длины волн достаточно велики).Тем не менее, это открытие доказало, что на фундаментальном уровне вся реальность не тверда, а нематериальна. Твердая, логичная вселенная, которая ведет себя как теннисные шарики, отскакивающие от ракетки, на самом деле представляет собой океан невидимой, излучающейся в виде волн, энергии, В каком-то смысле, нечто явно осязаемое (реальный мир] создается практически из ничего (из бурлящего потока излучающейся энергии, которая существует в самом сердце материи).Если снова вспомнить теорию относительности, можно увидеть одну из проблем, возникающую в связи с вышесказанным. Материальные объекты управляются конечными законами, такими как скорость света и невозможность иметь нулевые размеры. Излучающие энергетические поля не подпадают под действие этих законов. В самом деле, судя по всему, электромагнитные волны безвременны и беспространственны,И снова, благодаря все большему пониманию квантовой теории, вырисовывается горькая истина. Несмотря на то, что мы видим твердую, временную вселенную, оказывается, что это лишь иллюзия, скрывающая «истинную реальность», И эту реальность — в самой сути всех вещей — правильнее считать нематериальной, безвременной и беспространственной.Мы уже говорили, что наше восприятие мира — это весьма убедительная, но все-таки иллюзия, и что истинная реальность безвременна. Эта удивительная концепция подкрепляется законами квантовой физики.Такая новость стала кошмаром для науки. Некоторые ученые даже начали высказывать мнение, что эта теория просто ошибочна (однако, как и теория относительности, она была полностью подтверждена экспериментами на субатомных частицах). Некоторые ученые впали в ошеломленное молчание, другие упрямо отказывались признать неизбежное. Даже Эйнштейн дошел до того, что попытался доказать, что его собственный труд был ошибочен (но так и не смог этого сделать). ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ В 1927 году в физике сложилась парадоксальная ситуация, когда профессор Джордж Томпсон получил Нобелевскую премию за доказательство волновой теории света. Ранее его отец получил такую же премию за то, что продемонстрировал верность корпускулярной теории. Ни первый, ни второй не ошибались. Корпускулярная теория применима в соответствующей сфере (материальные тела с большей массой). Волновая теория управляет на более глубоком уровне (где массы чрезвычайно малы).То, каким образом реальность может изменяться в зависимости от того, как вы ее рассматриваете, имеет точную симметрию с релятивной физикой. И это не единственная связь. В теории относительности наиболее важной позицией является положение наблюдателя. Если вы находитесь в космическом корабле, который движется на околосветовой скорости, то, что вы увидите, будет резко отличаться от того, что сможет увидеть сторонний наблюдатель. Для него изменитесь вы, а его мир останется таким же. Хотя время будет протекать по-разному в рамках каждой системы отсчета, ощущение времени — как для вас на борту корабля, так и для того, кто видит, как вы проноситесь мимо — остается субъективно идентичным.Возможно, что так же обстоит дело и в квантовой физике. Мы можем ощущать иллюзию времени, потому что она удобна для нашей системы отсчета, В конечном счете, все зависит от позиции наблюдателя. Тот, кто воспринимает, и определяет тип реальности, которую он ощущает. Это очень тревожная мысль, но, похоже, что она является неизбежным выводом, следующим из постулатов квантовой физики. Чтобы увидеть что-либо, необходимы световые фотоны,которые активизируют наши чувства. Однако сначала что-то должно заставить эти фотоны излучаться. По существу, это означает, что нужно постучаться в квантовую дверь лучом энергии и заставить фотоны реагировать. Если мы не постучимся, фотоны будут продолжать прятаться за дверью, Поэтому, для того, чтобы что-нибудь увидеть, или, другими словами, ощутить реальность, нам необходимо СДЕЛАТЬ что-то такое, что побудит эту реальность проявить себя.Как ни смехотворно звучит такая идея, это установленный факт. Не столько восприятие является причиной игры, сколько вера является причиной восприятия. Одним из первых эту поразительную мысль облек в математическую форму немецкий физик Вернер Гейзенберг. В 1926 году он определил правила квантовой реальности. Позднее он же сформулировал свой «принцип неопределенности».Этот принцип гласит, что для того, чтобы измерить импульс частицы, необходимо возмутить ее, заставив покинуть место своего положения. Для того, чтобы измерить местоположение частицы, необходимо изменить ее импульс. Невозможно точно определить одно, не изменив другое. То же самое относится и к свойствам энергии и времени. Если точно измерить одно, придется изменить другое. В результате нельзя измерить одновременно энергию и время. В реальности всегда будет существовать некоторая степень неопределенности.Это значит не только то, что в наших экспериментах всегда будет присутствовать погрешность. Дело обстоит еще более серьезно. Все во вселенной становится лишь множеством возможных вариантов. Вы можете лишь установить математическую вероятность того, что событие произойдет. Но невозможно быть полностью уверенным в том, что оно действительно произойдет. Вся реальность на квантовом уровне состоит из взаимодействующих энергетических нолей, которые стоят вне времени и вне пространства. Однако их взаимодействие подпадает под действие законов теории вероятности. Вы можете сказать, что что-то может случиться. Вы можете определить, какова вероятность того, что это случится. Но вы никогда не сможете утверждать с полной уверенностью, что это действительно произойдет.Эйнштейну настолько не нравилась эта идея, что он высмеял ее, язвительно заметив: «Господь не играет в кости с Миром». К сожалению, его надежда на то, что теория Гейзенберга покажет свою несостоятельность, испарилась, как только были проведены многочисленные экспериментальные исследования.Эйнштейн ошибался, а Гейзенберг оказался прав. Господь играет в кости, и весьма жестко. СОЗДАВАЯ РЕАЛЬНОСТЬ Существует очень простой способ представить себе, что происходит в сердце всего материального. Представьте, что у вас есть вертолет и вы можете пролететь сверху над новым жилым районом, в центре которого планировщики предусмотрели большой парк. Для того, чтобы попасть из одного конца района в другой, жителям нужно пройти через парк, однако планировщики забыли разбить аллеи. Поэтому пешеходам приходится самим выбирать себе дорогу от одних ворот до других.Если вы пролетите над парком до того, как в этот район заселятся жители, вы увидите внизу зеленый ковер травы, на которую еще никто не ступал. Однако если вы посмотрите на эту траву через две недели, после того, как ее исходят сотни человеческих ног, вы заметите явные изменения. Чем больше людей пройдут от ворот до ворот, тем больше будут эти изменения, Что же вы увидите с высоты птичьего полета? Первые следы центральной тропы, по которой предпочитают ходить большинство людей. Они выбрали наиболее легкий маршрут, соединяющий ворота, то есть, наиболее короткий и, следовательно, проходящий по прямой.Но если вы спуститесь немного ниже, то увидите неясные следы, оставленные другими людьми, которые выбрали более индивидуальные маршруты, и, возможно, оставили их, когда гуляли с собаками. Они выбрали менее прямые маршруты, и их следы слабо различимы, поскольку таких людей гораздо меньше.И вот теперь, когда вы зависли над парком и видите перерезающие его линии тропинок, то сможете ли вы предсказать, какой маршрут выберет следующий человек, который появится в воротах парка' Не сможете. Откуда вам знать — может быть, он ботаник-любитель, и но этой причине сначала направится в дальний конец парка, чтобы осмотреть растущие там кусты, а уже потом пойдет к противоположным воротам? Или же он снешит домой на обед и выберет обычный прямой путь, как и большинство людей? Все, что вы можете сказать, так это то, что оп скорее сделает второе, чем первое. Вы можете также вычертить вероятный маршрут его движения от ворот до ворот. Однако маловероятно, чтобы он точно придерживался этого маршрута, и он может выбрать путь, который совершенно отличается от того, который вы определили.Именно так и реальность возникает из случайного потока энергетических полей, таящихся в сердце всего материального. Мы никогда не сможем с уверенностью сказать, что квант будет вести себя таким-то и таким-то образом, зато мы можем рассчитать вероятность его поведения. Существует высокая вероятность того, что наши вычисления окажутся недалеки от истины. Однако квант может повести себя неожиданно, и в таком случае точное предсказание будет невозможно.Причина, по которой мы видим не чрезвычайно непредсказуемую вселенную, но предсказуемую среди всего этого хаоса, является результатом того, что здесь идет речь об очень больших величинах. Да, отдельно взятый квант может вести себя не так, как другие, однако большинство из них будут следовать определенной схеме, а поскольку каждую секунду происходит триллион таких событий, то общий результат предсказуем с достаточно высокой степенью уверенности. Однако стопроцентного результата мы никогда не получим,Представьте, что вы снова вернулись в парк через год. Хотя вы знаете, что лишь небольшое число людей выберут более длинные маршруты, вам также известно, что огромное большинство этого не сделает. Поэтому можно с высокой степенью вероятности предсказать оказываемый на траву эффект. Вы можете предсказать, что вы найдете тропинку, ведущую через середину парка от одних ворот до других. КВАНТОВЫЙ СКАЧОК Модель строения атома, которую постепенно определила квантовая механика, выглядит довольно странно. Но опять-таки, она была установлена экспериментальным путем.В глубине всего материального находится широкий набор частиц. Одни частицы имеют заряд (электроны), другие не имеют заряда (нейтроны), есть частицы, которые буквально похожи на призраки и могут почти незаметно проникать сквозь материю (нейтрино], и множество различных других частиц, «обитающих» на еще более глубоких уровнях субатомной структуры (например, кварки).
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