О квантовой механике и квантовых принципах. Отец квантовой механики Отец квантовой физики

Способность человеческого сознания влиять на физическую реальность признана в разных областях. Например, эффективность лечения при помощи плацебо оказалась вызовом для современной общепринятой медицины.

Д-р Роберт Ян занимал должность декана на факультете инженерии Принстонского университета. В течение десятилетий он изучал влияние человеческой мысли на механические приборы. В своей книге «Границы реальности» он обсуждает вопросы, которые поднимались Максом Планком, Эрвином Шрёдингером и другими влиятельными учёными, ― вопросы человеческого сознания.

Ян, Планк и Шрёдингер - не единственные учёные, затрагивавшие вопрос о роли человеческого сознания в науке. Учёные должны решить загадку сознания, это станет огромным рывком вперёд. Вот взгляды на сознание восьми учёных.

1. Макс Планк, отец квантовой механики

Планк считается одним из основателей квантовой механики. В 1918 г. он получил Нобелевскую премию в области физики «в знак признания услуг, которые он оказал развитию физики своим открытием квантов энергии», говорится на сайте Нобелевской премии.

В «Исследовании физической теории» Планк писал: «Все идеи, которые мы формируем под воздействием внешнего мира, всего лишь отражение нашего собственного восприятия. Способны ли мы стать по-настоящему независимыми от нашего самосознания? Разве все так называемые законы природы не являются всего лишь удобными для нас правилами, созданными нашим восприятием?».

2. Эрвин Шрёдингер, лауреат Нобелевской премии по физике

Эрвин Шрёдингер ― физик и биолог-теоретик. Он получил Нобелевскую премию в области физики в 1933 г. «за открытие новых продуктивных форм атомной теории».

Шрёдингер говорил: «Сознание ― это вещь, позволившая миру материализоваться; мир состоит из элементов сознания».

3. Роберт Дж. Ян, декан инженерного факультета Принстонского университета

Профессор аэронавтики, декан школы инженерии и прикладных наук Принстонского университета, д-р Роберт Дж. Ян занимается изучением паранормальных явлений 30 лет.

В «Гранях реальности» Ян пишет, что изучение сознания может начаться с измерения сознания в статистической форме. Он проводил многие эксперименты, изучая способность разума влиять на приборы. Один из его экспериментов заключался в следующем.

Генератор случайных чисел создаёт биты, обозначающие 1 или 0. Участники эксперимента мысленно пытались повлиять на генератор. Если опыт показывал изменения в соответствии с намерением человека, это означало, что воля человека действительно влияет на машину. Таким образом, человеческое намерение обрело измеряемую бинарную форму. Проведя большое количество тестов, Ян получил результаты, на основании которых можно было сформировать надёжную статистику.

Однако он отмечает: «Поскольку любой статистический формат ― сам по себе является продуктом сознания, необходимо сформулировать и хорошо понять ограничения и точность статистической подборки».

4. Дэвид Челмерс, учёный-когнитивист и философ из Нью-Йоркского университета

Челмерс ― профессор философии и руководитель исследований сознания в Австралийском национальном университете и Нью-Йоркском университете.

Вначале этого года в TED Talk он заявил, что наука зашла в тупик в ходе изучения сознания, и чтобы сделать шаг вперёд, «могут потребоваться радикальные идеи». «Я считаю, что мы нуждаемся в одной или двух идеях, которые на первый взгляд будут выглядеть сумасшедшими».

В прошлом физика была вынуждена включить новые понятия, например, электромагнетизм, который нельзя было объяснить при помощи базовых принципов. Челмерс считает, что сознание может стать ещё одним таким новым компонентом.

«Физика на удивление абстрактна, ― говорит он. - Она описывает структуру реальности, используя множество уравнений, но они не объясняют реальность, скрывающуюся за ними». Он приводит вопрос, задаваемый Стивеном Хокингом: «Что наполняет жизнью уравнения?».

Может быть, именно сознание смогло бы наполнить жизнью уравнения, считает Челмерс. Уравнения не изменятся, но мы станем воспринимать их как средство для выражения потока сознания.

«Сознание не висит за пределами физического мира, как какое-то дополнение, оно находится в самом его центре», ― сказал он.

5. Имантс Барушс, психолог, член общества по исследованию сознания

Д-р Имантс Барушс ― профессор психологии из Университета Восточного Онтарио в Канаде, изучающий сознание. Помимо психологии, он изучал инженерию и получил степень магистра по математике.

На собрании, посвящённому открытию Общества исследования сознания в Калифорнийском институте интегральных исследований 31 мая, Барушс сделал доклад, в котором представил своё видение вопросов изучения сознания и объяснил, почему он поддерживает такие исследования.

Он подчёркнул важность такого рода исследований и даже изменения системы воззрений, заявив, что материалистская наука в чистом виде приводит к возникновению психологических проблем у молодёжи. Многие депрессивные подростки, которые причиняют себе вред, не имеют симптомов психиатрических заболеваний, пишет Барушс, приводя цитату из статьи TorontoStar «Психиатры говорят о росте самоубийств среди подростков». «Вместо этого они переживают кризис существования, они заполнены такими мыслями, как «Я опустошён», «Я не знаю, кто я», «У меня нет будущего», «Я не знаю, как справиться со своими отрицательными мыслями»».

Барушс пишет: «Научный материализм убеждает нас, что реальность ― это бессмысленное, случайное механистическое сочетание невероятных событий».

Он привёл некоторые примеры, которые уже поставили под сомнение материалистскую интерпретацию реальности: квантовые события не детерминированы; время больше не линейное, потому что следствие может предшествовать причине; частицы изменяют своё положение в зависимости от того, наблюдает ли кто-нибудь за ними или измеряет их.

В конце он добавляет: «Материализм не способен объяснить чувство существования, которое ощущают люди».

Учёный надеется, что Общество исследования сознания будет поддерживать открытое изучение. Все вместе учёные, заинтересованные этой темой, смогут найти финансирование и поддержать тех учёных, которые сталкиваются с негативной реакцией со стороны коллег или руководства.

6. Вильям Тиллер, профессор Стэндфордского университета

Тиллер - научный сотрудник Американской академии развития науки, профессор материаловедения в Стэндфордском университете.

Тиллер открыл новый вид материи в пустом пространстве между фундаментальными электрически заряженными частицами, которые образуют атомы и молекулы. Эта материя обычно невидима для нас и не фиксируется нашими измерительными приборами.

Он обнаружил, что человеческое намерение может влиять на эту материю, в результате чего она вступает в контакт с субстанциями, которые мы можем наблюдать или измерять.

Таким образом, сознание способно взаимодействовать с силами, которые в настоящее время невозможно измерить при помощи имеющихся приборов.

7. Бернард Бейтман, психиатр, Виргинский университет

Д-. Бейтман - приглашённый профессор в Виргинском университете, бывший председатель отделения психиатрии в Миссурийском университете. Он закончил Йельский медицинский институт, повышал свою квалификацию в области психиатрии в Стэнфорде.

В докладе 2011 г. Бейтман писал: «Одна из самых больших проблем в развитии новой дисциплины - то, что совпадения зависят от разума наблюдателя. Самый главный вопрос: как развить методы и технический язык, которые бы учитывали субъективный фактор».

8. Генри П Стапп, физик, специализирующийся в квантовой механике, Калифорнский университет в Беркли

Стапп ― физик-теоретик в Калифорнийском университете в Беркли, Калифорния, который работал совместно с некоторыми основателями квантовой механики.

В докладе под названием «Совместимость современной теории физики с выживанием личности» Стапп рассматривает, как разум может существовать независимо от мозга.

Учёные физически воздействуют на квантовые системы, когда выбирают, какое свойство изучать. Точно таким же образом наблюдатель может фиксировать выбранную им мозговую активность, которая в противном случае оказалась бы недолговечной. «Это свидетельствует о том,― говорит Стапп, ― что разум и мозг ― это не одно и то же».

С его точки зрения, учёные должны рассматривать «физический эффект сознания как проблему, которую нужно разрешить динамическими способами».

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик , уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Он состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Атом напоминает строение Солнечной системы. Расстояние между Солнцем и планетами в соотношении с их размерами примерено такие же, как между ядром и электроном. Если ядро увеличить до размеров футбольного мяча, то электроны вращались бы вокруг него на расстоянии 50 километров. Это само по себе удивительно, ведь получается, что материя, в основном, состоит из пустоты. Затем обнаружилось, что и ядро далеко не элементарно. Оно состоит из более мелких частиц с различными свойствами.

В конце концов, обнаружилось, что все частицы не являются твердыми материальными объектами, а могут переходить в состояние электромагнитной волны. На том уровне материя становится энергией. Ученые попытались проследить момент, когда материальная частица превращается в волну и обратно. Вот тут-то исследователи и столкнулись с фундаментальными парадоксами. Оказалось, можно создать такие условия эксперимента, где электрон ведет себя как волна, можно создать условия, где он ведет себя как частица, но невозможно создать такие условия, где можно было бы наблюдать переход одного состояния в другое. Если попытаться проследить за частицей, в надежде увидеть момент перехода, то мы либо никогда не дождемся этого момента, либо момент перехода всегда будет выпадать из наблюдения. Наблюдая один параметр, всегда теряем другой.

Было сделано два вывода.
1. При переходе в новое качество всегда существует момент неопределенности.

2. Электрон одновременно обладает свойствами частицы и волны, но наблюдать мы можем только одно свойство, и зависит это от того, какой эксперимент мы выбираем. Следовательно, состояние частицы зависит от выбора экспериментатора, то есть от воли человека.

В момент, когда наблюдение не ведется, частица находится в неопределенности, потенциально несущей любое состояние, а в момент наблюдения частица «определяется». Тот же процесс наблюдается и при переходе электрона с орбиты на орбиту. В момент перехода электрон «развоплощается», а затем материализуется на новом месте, совершая так называемый «тоннельный переход» через подпространство. Ученые долго анализировали результаты экспериментов. Некоторые их выводы в итоге звучали следующим образом:

1. «Самое простое и честное объяснение квантовых парадоксов состоит в том, что видимая нами Вселенная является творением тех, кто ее наблюдает».

2. «Наблюдатель создает Вселенную и себя, как часть Вселенной».

3. «Мир меняется целиком в прошлом, настоящем и будущем в момент наблюдения».

4. «Следовательно, сознание – это способ, которым пустота познает себя».

5. «Наблюдатель и Вселенная не могут существовать друг без друга. Существует только та Вселенная, которая наблюдается».

6. Эти высказывания великих ученых-физиков двадцатого века, основанные на открытиях квантовой механики. Они ничем не отличаются от изречений, сделанных несколько тысяч лет назад.

7. «Бог воплощает себя в материю для познания самого себя через наблюдение». (Буддистские трактаты.) «Бог становится миром, чтобы снова стать Богом». (Упанишады.)

8. «Существует ли шум прибоя, если его некому слушать?» (Дзен-буддистский коан.)

Один клиент психиатрической клиники любил повторять: «Я – Бог. Я вас создал. Вы живете, пока живу я». Он был прав, потому что реальность человека существует только до тех пор, пока он ее осознает.

Закон квантового скачка через неопределенность распространяется на все уровни существования. Мир есть непрерывная последовательность квантовых мгновений, проходящих через состояние неопределенности. Это получило подтверждение в недавних опытах нейрофизиологов. Они открыли, что человек через очень краткие промежутки времени на микросекунды выпадает из реальности в бессознательное состояние. Тем самым сознание превращается из непрерывного процесса в прерывистый ряд осознаний. Нам, естественно, кажется, что течение реальности непрерывно.

В свое время обнаружить точку перехода в непрерывной последовательности цифр на числовой прямой пытался великий математик Кантор. В попытке проследить, где одно число переходит в другое, он столкнулся с тем, что это происходит в бесконечности. Точно так же он искал момент, где в математическую бесконечность переходит самое большое математическое число. В итоге он пришел к выводу, что существует некая точка Алеф, находящаяся в каждой точке пространства и в каждом мгновении времени, в которой существуют одновременно прошлое, будущее, настоящее и все возможные события. Для 17 века, не знакомого с квантовой механикой, это было неплохое достижение.

Правда, через некоторое время после этого Кантор сошел с ума. Природа бесконечного загадочна, не зря Кантор называл бесконечное бездной бездн.

Уже в 20 веке лауреат Нобелевской премии Д. Нэш, математически исследовавший теорию игр, основанную на понятии бесконечное количество стратегий, тоже чуть было не попал в клинику для душевнобольных. Умом невозможно постичь бесконечность, неопределенность не может быть осознана. Бесконечность далека и всегда рядом, она в каждом мгновении жизни, в каждой точке пространства и в каждом событии нашего мира.

Наиболее одаренные исследователи, будь то в научном поиске или в медитациях, всегда находятся на грани между определенным и бесконечным, между разумом и безумием. Гении всегда не от мира сего. Но именно там они черпают знания , продвигающие человечество. Про такие знания отец квантовой механики Шредингер говорил: «Перед вами сумасшедшая идея. Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть верной».

В Японии квантовую механику изучают с младших классов. И это замечательно. Хотя математический аппарат квантовой механики становится понятен только после серьезной подготовки, ее философские принципы доступны любому человеку, независимо от возраста и образования. Для понимания квантовой механики необходимо одновременно с понятийно-логическим мышлением обладать еще мышлением образным и интуитивным, способностью уловить неуловимое и неопределенное, а последним дети наделены сполна.

Несмотря на все успехи квантовой механики, у большинства взрослых физиков с чисто линейным мышлением она вызывает чувство смутной неудовлетворенности. Некий преподаватель вуза говорил своим студентам: «Квантовую механику понять невозможно. Но можно к ней привыкнуть». Одной логикой понять ее действительно сложно. Для этого надо уяснить, каким образом окружающий мир является и материей и духом одновременно, каким образом, подчиняясь физическим законам, он все же может быть изменен сознанием. Надо понять, что вы можете сформировать любое событие жизни, но выглядеть это будет вовсе не как чудо, подобное материализации из воздуха. Все произойдет по законам физики и логики, в соответствии с которыми, однако, этого не могло произойти.

Рационально и логически мыслящий человек скажет: «Я верю только в то, что вижу», а квантовая механика приводит к тому, чему учил Христос и другие великие Учителя: «Человек видит только то, во что верит». Это столкновение с Духом способен осмыслить не каждый материалист. Поэтому многие великие ученые были людьми духовными, склонными к мистическому учению. Основатель материалистической физики Ньютон, автор теории относительности Эйнштейн, отцы квантовой механики Шредингер, Бом, Гейзенберг, Бор и Оппенгеймер считали свои научные работы вполне совместимыми с мистическим пониманием. Все эти люди верили, что Вселенная материальна, но ее происхождение не может быть объяснено материальными причинами. Они ясно отдавали себе отчет, что открытые ими законы являются всего лишь воплощением законов более высокого порядка и только немного приближают нас к истине, большая часть которой по-прежнему не познана. «Я хочу знать, как Господь Бог устроил этот мир». (Эйнштейн.)

Интересно, что один из биографов Ньютона назвал его не великим ученым, а великим магом. Записи, оставшиеся после смерти Ньютона, включали:

А) научные материалы, объемом миллион слов;
б) алхимические изыскания и записи о божественном – 2 050 000 слов;

В) жизнеописание, письма, разное – 150 000 слов.
Алхимические и теологические изыскания Ньютона считались чудачествами великого ума. Только сейчас становятся понятными все грани его деятельности: от попыток создать единую религию до философии материи, которые он воспринимал как части целостной картины мира. Он считал, что физические и математические константы – это всего лишь вычленения из грандиозного божественного контекста.

Современная наука основана совсем не материалистами. Достижения Древней Греции, от которых пошла современная наука, были лишь слепком с науки древнеегипетской, а все знания Древнего Египта базировались на мистических традициях. Учитель Аристотеля Платон и великий математик Пифагор прошли многолетнее обучение у древнеегипетских и халдейских жрецов. Пифагор, чьи формулы мы сегодня изучаем в школе, был величайшим мистиком, рассказывающим о своих путешествиях в прошлые жизни . Он даже организовал религиозный орден верящих в перерождение.

2400 лет назад великий полководец Александр Македонский, находясь среди роскоши и несметных богатств завоеванной им Персии, писал великому ученому и философу Аристотелю: «Александр Аристотелю желает благополучия. Учитель, ты поступил неправильно, разгласив учение, предназначенное для передачи отдельным посвященным. Чем же мы будем отличаться от остальных, если эти знания станут всеобщим достоянием? Я хотел бы иметь превосходство над другими…» (Цит. по Синельникову.) Если распространения этих знаний боялся самый могущественный человек на Земле, значит, они имели серьезную практическую ценность.

Нас удивит и медицина. Гиппократ (460–370 год до н.э.), слывший чистым материалистом и утверждавший, что у болезни должна быть материальная причина, которую можно обнаружить, был служителем храмовых мистерий. Авиценна (980–1037), ибн Сина Абу Али Хуссейн ибн Абдаллах – медик, ученый, поэт и философ вторую половину своей жизни потратил на то, чтобы доказать бесполезность открытий, сделанных в первой. Но именно благодаря открытиям первой половины жизни он считается сегодня медицинским светилом.

Парацельс (1493–1541) – врач и естествоиспытатель, подвергший критическому перепросмотру идеи древней медицины, одним из первых начавший применять химические препараты при лечении, был учеником арабских магов и знатоком учений индийских браминов. Основатель современной астрономии (не путать с астрологией) Кеплер был известным оккультистом. «Божественная премудрость превращается во многие виды знания». (Максим проповедник.)

Конечно, Бог в понимании великих ученых, – это не могущественный старец, взирающий на нас с небес и потакающий нашим желаниям, и не суровый судья, карающий нас за грехи . Это слишком упрощенное понимание . Некоторые говорят мне: «Зачем ты употребляешь слово Бог? Это не современно. Надо говорить об измененных состояниях сознания, об Универсальном психическом поле Вселенной, Абсолютном творческом принципе или первичном Бессознательном». Но объяснить понимание Бога с позиций сегодняшних знаний так же невозможно, как невозможно было это сделать в давние времена. Как бы мы это ни называли, мы не сможем ничего добавить к тому, что было сказано до нас.

«Не имеющий никаких атрибутов, ни начала, ни конца, ни времени, ни пространства».

«Тот, который имеет миллионы лиц, но не может быть определен, который имеет миллионы имен, но не может быть назван».

«Весь мир, все энергии воплощают его бесконечного, вездесущего и всегда непостижимого».

«Существование несуществующего».
«Он не познается разумом. Как же его объяснить?»
«Изреченный Дао уже не Дао».
«Есть вещи, которые мы не можем знать, поэтому и невозможно узнать, что это за вещи».

Важен уровень понимания, а не то, какими словами Бога называть. Можно назвать его и так: «Суперпозиция – состояние, которое нельзя наблюдать, но из которого можно сформировать любое состояние материального мира».

Приблизиться к пониманию квантовой механики помогут парадоксы Зенона, которым более трех тысяч лет.

Ахилл должен догнать черепаху. Между ними сто метров. Он бежит в десять раз быстрее, чем она ползет. Когда Ахилл пробежит эти сто метров, черепаха уползет от прежнего места на десять метров, когда Ахилл преодолеет эти десять метров, черепаха уползет еще на метр. Когда Ахилл пробежит этот метр, черепаха уползет от него еще на десять сантиметров. Как бы быстро Ахилл не преодолевал оставшееся расстояние, черепаха будет уползать от него за это время на одну десятую часть пути. Следуя логике, Ахилл никогда не догонит черепаху. Второй парадокс. Лежит зерно, рядом куча из тысячи зерен. Одно зерно – это не куча, тысяча зерен – куча. Возьмем зерно из кучи и переложим к одному зернышку. Два зерна по-прежнему не куча, а 999 зерен – куча. Переложим еще одно зерно. И так далее. Необходимо точно определить момент, когда куча перестанет быть кучей.

В реальной жизни Ахилл, конечно же, обгонит черепаху, а куча перестанет быть кучей, но если пытаться детально проследить ход событий, то мы никогда не найдем точный и определенный момент, когда это происходит. Пока мы линейно отслеживаем реальность, она не меняет своего качества. Изменение происходит посредством квантового скачка в момент, который мы не можем отследить сознанием. К новому состоянию можно прийти только через состояние неопределенности.

Математики нашли формулу и рассчитали, что в нашем случае Ахилл догонит черепаху через 111, 111… метров. Ответом является бесконечная дробь, число, которое можно уточнять до бесконечности, но которое никогда не достигнет определенного и окончательного значения! Я разговаривал с физиком, который считал парадоксы Зенона примитивными. Он говорил, что решение очень простое. Если, мол, мы поставим себя в систему отсчета черепахи, то все станет просто и логично. Но вопрос в том, что мы решаем задачу в нашей системе отсчета, в нашей реальности. Здесь и необходимо решить ее. Ведь решая свои жизненные задачи, мы должны изменять собственную реальность.

Одна из гипотез современной физики гласит, что во Вселенной каждое мгновение реализуются все возможные варианты событий, но для нашего мира воплощается только одно событие. Бесконечное количество возможностей превращается в один реально произошедший вариант. Из таких мгновений создается линейная последовательность событий. И только воля и сознание наблюдателя ответственны за переход вероятностного состояния в определенное событие нашего мира. От состояния сознания зависит, какое именно событие материализуется. «По вере вашей да будет вам».

Квантовая теория применяется в самых разных сферах - от мобильных телефонов до физики элементарных частиц, но во многом до сих пор остается загадкой для ученых. Ее появление стало революцией в науке, даже Альберт Эйнштейн сомневался в ней и спорил с Нильсом Бором практически всю жизнь. В издательстве Corpus выходит книга итальянского физика Карло Ровелли «Семь этюдов по физике» , которую перевели более чем на 40 языков и в которой он рассказывает, как в XX веке открытия в физике изменили наши знания о Вселенной. «Теории и практики» публикуют отрывок.

Обычно говорят, что квантовая механика родилась точно в 1900 году, фактически ознаменовав наступление века напряженной мысли. Немецкий физик Макс Планк вычислил электрическое поле в горячем ящике в состоянии теплового равновесия. Для этого он прибегнул к трюку: представил, будто энергия поля распределена по «квантам», то есть сосредоточена в пакетах, порциях. Это ухищрение привело к результату, который прекрасно воспроизвел измерения (а значит, обязательно в какой-то степени был правильным), но расходился со всем, что тогда было известно. Считалось, что энергия изменяется непрерывно, и не было причин обращаться с ней так, словно она сложена из небольших кирпичиков. Вообразить энергию составленной из ограниченных пакетов было для Планка своеобразной вычислительной уловкой, и он сам не понял до конца причину ее эффективности. И снова Эйнштейн пять лет спустя осознал, что «пакеты энергии» реальны.

Эйнштейн показал, что свет состоит из порций - частиц света. Сегодня мы называем их фотонами. […]

К работе Эйнштейна коллеги поначалу отнеслись как к неуклюжей пробе пера исключительно одаренного юноши. Именно за эту работу он впоследствии получил Нобелевскую премию. Если Планк - отец теории, то Эйнштейн - родитель, воспитавший ее.

Однако, как любое дитя, теория затем пошла своим собственным путем, не распознанным самим Эйнштейном. Только датчанин Нильс Бор во втором и третьем десятилетиях XX века положил начало ее развитию. Именно Бор понял, что энергия электронов в атомах может принимать лишь определенные значения, как энергия света, и, самое главное, что электроны способны только «перескакивать» между одной атомной орбитой и другой с фиксированными энергиями, испуская или поглощая фотон при скачке. Это знаменитые «квантовые скачки». И именно в институте Бора в Копенгагене самые блестящие молодые умы века собрались вместе, чтобы изучить эти загадочные особенности поведения в мире атомов, попытаться привнести в них порядок и построить непротиворечивую теорию. В 1925 году уравнения теории наконец появились, заменив собой всю механику Ньютона. […]

Первым, кто написал уравнения новой теории, основываяcь на невообразимых идеях, был молодой немецкий гений - Вернер Гейзенберг.

«Уравнения квантовой механики остаются загадочными. Поскольку описывают не то, что происходит с физической системой, а только как физическая система влияет на другую физическую систему»

Гейзенберг предположил, что электроны существуют не всегда . А только тогда, когда кто-то или что-то наблюдает за ними - или, лучше сказать, когда они взаимодействуют с чем-то еще. Они материализуются на месте, с вычислимой вероятностью, когда с чем-либо сталкиваются. Квантовые скачки с одной орбиты на другую - единственный способ быть «реальными» в их распоряжении: электрон есть набор скачков от одного взаимодействия до другого. Когда ничто его не тревожит, он не находится ни в каком конкретном месте. Он вообще не в «месте».

Словно Бог не изобразил реальность четко прочерченной линией, а лишь наметил ее еле видным пунктиром.

В квантовой механике ни один объект не имеет определенного положения, за исключением случаев, когда он сталкивается лоб в лоб с чем-то еще. Чтобы описать его посередине между одним взаимодействием и другим, мы используем отвлеченную математическую формулу, которая не существует в реальном пространстве, только в абстрактном математическом. Но есть кое-что и похуже: эти основанные на взаимодействии скачки, которыми каждый объект перемещается из одного места в другое, происходят не предсказуемым образом, а по большому счету случайным. Невозможно предсказать, где электрон появится вновь, можно лишь вычислить вероятность , с которой он возникнет здесь или там. Вопрос вероятности ведет в самое сердце физики, где все, как прежде казалось, регулируется строгими законами, универсальными и неотвратимыми.

Считаете это нелепостью? Так думал и Эйнштейн. С одной стороны, он выдвинул кандидатуру Гейзенберга на соискание Нобелевской премии, признавая, что тот понял о мире нечто принципиально важное, тогда как с другой - не упускал ни единого случая, чтобы поворчать о том, что в утверждениях Гейзенберга не слишком-то много смысла.

Молодые львы копенгагенской группы были растеряны: как это возможно, чтобы Эйнштейн так думал? Их духовный отец, человек, который первым явил отвагу мыслить непомыслимое, теперь отступил и боялся этого нового прыжка в неизвестное, прыжка, им же самим и вызванного. Тот же Эйнштейн, показавший, что время не универсально и пространство искривлено, теперь говорил, что мир не может быть настолько странным.

Бор терпеливо объяснял новые идеи Эйнштейну. Эйнштейн выдвигал возражения. Он придумывал мысленные эксперименты, чтобы показать противоречивость новых идей. «Представьте себе ящик, наполненный светом, из которого вылетает один фотон…» - так начинается один из его знаменитых примеров, мысленный эксперимент над ящиком со светом. В конце концов Бор всегда умудрялся найти ответ, который опровергал возражения Эйнштейна. Их диалог продолжался годами - в виде лекций, писем, статей… […] В конце концов Эйнштейн признал, что эта теория - гигантский шаг вперед в нашем понимании мира, но остался убежден, что все не может быть настолько странным, как предполагается ею, - что «за» этой теорией должно быть следующее, более разумное объяснение.

Век спустя мы все на том же месте. Уравнения квантовой механики и их следствия применяются ежедневно в самых разных областях - физиками, инженерами, химиками и биологами. Они играют чрезвычайно важную роль во всех современных технологиях. Без квантовой механики не было бы никаких транзисторов. И все же эти уравнения остаются загадочными. Поскольку описывают не то, что происходит с физической системой, а только как физическая система влияет на другую физическую систему. […]

Когда Эйнштейн умер, его главный соперник Бор нашел для него слова трогательного восхищения. Когда через несколько лет умер и Бор, кто-то сделал фотографию доски в его кабинете. На ней рисунок. Ящик со светом из мысленного эксперимента Эйнштейна. До самого конца - стремление спорить с самим собой, чтобы понять больше. И до последнего - сомнение.

1 2 августа исполнилось 126 лет со дня рождения выдающегося физика, одного из «отцов» квантовой механики Эрвина Шредингера . Уже несколько десятилетий «уравнение Шредингера» – одно из базовых понятий атомной физики. Стоит заметить, что настоящую известность Шредингеру принесло совсем не уравнение, а придуманный им мысленный эксперимент с откровенно нефизическим названием «Кот Шредингера». Кот – макроскопический объект, который не может быть одновременно и живым и мертвым – олицетворял несогласие Шредингера с копенгагенской интерпретацией квантовой механики (и лично с Нильсом Бором).

Страницы биографии

Эрвин Шредингер родился в Вене; его отец – владелец фабрики по производству клеенки – был одновременно уважаемым ученым – любителем и занимал пост президента Венского ботанико-зоологического общества. Дедом Шредингера по линии матери был Александр Бауэр, известный химик.

Окончив в 1906 году престижную Академическую гимназию (ориентированную прежде всего на изучение латыни и греческого), Шредингер поступает в Венский университет. Биографы Шредингера замечают, что изучение древних языков, способствуя развитию логики и аналитических способностей, помогло Шредингеру легко освоить университетские курсы физики и математики. Владея латынью и древнегреческим, он читал великие произведения мировой литературы на языке оригинала, при этом его английский был практически свободным, и, кроме того, он владел французским, испанским и итальянским языками.

Его первые научные исследования относились к сфере экспериментальной физики. Так, в своей выпускной работе Шредингер изучал влияние влажности на электропроводность стекла, эбонита и янтаря. После окончания университета Шредингер год служит в армии, после чего начинает работать в alma mater в должности ассистента физического практикума. В 1913 году Шредингер занимается изучением радиоактивности атмосферы и атмосферного электричества. За эти исследования Австрийская Академия наук присудит ему спустя семь лет премию Хайтингера.

В 1921-ом Шредингер стал профессором теоретической физики в Цюрихском университете, где и создает прославившую его волновую механику. В 1927 г. Шредингер принимает предложение возглавить кафедру теоретической физики Берлинского университета (после ухода на пенсию руководившего кафедрой Макса Планка). Берлин 20-х годов был интеллектуальным центром мировой физики – статус, который он безвозвратно утратил после прихода к власти нацистов в 1933 году. Антисемитские законы, принятые нацистами, не затрагивали ни самого Шредингера, ни членов его семьи. Однако, он покидает Германию, формально связав отъезд из немецкой столицы с уходом в творческий отпуск. Впрочем, подоплека «творческого отпуска» профессора Шредингера для власти была очевидна. Сам же он комментировал свой отъезд предельно лаконично: «Я терпеть не могу, когда меня донимают политикой».

В октябре 1933 года Шредингер начинает работать в Оксфордском университете. В том же году ему и Полю Дираку присуждается Нобелевская премия по физике за 1933 год «в знак признания заслуг в разработке и развитии новых плодотворных формулировок атомной теории». За год до начала второй мировой войны Шредингер принимает предложение премьер-министра Ирландии переехать в Дублин. Де Валера – глава ирландского правительства, математик по образованию – организовывает в Дублине Институт высших исследований, и одним из первых его сотрудников становится нобелевский лауреат Эрвин Шредингер.

Дублин Шредингер покидает только в 1956 году. После вывода оккупационных войск из Австрии и заключения Государственного договора он возвращается в Вену, где ему предоставляется персональная должность профессора Венского университета. В 1957-ом он уходит в отставку и живет в своем доме в Тироле. Эрвин Шредингер умер 4 января 1961 года.

Волновая механика Эрвина Шредингера

Еще в 1913 году – Шредингер тогда изучал радиоактивность атмосферы Земли – журнал Philosophical Magazine опубликовал серию статей Нильса Бора «О строении атома и молекул». Именно в этих статьях была представлена теория водородоподобного атома, основанная на знаменитых «постулатах Бора». Согласно одному постулату, атом излучал энергию только при переходе между стационарными состояниями; согласно другому постулату, находившийся на стационарной орбите электрон энергию не излучал. Постулаты Бора противоречили основным положениям электродинамики Максвелла. Будучи убежденным сторонником классической физики, Шредингер весьма настороженно воспринял идеи Бора, заметив, в частности: «я не могу представить себе, что электрон прыгает как блоха».

Собственный путь в квантовой физике Шредингеру помог найти французский физик Луи де Бройль, в диссертации которого была в 1924 году впервые сформулирована идея волновой природы материи. Согласно этой идее, получившей высокую оценку самого Альберта Эйнштейна, каждый материальный объект можно охарактеризовать определенной длиной волны. В серии статей Шредингера, опубликованных в 1926 году, идеи де Бройля были использованы для разработки волновой механики, в основу которой было положено «уравнение Шредингера» – дифференциальное уравнение второго порядка, записанное для так называемой «волновой функции». Квантовые физики получили, таким образом, возможность решать интересующие их задачи на привычном для них языке дифференциальных уравнений. При этом в вопросе интерпретации волновой функции обозначились серьезные расхождения между Шредингером и Бором. Сторонник наглядности, Шредингер полагал, что волновая функция описывает волнообразное распространение отрицательного электрического заряда электрона. Позиция Бора и его сторонников была представлена Максом Борном с его статистической интерпретацией волновой функции. По Борну, квадрат модуля волновой функции определял вероятность того, что описываемая этой функцией микрочастица находится в данной точке пространства. Именно такой взгляд на волновую функцию стал частью так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики (напомним, что Нильс Бор жил и работал в Копенгагене). Копенгагенская интерпретация считала неотъемлемой частью квантовой механики понятия вероятности и индетерминизма и большинство физиков копенгагенская интерпретация вполне устраивала. Шредингер, однако, до конца своих дней оставался ее непримиримым противником.

Мысленный эксперимент, в котором «действующими лицами» являются микроскопические объекты (радиоактивные атомы) и вполне макроскопический объект – живой кот – Шредингер придумал, чтобы максимально наглядно продемонстрировать уязвимость копенгагенской интерпретации квантовой механики. Сам эксперимент Шредингер описал в статье, опубликованной в 1935 году журналом я «Naturwissenshaften». Суть мысленного эксперимента состоит в следующем. Пусть в закрытом ящике находится кот. Кроме него в ящике имеется некоторое количество радиоактивных ядер, а также сосуд, содержащий ядовитый газ. По условиям эксперимента атомное ядро в течение одного часа с вероятностью ½ распадается. Если распад произошел, то под действием излучения приводится в действие некий механизм, разбивающий сосуд. В этом случае кот вдыхает ядовитый газ и погибает. Если следовать позиции Нильса Бора и его сторонников, то, согласно квантовой механике, о ненаблюдаемом радиоактивном ядре невозможно сказать, распалось оно или нет. В ситуации рассматриваемого нами мысленного эксперимента отсюда следует, что – если ящик не открыт и на кота никто не смотрит – он одновременно и жив, и мертв. Появление кота – вне всякого сомнения, макроскопического объекта – это ключевая деталь мысленного эксперимента Эрвина Шредингера. Дело в том, что в отношении атомного ядра – являющегося микроскопическим объектом – Нильс Бор и его сторонники допускают возможность существования смешанного состояния (на языке квантовой механики – суперпозицию двух состояний ядра). Применительно же к кошке такое понятие явно нельзя применить поскольку состояния, промежуточного между жизнью и смертью, не существует. Из всего этого следует, что и атомное ядро должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся. Что, вообще говоря, противоречит тем утверждениям Нильса Бора (в отношении ненаблюдаемого ядра нельзя сказать, распалось оно или не распалось), против которых выступал Шредингер.