Все записи
06:59  /  9.12.10

1278просмотров

Может ли электрон пройти сразу в две двери

Знаменитый австрийский физик Эрвин Шредингер был истинным сыном легкомысленной Вены. Обессмертившее его имя уравнение, легшее в основание квантовой механики, он написал в своем номере на лыжном курорте, созерцая прекрасное обнаженное тело своей любовницы. И он же позже привлек кота, чтобы проиллюстрировать один парадокс, из этого уравнения следовавший

+T -
Поделиться:

 Ты знаешь, Петя, я полюбил науку,

Теперь такое злое время на дворе;

Страна уже не та, а скорость звука

Все та же, что при батюшке царе...  

(Т. Шаов)

Знаменитый австрийский физик Эрвин Шредингер был истинным сыном легкомысленной Вены. Обессмертившее его имя уравнение, легшее в основание квантовой механики, он написал в своем номере на лыжном курорте, созерцая прекрасное обнаженное тело своей любовницы. И он же позже привлек кота, чтобы проиллюстрировать один парадокс, из этого уравнения следовавший. Так появился на исторической или, лучше сказать, культурной сцене Шредингеровский кот, который то ли жив, то ли мертв...

Но все по порядку. Шредингеровский кот был и остается, конечно, существом воображаемым, призванным, так сказать, проиллюстрировать идею. А идея возникла из одного вполне реального эксперимента, поставленного в начале 20х годов Дэвиссоном и Джермером. Вопрос, на который эксперимент сей был призван ответить, казался легкомысленным, как вышеупомянутый Шредингер: можно ли одновременно пройти в две двери? Ну нам, это, ясное дело, не по плечу, а вот электрон, оказывается, это может сделать. Краткое описание эксперимента таково: перед заслонкой с двумя щелями ("дверьми") стоит горячая проволочка, испускающая электроны. Поток их можно регулировать и добиться того, чтобы испускались они по одному. С другой стороны заслонки находится фотопластинка, на которой отпечатываются удары электронов.  Получившаяся по прошествию времени (т.е. после многих ударов)картинка напоминала фотографию в газете: она состояла из точек. Это не удивительно, т.к. электрон есть маленькая частица и, естественно, след от удара выглядит на фотографической пластинке, как точка. Удивительным  было расположение точек. При взгляде издалека (так, что точки слились в сплошную картинку), картинка выглядела как серия тонких чередующихся полос. Картинка также радикально менялась, когда ону из щелей закрывали. Такое бывает при диффракции света (в этом каждый может убедиться, посмотрев сквозь прищуренные ресницы ночью на далекий фонарь, - увидите длинные лучи, распадающиеся на светлые и темные линии).  Но ведь явления диффракции и интерференции свойственны волнам? У света это так же, как и у волн на воде, где две волны, набегая друг на друга, то друг друга тушат, то усиливают. Кроме того, волны это  - непрерывное движение, а вышеупомянутая картинка получалась даже тогда, когда электроны испускали по одному, с заметными интервалами.

Эксперимент Дэвиссона-Джермера есть наглядная иллюстрация того, что теперь называется корпускулярно-волновым дуализмом. Читатель, наверное, слышал, что про элементарные частицы говорят, что они и частицы и волны одновременно. Но что же там волнуется, что же там колеблется, в этих волнах?  Уравнение легкомысленного Шредингера, вдохновленное формами его прекрасной подруги, содержит ответ на этот вопрос. Ответ настолько неожиданный, что многие его до сих пор за ответ не принимают. То есть уравнением пользуются, что называется, в хвост и в гриву, но при этом приговаривают, что нужно его как то интерпретировать. А буквально говорит оно следующее. В описанном опыте  один электрон проходит сразу через обе двери. Не переставая оставаться практически точечным объектом, он присутствует везде одновременно, но в разной степени! Буквальный смысл уравнения (что оно работает, сомнений нет, проверено миллиарды раз) в том, что волны эти есть волны бытия. Не нужно ничего интерпретировать, если принять, как факт, что между «быть» и «не быть» существует непрерывная серия градаций.

Выглядит, конечно, дико. И Шредингер, может быть потому, что несколько испугался своего открытия, а может, чтобы просто пошалить, вытащил на сцену Кота. Рассуждал он так: электрон может быть и может быть в двух местах одновременно, но кот не может быть то живым, то мертвым! Поставим же эксперимент (мысленный, мучить живых котов гуманный венец не предлагал): поставим рядом два атома А и Б, так, чтобы электрон мог скакать из одного в другой и сделаем так (технические подробности опускаю, как скучные), чтобы если электрон находится в А в кота стрелял пистолет, а когда в Б, ничего бы не было. Как мы уже выучили, электрон может быть в А и Б одновременно до некоторой степени, значит ли это, что и кот может быть и жив и мертв одновременно? Здравый смысл говорит, что нет. Так в чем же дело, где кончается квантовая механика?

Продолжение следует. 

 

Продолжение следует.

 

Комментировать Всего 24 комментария
Если представить частицу как облачко (распределение вероятности), то никакого парадокса нет - облако может пролегать через две двери одновременно

Облачко не подойдет по многим причинам.

1. Волновая функция комплексна, а представляя электрон как облачко, вы берете только модуль, а значит, пренебрегаете этим фактом. Вот и не будет всех волновых эффектов.

2. Из многих экспериментов мы знаем, как электроны взаимодействуют друг с другом: они делают это, как точечные частицы. 

Маленькая загвоздка в том, что облако проходит в каждую дверь целиком. )))

кот может быть и жив и мертв одновременно? Здравый смысл говорит, что нет.

Здравый смысл - порождение наблюдаемой картины мира. А наблюдаем мы только одно состояние одновременно - или жив, или мертв.

Ничего не поняла, но очень понравилось ! :-)))

Просто, мы можем наблюдать лишь одно из состояний и только оно для нас становится "реальным". Но на деле их два. Мы можем это доказать, но не можем "схватить" оба одновременно.

(глубоко задумывается, а стоит ли так нагло высказывать свое мнение в вопросах, в которых ты полный профан??)

Конечно стОит! Иначе бы сильно отличился от всех остальных :-))))

Этого в стаде не людят - за это бьют копытами !!!

и горячее сердце!

обсуждали же уже - кристальной души человек :-)))

и горячее сердце!

Не уверен. Думаю, Иоанн Богослов был бы не особо мной доволен.

кристальной души человек

Сравнение души с хрусталем - тема скользкая. Как минимум в голову приходит:

"Вино, что в хрустале горит, - покровом слез Едва прикрытая кровавая пучина."

Для милых дам, для милых дам я резов так не по годам и все на свете я отдам для милых дам!

Анекдот, почти в тему:

Идет математик-теоретик по улице. На заборе слово написано. Читает вслух:

- икс, игрек, и краткое... м-да, икс, игрек, и краткое... какая странное формула,... и краткое, игрек, икс.... так не бывает!... иск, игрек, и краткое...

А -  х****ня какая-то!

Всегда кипел, бурлил и пенился

Народный дух и, мстя беде,

Он имя фаллоса и пениса

Чертил воинственно везде.

И. Губерман

Подходит мужик к ларьку "Пиво Воды"

- Дайте пива

- Нет пива

-Дайте воды

- Нет воды

-Ну что же такое, написано "Пиво Воды",. а нет ни пива, ни воды.

- Гражданин, у меня знаете, что на сарае написано? А я там дрова держу.

Алексей, у меня с Вами складываются отношения еще более интимные, чем с Самвелом - с ним мы говорим в основном про жопу :-)...

Я тут несколько продолжил свою историю,  следуя вашим указаниям. Посмотрите, если найдется минутка.

Для Вас - даже час найдется! Но даже часа (и жизни) мне не хватит, чтобы понять, о чем речь. Но опять очень понравилось.

Кстати, это был не намек. Это была единственная контрибуцию в научную беседу, возникшая у меня в мозгу :-)))

Позвольте, совет. Публикуйте свои "Продолжения" отдельными постами, в сверху встяаляйте линк на предыдйщие статьи. Иначе, я думаю, эта история не будет больше попадать наверх, то есть ее не увидит никто, кроме подписавшихся на комментарии или тех, кому Вы лично отвечаете.

Про квантование, если позволите, переведу разговор в эзотерический ракурс. Со ссылкой, насколько я понимаю. примерно на то, что Вы рассказываете, есть теоритя, что какждый из нас существует в бесконечном числе параллельных измерений. Поэтому можно создать иделаьного себя, совершив квантовый скачок в то измерение, где ты сам сейчас проживаешь ту ипостась, в которой в своем нынешнем измерении стремишься.

Я как раз сейчас слушаю этот материал - он сделан человеком, у которого я когда-то училась медитации и т.д.

Я смогу Вас втянуть в такой разговор, если вынесу его на поверхность? Выступите свидетелем по делу о возможной жизни каждого из нас в сосуществующих параллельных мирах?

Дорогая Лена,

Во первых, спасибо за совет. Я человек здесь новый и во всех премудростях еще не разобрался, но послав это, как "редактировать" понял, что что то не то.

О параллельных мирах я и сам хотел написать в продолжении, но вы смело можете втянуть меня в дискуссию. Это одна из интерпретации квантовой механики, принадлежащая Эверетту. На мой взгляд, все эти интерпретации не нужны, об этом я и пытаюсь рассказать (еще не кончил). Ненужность "параллельных миров" не означает, что все устроено менее интересно. На мой взгляд, все устроено захватывающе интересно.

Про ненужность с удовольствием почитаю.

Меня интересуют прикладные аспекты - можно ли улучшить себя проассоциировав себя с сами собой в параллельном мире. К этому призывает тот самый "гуру", который уже made a lot os sense в моей жизни - его программы можно дослушать до конца, от них не хочется спать и он дает практические советы. Именами типа Эверетта во вступлении тоже небрежно бросается, так что удет ужасно интересно послушать Ваши соображения!

Алексей, мы тут не путаем уравнение Шредингера с Копенгагенской интерпретацией?

Нет, не путаем. Уравнение Шредингера описывает этот опыт и многие другие тоже. А Копенгаген (и другие) как раз хочет еще что то к уравнению добавить, какую то интерпретацию. А я говорю, что не нужно интерпретировать, нужно брать то, что дают. 

Уравнение Шредингера - обычный дифур. Ничего не означает оно само по себе, и не описывает оно ничего без интерпретации. Как будто, Алексей, не знаете про визит Гейзенберга к Гильберту.

Согласен, согласен.