OtherRussia.Community@gmail.com

Великая битва

September 24, 2015, 16:43, views: 1693

Чуть более века назад началась великая битва, которая в некотором смысле не утихает и по сей день. К счастью баталии, сражения и стычки, о которых пойдет речь ниже, не привели ни к потере человеческих жизней, ни к разрушениям, но от этого они не стали менее ожесточёнными и захватывающими.

Да будет свет

В 1890 году в Берлине, только-только начавшего путь молодой империи, повсеместно начинается внедрение великого изобретения Томаса Алва Эдисона – лампочки накаливания. Это, без преувеличения будет сказано, было чудом – своего рода вехой технического прогресса. Лампочка тогда – это, если хотите, фотореалистичная голограмма сегодня. За одним лишь исключением: если то как «работает» голограмма мы представляем, то о процессах, лежащих «внутри» свечения лампы, ученые не знали почти ничего, ибо по сути не знали, что есть свет на самом деле.

Эдисон, Томас Алва

0

[total]

С одной стороны, если подавать слабое электричество на лампу, она будет излучать слабый желтый свет, а при увеличении напряжения – ближе к белому. Но… Где синий? Ведь, к примеру, при горении синий цвет явно присутствует, но где же он в лампе накаливания?

В 1892 году в Имперский физико-технический институт (Берлин) был приглашен гений своего времени Макс Планк. Со своими коллегами ученый построил установку, позволяющую производить некоторые простые измерения, как то: интенсивность света, температуру, а так же, что важно – его цвет.

Макс Планк

0

[total]

Добиваясь высокого свечения при высоких температурах накаливания (будто включая очень большую и мощную лампочку) им никак не удавалось добиться цвета отличного от желтого, оранжевого или белого.

Наверняка, Макс Планк, выходя во двор института передохнуть и подышать, ронял свой взор на солнце, что генерирует невероятной силы свечение при невероятных температурах и со вздохом замечал: «Даже солнце светит белым. Где же синий? Почему так мало ультрафиолета? Ведь мощнее «лампы» чем солнце просто не придумать.»

Чтобы передать насколько ученые того времени были озадачены проблемой синего цвета следует упомянуть о том, что тогда появился термин – «ультрафиолетовый кошмар».

К сожалению, Максу Планку не удалось разгадать эту тайну, но он сделал важный шаг, определив некоторую зависимость между частой света и его энергией, что заложило фундамент для дальнейших исследований.

Между тем, проблем только прибавлялось. В тоже время ученые увлеклись различными экспериментами с электричеством, многие из которых мы воочию наблюдали в школе на уроках физики.

Наверняка, вы помните динамо-машину, генерирующую разряд, что приводит к появлению искры между двумя недалеко удаленными друг от друга шарами. Такие же машинки стояли и в университетских лабораториях.

0

[total]

Однажды было замечено, что искра «проскакивает» значительно легче при ярком освещении и куда тяжелее при его отсутствии. Так, впервые было высказано робкое предположение о тогда еще таинственной связи света и электричества. После были проведены эксперименты с такой штукой как электроскоп, которые явно и однозначно показали связь между светом и электричеством. Только на сей раз свет был не простым. Это был ультрафиолет.

Как и прежде, не находя явного ответа на обнаруженное явление, ученые определили для него отдельный термин, но более щадящий чем прежде – «фотоэлектрический эффект».

А теперь оцените масштаб катастрофы, разразившейся в начале XX века в мире науки. Все дело в свете, который тогда считался ничем иным, как волной. Даже такая простая и любимая нашими детьми вещь, как мыльные пузыри, говорит в пользу того, что свет – это волна. Ведь если мыльный пузырь попадает под лучи солнца он начинает играть всеми цветами радуги, что характерно именно для волнового поведения. Равно как и наша тень, которая не бывает абсолютно четкой, а размыта по краям.

Давайте определимся, чтобы все было понятно и ясно. Волна обладает определенной «силой», а именно интенсивностью. Волны на море или океане по сути своей ничем не отличаются. Чем выше и мощнее волна, тем опаснее становится путешествие на яхте. Однако, упомянутый «фотоэлектрический эффект» был обусловлен не интенсивностью света. Виновником был ультрафиолет, обладающий очень и очень слабой интенсивностью. Иными словами, наша яхта терпит крушение буквально на пустом месте при полном штиле. Попробуйте вообразить шок ученых.

Год чудес

Ученые всего мира как никогда нуждались в новом, неординарном подходе. И человек, способный такой подход применить был – Альберт Эйнштейн, давший в 1905 году миру три своих великих труда, заложивших основу знаменитой теории относительности.

Альберт Эйнштейн

0

[total]

Эйнштейн предложил забыть о том, что свет – это волна и согласиться с тем, что свет – это поток частиц – квантов, несущих в себе энергию.

Переоценить реакцию ученых того времени весьма сложно. Скорее это походило на то, когда мир пришел к понимаю, что земля круглая, а не плоская. Ересь, да и только. К счастью для Эйнштейна в XX веке за ересь не сжигали, а с учетом того, что его теория и его подходы решали проблему «фотоэлектрического эффекта» и «ультрафиолетового кошмара», ученые после недолгих раздумий, приняли его точку зрения. Так началась новая эпоха в физике.

Однако, не смотря на то, что изыскания Эйнштейна прекрасно объясняли «фотоэлектрический эффект» и «ультрафиолетовый кошмар» путем представления света как потока частиц, несущих в себе энергию, волновое поведение света при этом никуда не девалось. Казалось, что свет это и волна, и частица одновременно, потому как обладает свойствами, присущими для обоих. Таким образом, как это и бывает в науке – найденный ответ породил новые, куда более сложные вопросы.

Магия электрона

В 1927 году двое ученых Дэвиссон и Джермер из лаборатории «Белл» (Нью-Йорк) провели довольно интересный эксперимент. Он не был напрямую связан со светом, но основывался на электронах.

Давайте не будем вдаваться в техническую суть эксперимента (это все же не научная статья), а попробуем разобрать его на грубой, но передающей суть, аналогии.

Итак, представьте себе пистолет, выстреливающий по некоему щиту (экрану) с небольшого расстояния. Причем выстреливает наш воображаемый пистолет сразу множеством пуль (электронов). Между дулом пистолета и экраном существует стена с несколькими прямоугольными прорезями. После выстрела, какие-то пули (электроны) попадут в стену, а какие-то пройдут через щели достигнув экран.

Если вы человек также далекий от физики, как и я, то первое, что придет вам в голову – «дырки» от пуль на экране должны строго соответствовать количеству щелей в стене между экраном и пистолетом, то есть должны «ложиться» в определенные области экрана. И если дырок две, то и «полос» с дырками на экране должно быть две – две области «поражения». Однако, то что увидели Девиссон и Джермер, без всякого преувеличения потрясло весь мир – «полос» было больше, чем щелей в стенке.

0

[total]

Представьте, что вы стоите на берегу тихого озера и бросаете один камень. Волны расходятся ровными кругами от того места, где упал ваш камушек. Возьмите два камня и бросьте их в воду рядом с друг другом. Оба места падения образуют волны, но, когда они встречаются волны «складываются» и «гасятся» в результате чего вы видите не два «потока» волн от двух камней, а больше. Это характерное волновое поведение, которое и увидели в лаборатории «Белл».

Что ж сперва мир потрясло открытие что свет – это не волна, а поток частиц; а теперь еще и электрон, который уверенно считался прочной и устойчивой частицей вовсе не частица, а волна.

Но это еще не все. Очень быстро эксперимент был воспроизведён и усовершенствован по всему миру. Теперь ученые стреляли не сразу множеством пуль, а выстреливали по одной. В этом случае, казалось, что «дырка» на экране появляется там, где и ожидалось, то есть пуля (электрон) ведет себя как пуля (частица). Но… Как только вы, пусть и выстреливая по одной пули, делаете это множество раз – вы вновь видите несколько «полос» (областей) поражения. Иными словами, вы вновь видите волновое поведение. Этот эффект был назван – дифракция электронов.

Генералы двух армий

Дабы объяснить странное поведение электронов еще один великий ученый Нильс Бор и его сторонники создали квантовую механику, которая давала поистине загадочное и невообразимое объяснение: до тех пор, пока электрон (наша пуля) не достиг экрана, он ведет себя сродни волне, проходя сразу все возможные пути (иными словами, «пролетая» сразу через все щели в стене) и только достигнув экрана, электрон определяется, где ему быть.

Нильс Бор

0

[total]

Теперь на аналогии. Возьмите монетку и крутните ее на столе. Покуда монетка вертится – это не орел и не решка, у нее вообще нет какой-либо стороны. Только лишь остановив монету рукой, вы дадите ей определенное состояние.

Нильс Бор утверждал, что невозможно узнать где находится электрон, до тех пор, пока вы его не измерите (например, не зафиксируете на экране, как в нашем эксперименте). Но озадачивает даже не это, а то, что до момента измерения электрон находится везде, везде одновременно.

Бор открыл квантовый мир, настолько загадочный и необъяснимый, что трудно сказать, чего дала больше квантовая механика: ответов или же вопросов. Между нами и квантовым миром как будто находится занавес, за которым не существует однозначной реальности, а вместо – множество ее вариантов. Реальность обретается лишь только в тот момент, когда мы приоткрываем занавес и пытаемся взглянуть на этот загадочный мир. В этот момент то что раньше было везде и одновременно, обретает свое вполне определенное место.

Это было названо – «копенгагенская интерпретация», сформулированная Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом во время совместной работы в Копенгагене около 1927 года.

Несмотря на колоссальную поддержку Нильса Бора в научном мире у него был весьма и весьма достойный противник, всеми фибрами души ненавидевший «копенгагенскую интерпретацию» – Альберт Эйнштейн.

Говорят, что именно тогда Эйнштейн сказал: «От того что я сейчас не смотрю на луну, перестает ли она от этого существовать?».

Выигранная битва, но не война

Следующие несколько десятилетий великие умы мира Эйнштейн и Бор непримиримо и страстно спорили относительно природы самой реальности.

В результате в 1935 году Альберт Эйнштейн вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном опубликовали статью «Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным?», где ученые «зацепились» за еще одно загадочное явление – квантовую запутанность.

Запутанность – это невероятная взаимозависимость между парой частиц, созданных в каком-то одном событии. Если взять за аналогию две монетки, то запутанность будет выражаться в следующем: подбросив две монеты одновременно достаточно взглянуть на то, что выпало на первой; если на первой выпал орел, то на второй будет однозначно решка. Вы можете разнести эти две монеты хоть на разные планеты – результат от этого не измениться – как только на одной монете будет выпадать орел, на другой выпадет решка.

Этот момент выводил из себя Эйнштейна, ибо это подразумевает мгновенную передачу информации, а по теории относительности, отцом которой и был Альберт Эйнштейн, ничто не может двигаться быстрее скорости света, даже информация. Эйнштейн дал этому свое название, которое во много выражает его отношение к данной теории – «жуткое действие на расстоянии». Само предположение о том, что между двумя частицами может существовать некая связь не подвластная ни расстоянию, ни времени – не могла быть принята Альбертом Эйнштейном ни при каких обстоятельствах. Он был уверен, что существует некое рациональное, красивое, если хотите, объяснение.

И Эйнштейн с коллегами нашел это объяснение. Он сказал, что на самом деле выпадет орел или решка определяется не в момент, когда мы «фиксируем» монету, а где-то до этого. Иными словами – нам лишь только кажется, что мы оказываем влияние на события, в то время как на самом деле события уже были предопределены до того, как мы решили за ними понаблюдать.

Чтобы лучше понять мысль Эйнштейна представьте себе две коробки с парой перчаток. В одной коробке лежит левая перчатка, в другой правая. В этом случае, утверждает Эйнштейн, выбрав коробу с левой перчаткой, мы никак не влияем на то, что во второй лежит правая, так как она лежала там всегда. Блестящее решение проблемы «жуткого действия на расстоянии»: ее (этой загадочной связи) просто не существует, а все что мы видим было предопределено заранее.

В научном мире воцарилась угнетающая тишина: уж слишком сильны были доводы и аргументы Бора, утверждающего, что объективная реальность отсутствует и Эйнштейна, являющегося сторонником обратного.

Десятилетия тишины

К сожалению, какое-то время после столь революционных открытий, мир погрузился в войны и стало не до философских измышлений и поисков истины. Кроме того, квантовая механика на редкость прекрасно работала, породив век компьютерных технологий (в котором мы и по ныне живем) и дав мощнейший импульс ядерным технологиям. Ученые просто принялись осваивать практическую часть, отбросив по сути теоретическую или даже философскую.

Так продолжалось несколько десятилетий вплоть до 60-х, когда появился «диссидент», осмелившийся взять на себя ответственность за поиск истины в спорах Бора и Эйнштейна. Джон Белл – своего рода бетмен мира науки, рыцарь, ищущий справедливости (истины).

Джон Белл

0

[total]

В 1964 году Белл опубликовал свою работу, где утверждал, что вне зависимости от реального наличия в квантово-механической теории неких скрытых параметров, влияющих на любую физическую характеристику частицы, можно провести серийный эксперимент, статистические результаты которого подтвердят либо опровергнут наличие таких скрытых параметров. То есть, иными словами, Белл нашел способ, который позволяет, грубо говоря, проверить кто же был прав: Бор или Эйнштейн. Им была выведена формула, способная расставить все точки над “i” раз и навсегда:

P(a,c) – P(b,a) – P(b,c) ≤ 2

Финальная схватка

Несмотря на то, что неразрешимый спор Бора и Эйнштейна уже имел теоретическую возможность проверки, подаренную миру Джоном Беллом, фактической возможности провести эксперимент не было. Да и справедливости ради, нужно заметить, что не было и особого рвения, ученые продолжали «выжимать» по максимуму из квантовой механики, применяя ее в прикладных целях. А фундаментальный вопрос о существовании самой реальности так и оставался неразрешенным.

Так продолжалось до тех пор, пока теорией Джона Белла не заинтересовалась небольшая группа физиков-хиппи (это не шутка) из университета Беркли (Калифорния).

Раскуривание травки, шалости с ЛСД и вера в экстрасенсорику удивительным образом сочеталось с неподдельным интересом и любовью к естественной науке – к физике, к физике в стиле New Age. И это было не удивительно, ведь если Бор был прав, и между частицами существует некая устойчивая связь вне пространства и времени, то это могло бы быть доказательством существования телепатии и экстрасенсорики. Не мудрено, что эти замечательные ребята заинтересовались трудами Джона Белла.

Так в 1974 году один из этих физиков-хиппи по имени Джон Клаузер провел с коллегами первый в истории эксперимент по проверке квантовой механики. Таким образом, прошло десять лет с того момента, когда Джоном Беллом было определено теоретическое основание проверки истинности утверждений Бора до того момента, когда это было впервые проверено.

0

[total]

Позднее после Джона Клаузера, эксперимент первопроходцев был неоднократно повторен на более точном и более совершенном оборудовании и результат был всегда один и тот же.

Вернемся к невероятному неравенству Джона Белла:

P(a,c) – P(b,a) – P(b,c) ≤ 2

Не вдаваясь в детали, если в левой части неравенства будет число большее 2, то это значит, что Бор был прав и между частицами существует некая абсолютно необъяснимая связь. Но если в левой стороне неравенства будет число меньшее или равное 2, то прав был великий рационалист Эйнштейн и наш мир, равно как и квантовый является целиком и полностью предопределенным.

Вернитесь в 1974 год, представьте себя в той лаборатории, где проводил свой эксперимент Джон Клаузер. Попробуйте вообразить то чувство трепета, который они испытывали в предвкушении результатов. Безусловно, они хотели бы увидеть правоту Бора, безусловно они мечтали о том, чтобы доказать существование неопределенности, а значит отсутствие объективной реальности так таковой, что раздвигает границы непознанного до каких-то поистине невообразимых масштабов.

Что ж, результаты эксперимента и Клаузера, и позднее других ученых показали в левой части неравенства Джона Белла число большее двух.

Спустя 12 лет со смерти Нильса Бора и 19 лет со дня ухода Альберта Эйнштейна их великая битва окончилась безоговорочной победой Бора – необъяснимая связь между частицами, которую Эйнштейн пренебрежительно назвал «жутким действием на расстоянии» была доказана раз и навсегда.

Нильс Бор и Альберт Эйнштейн

0

[total]

Таким образом, сегодня мы доподлинно знаем, что пара запутанных электронов разнесенная на любой расстояние (пусть хоть один будет в нашей галактике, а другой на Андромеде) обладают пока еще необъяснимой связью между собой. Оказывая влияние на один из них, мы мгновенно оказываем влияние на другой. Думается, Бор был бы рад.

Like this post? Rate it

8

[total]

To leave some comments you should login or register.

Comments

total: 0

comments: 0 / 0

Other Russia

Другая Россия – это в первую очередь саморегулируемое сообщество русскоговорящих людей, хороших людей, культурных, образованных и преимущественно проживающих за пределами России. Во вторую очередь – это площадка, созданная в помощь тем русским, что ищут информацию об эмиграции из России.

Best of us

Copyright © 2015 Pure Theme. All Rights Reserved. Powered by WordPress

Alexander Stroev

Registered on June 1, 2015
(4 years 5 months 11 days )

39 posts / 0 comments1 friends

Мир

Свобода - это дорого

2017-03-03 02:10 / Alexander Stroev

2195

2016-07-18 04:08 / Alexander Stroev

Матадор и хиджаб

2016-07-11 03:09 / Alexander Stroev

Религия – это пережиток прошлого

2016-06-13 22:56 / Alexander Stroev

6 минут

2016-04-02 02:10 / Alexander Stroev

Has friends

Alexander Stroev

Что может быть хуже зависти к детям?

2018-05-07 23:11 / Alexander Stroev

Свобода - это дорого

2017-03-03 02:10 / Alexander Stroev

Зеркало

2016-08-01 00:05 / Alexander Stroev

2195

2016-07-18 04:08 / Alexander Stroev

О выборах

2016-07-14 12:27 / Alexander Stroev

Tags

бухгалтерия (3)

вера (6)

дети (6)

иммиграция (12)

кино (2)

коррупция (1)

криминал (3)

люди (14)

мошенничество (2)

наука (7)

образование (4)

отдых (1)

политика (10)

провоз денег (1)

проживание (6)

процедура иммиграции (6)

работа (2)

размышления (1)

религия (2)

русское общество (22)

сми (5)

туризм (1)

экономика (2)

Categories

США (0)

Франция (0)

Италия (0)

Песочница (2)

Словения (8)

Мир (11)

Европа (14)

Россия (26)

Other Russia

Login or email

Password

Other Russia

Your login

Your email

Other Russia

Login

Password

Repeat password

Email

Resend activation link