Сайт Лотоса » на главную страницу
домойFacebookTwitter

Квантовая сутра

| Еще

Введение. Принципиальная сложность понимания квантовой теории


Сложно представить, как выглядела бы наша цивилизация без классической физики и математики. Понятия об абсолютной «объективной реальности, существующей независимо от нашего сознания», о трехмерном евклидовом пространстве и равномерно текущем времени настолько глубоко укоренились в сознании, что мы не замечаем их. А главное, отказываемся замечать, что применимы они лишь в некоторых рутинных ситуациях и для объяснения устройства Вселенной оказываются попросту неверны.

Хотя нечто подобное уже столетия назад высказывалось восточными философами и мистиками, в западной науке впервые об этом заговорил Эйнштейн. Это была революция, которую наше сознание не приняло. Со снисходительностью мы повторяем: «все относительно», «время и пространство едины», — всегда держа в уме, что это допущение, научная абстракция, имеющая мало общего с нашей привычной устойчивой действительностью. На самом же деле как раз наши представления слабо соотносятся с действительностью — удивительной и невероятной.

После того как в общих чертах было открыто строение атома и предложена его «планетарная» модель, ученые столкнулись с множеством парадоксов, для объяснения которых появился целый раздел физики — квантовая механика. Она быстро развивалась и далеко продвинулась в объяснении Вселенной. Но объяснения эти настолько сложны для восприятия, что до сих пор мало кто может осознать их хотя бы в общих чертах.

Действительно, большинство достижений квантовой механики сопровождаются настолько сложным математическим аппаратом, что он попросту не переводится ни на один из человеческих языков. Математика, как и музыка, предмет крайне абстрактный, и над адекватным выражением смысла, к примеру, свертывания функций или многомерных рядов Фурье ученые бьются до сих пор. Язык математики строг, но мало соотносится с нашим непосредственным восприятием.

Кроме того, Эйнштейн математически показал, что наши понятия времени и пространства иллюзорны. В действительности пространство и время нераздельны и образуют единый четырехмерный континуум. Представить его вряд ли возможно, ведь мы привыкли иметь дело только с тремя измерениями.

Планетарная теория. Волна или частица


До конца XIX века атомы считались неделимыми «элементами». Открытие радиации позволило Резерфорду проникнуть под «оболочку» атома и сформулировать планетарную теорию его строения: основная масса атома сосредоточена в ядре. Положительный заряд ядра компенсируется отрицательно заряженными электронами, размеры которых настолько малы, что их массой можно пренебречь. Электроны вращаются вокруг ядра по орбитам, подобно вращению планет вокруг Солнца. Теория весьма красивая, но возникает ряд противоречий.

Во-первых, почему отрицательно заряженные электроны не «падают» на положительное ядро? Во-вторых, в природе атомы сталкиваются миллионы раз в секунду, что ничуть не вредит им — чем объяснить удивительную прочность всей системы? Говоря словами одного из «отцов» квантовой механики Гейзенберга, «никакая планетная система, которая подчиняется законам механики Ньютона, никогда после столкновения с другой подобной системой не возвратится в свое исходное состояние».

Кроме того, размеры ядра, в котором собрана практически вся масса, в сравнении с целым атомом чрезвычайно малы. Можно сказать, что атом — пустота, в которой с бешеной скоростью вращаются электроны. При этом такой «пустой» атом предстает как весьма твердая частица. Объяснение этому явлению выходит за рамки классического понимания. На самом деле, на субатомном уровне скорость частицы возрастает тем больше, чем больше ограничивается пространство, в котором она движется. Так что чем ближе электрон притягивается к ядру, тем быстрее он движется и тем больше отталкивается от него. Скорость движения настолько велика, что «со стороны» атом «выглядит твердым», как выглядят диском лопасти вращающегося вентилятора.

Данные, плохо укладывающиеся в рамки классического подхода, появились задолго до Эйнштейна. Впервые подобная «дуэль» состоялась между Ньютоном и Гюйгенсом, которые пытались объяснить свойства света. Ньютон утверждал, что это поток частиц, Гюйгенс считал свет волной. В рамках классической физики примирить их позиции невозможно. Ведь для нее волна — это передающееся возбуждение частиц среды, понятие, применимое лишь для множества объектов. Ни одна из свободных частиц не может перемещаться по волнообразной траектории. Но вот в глубоком вакууме движется электрон, и его перемещения описываются законами движения волн. Что здесь возбуждается, если нет никакой среды? Квантовая физика предлагает соломоново решение: свет является одновременно и частицей, и волной.

Вероятностные электронные облака. Строение ядра и ядерные частицы


Постепенно становилось все более ясно: вращение электронов по орбитам вокруг ядра атома совершенно не похоже на вращение планет вокруг звезды. Обладая волновой природой, электроны описываются в терминах вероятности. Мы не можем сказать об электроне, что он находится в такой-то точке пространства, мы можем только описать примерно, в каких областях он может находиться и с какой вероятностью. Вокруг ядра электроны формируют «облака» таких вероятностей от простейшей шарообразной до весьма причудливых форм, похожих на фотографии привидений.

Но тот, кто хочет окончательно понять устройство атома, должен обратиться к его основе, к строению ядра. Составляющие его крупные элементарные частицы — положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны — также обладают квантовой природой, а значит, движутся тем быстрее, чем в меньший объем они заключены. Поскольку размеры ядра чрезвычайно малы даже в сравнении с атомом, эти элементарные частицы носятся со вполне приличными скоростями, близкими к скорости света. Для окончательного объяснения их строения и поведения нам понадобится «скрестить» квантовую теорию с теорией относительности. К сожалению, такая теория до сих пор не создана и нам придется ограничиться несколькими общепринятыми моделями.

Теория относительности показала (а проведенные эксперименты доказали), что масса является лишь одной из форм энергии. Энергия — величина динамическая, связанная с процессами или работой. Поэтому элементарную частицу следует воспринимать как вероятностную динамическую функцию, как взаимодействия, связанные с непрерывным превращением энергии. Это дает неожиданный ответ на вопрос, насколько элементарны элементарные частицы, можно ли разделить их на «еще более простые» блоки. Если разогнать две частицы в ускорителе, и затем столкнуть, мы получим не две, а три частицы, причем совершенно одинаковые. Третья просто возникнет из энергии их столкновения — таким образом, они и разделятся, и не разделятся одновременно!

Участник вместо наблюдателя


В мире, где понятия пустого пространства, изолированной материи теряют смысл, частица описывается только через ее взаимодействия. Для того чтобы сказать что-то о ней, нам придется «вырвать» ее из первоначальных взаимодействий и, подготовив, подвергнуть другому взаимодействию — измерению. Так что мы меряем в итоге? И насколько правомерны наши измерения вообще, если наше вмешательство меняет взаимодействия, в которых участвует частица, — а значит, меняет и ее саму?

В современной физике элементарных частиц все больше нареканий вызывает... сама фигура ученого-наблюдателя. Правомернее было бы называть его «участником».

Наблюдатель-участник необходим не только для измерения свойств субатомной частицы, но и для того, чтобы определить эти самые свойства, ведь и о них можно говорить лишь в контексте взаимодействия с наблюдателем. Стоит ему выбрать способ, каким он будет проводить измерения, и в зависимости от этого реализуются возможные свойства частицы. Стоит сменить наблюдающую систему, и свойства наблюдаемого объекта также изменятся.

Этот важный момент раскрывает глубинное единство всех вещей и явлений. Сами частицы, непрерывно переходя одна в другую и в иные формы энергии, не имеют постоянных или точных характеристик — эти характеристики зависят от способа, каким мы решили их видеть. Если понадобится измерить одно свойство частицы, другое непременно изменится. Такое ограничение не связано с несовершенством приборов или другими вполне исправимыми вещами. Это характеристика действительности. Попробуйте точно измерить положение частицы, и вы ничего не сможете сказать о направлении и скорости ее движения — просто потому, что у нее их не будет. Опишите точно движение частицы — вы не найдете ее в пространстве. Так современная физика ставит перед нами проблемы уже совершенно метафизического свойства.

Принцип неопределенности. Место или импульс, энергия или время


Мы уже говорили, что разговор о субатомных частицах нельзя вести в привычных нам точных терминах, в квантовом мире нам остается лишь вероятность. Это, конечно, не та вероятность, о которой говорят, делая ставки на скачках, а фундаментальное свойство элементарных частиц. Они не то чтобы существуют, но скорее — могут существовать. Они не то чтобы обладают характеристиками, а скорее — могут ими обладать. Научно выражаясь, частица является динамической вероятностной схемой, и все ее свойства находятся в постоянном подвижном равновесии, балансируют, как Инь и Ян на древнем китайском символе тайцзи.

Недаром нобелевский лауреат Нильс Бор, возведенный в дворянское звание, для своего герба выбрал именно этот знак и девиз: «Противоположности дополняют друг друга». Математически распределение вероятности представляет собой неравномерные волновые колебания. Чем больше амплитуда волны в определенном месте, тем выше вероятность существования частицы в нем. При этом длина ее непостоянна — расстояния между соседними гребнями неодинаковы, и чем выше амплитуда волны, тем сильнее разница между ними. В то время как амплитуда соответствует положению частицы в пространстве, длина волны связана с импульсом частицы, то есть с направлением и скоростью ее движения. Чем больше амплитуда (чем точнее можно локализовать частицу в пространстве), тем более неопределенной становится длина волны (тем меньше можно сказать об импульсе частицы). Если мы сможем установить положение частицы с предельной точностью, у нее вообще не будет никакого определенного импульса.

Это фундаментальное свойство математически выводится из свойств волны и называется принципом неопределенности. Принцип касается и других характеристик элементарных частиц. Еще одна такая взаимосвязанная пара — это энергия и время протекания квантовых процессов. Чем быстрее проходит процесс, тем более неопределенно количество энергии, задействованной в нем, и наоборот — точно охарактеризовать энергию можно только для процесса достаточной продолжительности.

Итак, мы поняли: о частице нельзя сказать ничего определенного. Она движется туда, или не туда, а верней, ни туда и ни сюда. Ее характеристики такие или сякие, а точнее – и не такие, и не сякие. Она находится здесь, но может быть и там, а может и не быть нигде. Так существует ли она вообще?

Источник:
Роман Фишман
«Популярная механика» №5, 2006
Разместил: Dennn | 16 октября 2008 | Просмотров: 8242 | Комментариев: 5

 (всего голосов: )   ·   Заметил ошибку в тексте? Выдели ее и кликни Ctrl+Enter
Комментарии:
Ник: первый
Всего публикаций: 1
Всего комментариев: 244
первый (Участник  1 | 244)  ·  17 октября 2008, 01:35  
Сложно представить, как выглядела бы наша цивилизация без классической физики и математики
.
Хреново с воображением?))

После того как в общих чертах было открыто строение атома

В "общих чертах" - любую вещь возми и сказать о ней сможешь только в общих чертах.

мало кто может осознать их хотя бы в общих чертах.

Ну да, не Господь Бог , разумей со своего уровня и достаточно с тебя будет.

Кроме того, Эйнштейн математически показал, что наши понятия времени и пространства иллюзорны.

Но!! мало кто может осознать это хотя бы в общих чертах - опять же.. Приходится принимать это утверждение на веру. А скакой стати? Афторитет, однако.

Правомернее было бы называть его «участником».

А его спросили - хочет он участвовать? Он хочет только наблюдать, искать механистичность процессов, участие - это действие, работа. Чевой то ему не хватает. Потенции что ли?

Итак, мы поняли: о частице нельзя сказать ничего определенного. Она движется туда, или не туда, а верней, ни туда и ни сюда. Ее характеристики такие или сякие, а точнее – и не такие, и не сякие. Она находится здесь, но может быть и там, а может и не быть нигде.

Браво!!

Так существует ли она вообще?

Вот дурачёг..

Ник: нето
Всего публикаций: 0
Всего комментариев: 143
нето (Участник  0 | 143)  ·  17 октября 2008, 12:32  
Квантовая физика - это круто..., но не настолько как медитация.
Ник: Tanaita
Всего публикаций: 0
Всего комментариев: 14
Tanaita (Участник  0 | 14)  ·  19 октября 2008, 13:20  
Да!!!!!!!!!!Уж!!!!!!!!!!! Эта * очень квантовая физика*!!!Конечно это круто.....,.-как и все ТВОРЕНИЕ ......
Ник: Amania_Ascania
Всего публикаций: 0
Всего комментариев: 1
Amania_Ascania (Участник  0 | 1)  ·  21 октября 2008, 21:22  
http://h.ua/story/67206/
Ник: NS
Всего публикаций: 0
Всего комментариев: 31
NS (Участник  0 | 31)  ·  25 октября 2008, 05:05  
Квантовая сутра и квантовая с вечера...
Сутра-мутра-брахмапутра...
Комментарии из Facebook:

Смотрите также:

Квантовая механика ставит под сомнение понятие личности
Почему вы — это вы? Откуда вы знаете, что являетесь личностью с неповторимым характером и способом мышления? Квантовая механика советует нам не быть столь самоуверенными. Вполне возможно, что все мы не такие уж и разные, как себе представляем. Электрон — это точка, которая буквально не занимает...

Пустота и простота
Представление о распространении волн в наших ощущениях формируется на базе восприятия класса циклических движений (колебаний около положения равновесия) частиц среды, с которой мы ассоциируем волновой процесс. Колебаний элементов какого либо типа (ячеек эфира, молекул воздуха, и т. д.). Даже не...

Происхождение Вселенной
Свет, исходящий от дальних галактик, свидетельствует о том, что они понемногу удаляются от Млечного Пути. Это значит, что Вселенная расширяется, а что было раньше? Ранее ее протяженность была значительно меньше современной, можно даже выдвинуть гипотезу о том, что в какой-то момент наша Вселенная...

Что первично во Вселенной?
Среди ученых и неученых нет единого представления о том, что является основой существования вселенной – космоса. До сих пор не решен спор, что первично – сознание – или материя. И он решен не будет никогда, потому что сам вопрос не корректен. И основой, как бы печкой, от которой надо «танцевать» –...

Понимаем ли мы квантовую механику?
Известный физик-теоретик Ричард Фейнман как-то заметил, что хотя квантовая механика существует уже более полувека, ее до сих пор не понимает ни один человек в мире. И тут же добавил: он может утверждать это вполне смело. С первого взгляда это кажется просто невероятным! Как же так? Ведь с помощью...

Стивен Хокинг: «В Боге не было необходимости, а у Бога не было времени»
«Веками считалось, что такие, как я, то есть люди с ограниченными возможностями, прокляты Богом. Думаю, что я кого-то сейчас расстрою, но лично я считаю, что можно все объяснить по-другому, а именно – законами природы», – это слова самого знаменитого ученого современности, британского астрофизика...

Современная физика и толтекские маги
Можно сказать, что современные физические теории представляют собой результат удачного наложения математической теории на выбранный сегмент наблюдаемой физической реальности. При этом не следует забывать, что математические конструкции не существуют в материальном мире, а математика в целом, своим...

Информация

Посетители, находящиеся в статусе Гость, не могут оставлять комментарии в данной новости (кроме пользователей сети Facebook).
Вам необходимо зарегистрироваться, либо авторизоваться.
Логин:   Пароль (Забыли?):   Чужой компьютер   |   Регистрация
Новости | Библиотека Лотоса | Почтовая рассылка | Журнал «Эзотера» | Форумы Лотоса | Календарь Событий | Ссылки


Лотос Давайте обсуждать и договариваться 1999-2013
Сайт Лотоса. Системы Развития Человека. Современная Эзотерика. И вот мы здесь :)
| Правообладателям
Модное: Твиттер Фейсбук Вконтакте Живой Журнал
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100