Многие древние духовные концепции – иллюзорность материи, создание реальности сознанием, глубинное единство мира, существование Абсолюта – всегда назывались мистическими. Потому что они считались принципиально недоказуемы.
С появлением квантовой механики, духовная картина мира начала обретать научную основу.
Квантово-полевая картина мира содержит целый ряд положений, которые ранее считались чистой мистикой. При этом, ключевые выводы квантовой механики многократно подтверждены различными экспериментами.
Эта статья расскажет, как именно мистическая картина мира обретает научную основу с помощью квантовой механики.
Свет – одновременно волна и частица
Все началось со света.
Две различные теории образования света были высказаны в XVII века почти одновременно Ньютоном и Гюйгенсом.
Ньютон предположил, что свет – это поток неких частиц, а Гюйгенс – что это волна в «мировом эфире».
Победила точка зрения Ньютона и почти на 200 лет стала общепринятой.
До тех пор, пока в 1803 году сэр Томас Юнг не провел первый в истории «квантовый эксперимент».
Правда, сам он, конечно, даже не подозревал, что его опыты сыграют ключевую роль в квантовой механике, которая возникнет только спустя более ста лет. Он просто был любознателен и изучал природу света.
Итак, он взял непрозрачную ширму, сделал в ней 2 прорези и направил на нее луч света. За ширмой Юнг поставил экран. Теория Ньютона говорила, что свет – это поток частиц. Поэтому Юнг рассчитывал увидеть на экране за ширмой 2 вертикальных световых полосы от пролетевших сквозь прорези частиц.
Эксперимент Томаса Юнга
Однако, к своему изумлению, он обнаружил на экране картину с множеством полосок. Словно через щели проходили световые волны, которые накладывались друг на друга («интерферировали»).
После этого опыта на сто с лишним лет вопрос о «природе света» был закрыт.
Опыт Юнга недвусмысленно говорил: свет – это волна!
Тем не менее, в середине XIX века было открыто явление «фотоэффекта». Фотоэффект – это выбивание светом электронов с поверхности некоторых материалов.
Именно этот эффект, кстати, лежит в основе работы солнечных батарей.
В начале XX века Эйнштейн объяснил, почему именно отдельные электроны выбиваются светом. Потому что свет также состоит из отдельных частиц – фотонов. Эти фотоны, словно бильярдные шары, вышибают электроны со своих мест.
Это объяснение впоследствии было многократно подтверждено экспериментально. И опять вопрос о «природе света» был закрыт. Свет состоит из частиц – «фотонов»!
Теперь полученный ранее Юнгом результат с интерференционными полосами, подтверждающий «волновую» природу света, приобрел совершенно новое значение.
Объяснения Эйнштейна и Юнга были абсолютно надежно подтверждены экспериментально. И… при этом оказались совершенно противоположны.
• Свет – это волна! – утверждал один эксперимент.
• Свет – это частица! – настаивал другой.
Квантово-волновой дуализм
Каким-то непостижимым образом свет одновременно проявлял свойства и частицы, и волны одновременно. Это явление получило название «квантово-волновой дуализм». Оно полностью противоречило здравому смыслу и буквально взорвало научный мир.
Однако, возможно, что так себя ведет только свет? Ведь свет – действительно совершенно уникальная субстанция, у которой нет массы и заряда, но имеется энергия.
«Объективной реальности» не существует
В 1924 году Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что не только свет обладает квантово-волновым дуализмом.
Он предположил, что любая элементарная частица (электрон, протон, и т. д.) обладает свойствами как волны, так и частицы. Таким образом, квантово-волновой дуализм – это общее свойство всей материи.
Эту теорию удалось экспериментально подтвердить Клауссу Йонссону в 1961 году. Он заменил в опыте Юнга поток света на поток электронов из электронной пушки… и получил ту же самую картину с полосами на экране! Результат опыта подтвердил, что электрон тоже ведет себя как волна.
А ведь электрон обладает и массой, и зарядом. Электрон – одна из составляющих атома. Атомы образуют молекулы, а молекулы – это те кирпичики, из которых строятся вполне осязаемые твердые тела.
Дальнейшие эксперименты показали, что де Бройль был прав.
Не только электрон, а все элементарные частицы демонстрировали свою волновую природу.
Это выглядит очень странно. Возникло предположение: может быть, электрон – не волна? Может быть, множество электронов просто движется волной?
Подтвердить или опровергнуть это утверждение помог опыт, в котором электроны выпускались поодиночке. Ведь отдельный электрон никак не сможет пройти одновременно в обе щели, чтобы интерферировать с самим собой!
Оказалось, что для электрона это возможно. Впервые опыт с выпусканием электронов через две щели «поодиночке» был проведен Акиро Тономурой из Токийского университета в 1989 году. На экране вновь появилась все та же знакомая картина с полосами. Единственное объяснение этому – электрон одновременно проходит в обе щели, интерферируя сам с собой.
Впрочем, физики и не сомневались в результатах этого опыта. И задолго до окончательного экспериментального подтверждения, был разработан математический аппарат, который описывает происходящее.
Эксперимент с одиночным электроном
В соответствии с этим описанием, электрон до момента наблюдения над ним, не существует как материальный объект. Он находится в так называемом состоянии «суперпозиции».
«Состояние суперпозиции» означает, что электрон существует в виде «облака вероятностей».