Квантовая механика и парадоксы сознания

Вы еще не поняли?

Еще раз: электроны-то запускали через две щели по одному! Это значит, что один электрон пролетал через обе щели сразу, после каждый щели образовывалось два фронта волны, которые и интерферировали между собой.

Бузу трешь! – как сказал бы дед Щукарь из бессмертного романа Шолохова. (Шутка.)

Но все-таки… Как один электрон одновременно мог пролететь через две щели? Как одну табуретку можно одновременно привезти на девятый этаж сразу на двух лифтах?

Естественно, у физиков возникла идея: а если закрыть одну щель, будет образовываться интерференционная картинка? Закрыли. Не образовывалась. Просто на экране напротив открытой щели, куда пролетали электроны, накапливалась жирная полоса засветки.

А если мы поставим детектор за щелью, чтобы подсмотреть, в какую же из них пролетел электрон на самом деле? Так и сделали. После чего «самое дело» изменилось. Реальность изменилась: интерференционная картинка образовываться перестала. Неужели само по себе наблюдение меняло реальность?

Нет, конечно, с облегчением вздохнули физики! Просто для того, чтобы крошку-электрончик пронаблюдать, его надо как-то засечь, например, облучить квантами. Но это уже физическое воздействие! Оно и меняет картину, превращая электрон как волну, в электрон как частицу. И волновая картинка на экране пропадает.

Фу-ух! Пока что от мистики с наблюдателем, влияющим на вселенную одним фактом наблюдения, удалось избавиться. Но ненадолго.

Ведь оставался необъясненным еще один удивительный момент, когда детектор, установленный только возле одной из щелей, НЕ регистрировал пролетевший в эту щель электрон, то есть электрон пролетал в другую щель, интерференционная картинка пропадала тоже! Но ведь электрон в этом случае не обстреливался детектирующими фотонами, поскольку на второй щели, куда он юркнул, детектора не было! Иными словами, сам факт регистрации как-то превращал электрон-волну в электрон-частицу, словно бы электронное облачко знало, что там, за щелевым экраном, его секут, и потому непредсказуемый волк заранее превращался в послушную овечку. Но как он узнал, что его будут детектировать?

На этот хитрый вопрос ответ нашелся быстро: да никак не узнал! Электронное облако ведь пролетает через две щели одновременно! И поскольку на часть этого облака возле одной щели воздействовали детектирующие фотоны, они и схлопывали волновую функцию, превращая волну в частицу, которая с вероятностью 1/2 проявляла себя или пролетом через правую щель (регистрируем пролет) или пролетом через левую щель (не регистрируем пролет на этой щели). Вот и все!

Глава 3

Неопределенность как принцип

Забегая вперед, хочу сказать, что раз уж речь зашла о корпускулярно-волновом дуализме… Мы привыкли, что квантовые явления при всей их парадоксальности и волнующей таинственности, а также полной непредставимости для человеческого сознания, все-таки нас с вами не касаются. Все эти мутные дела происходят где-то там, в микромире, куда пальцем не долезешь. А нам тут бояться нечего! Электроны, фотоны, протоны – это мельчайшие неделимые частицы вещества, а мы, приличные люди, начинаемся где-то на уровне молекул. Как минимум!

Ну, что ж, атомы и молекулы по сравнению с тем же электроном и вправду настоящие гиганты! Самый маленький атом – атом водорода. Я не буду писать, во сколько раз объем атома больше объема электрона, поскольку гигантские цифры не воспринимаются мозгом. Мозгом воспринимается картинка. И я ее сейчас вербально нарисую: если электрон увеличить до размеров макового зерна (ядро атома при этом вырастет до 4 мм), сам атом увеличится до 400 метров в диаметре! Именно таким будет диаметр электронной орбиты. Можете сами теперь подсчитать объем шара диаметром в 400 м и объем макового зерна, после чего поделить первое на второе. Вот во сколько раз атом больше электрона.

И это самый маленький атом. А если взять атом побольше, например углерод, да сложить 60 атомов углерода, чтобы получить молекулу фуллерена, напоминающую футбольный мяч из атомов, то можно представить себе объем этого сооружения, совершенно гигантского в сравнении с точечкой электрона!

Молекулярный мяч – это уже точно самое настоящее вещество. Объект, а не процесс. Вовсе не волна, не правда ли?.. Так вот, опыт, проведенный с фуллеренами, показал: они тоже волны. Если вас это мало удивило, потому что вы – человек крепкий, уточню, что двухщелевой опыт с фуллеренами показал: они дают на экране интерференционную картину, а это значит, что один такой «мяч» пролетает через две щели одновременно!

– Как такое возможно? – Спросите вы.

А я отвечу:

– Возможно и не такое!

В 2019 году в Венском университете был проведен двухщелевой эксперимент с огромной молекулой грамицидина, состоящей из 15 аминокислот. Аминокислоты содержат от 10 до 50 молекул. Если взять в среднем, то получим четыре с лишним сотни атомов.

(Может возникнуть вопрос: если электронами можно управлять с помощью электромагнитного поля, пуляя их из электронной пушки, то как пулять и с помощью чего управлять электронейтральными молекулами? Тут приходится изощряться! Тонким слоем грамицидина был покрыт краешек быстро вращающегося диска из графита. Затем край диска обстреливали сверхкороткими лазерными импульсами, вышибая молекулы грамицидина, которые потом подхватывались струей аргона и разгонялись до скорости в полкилометра в секунду. С этой скоростью молекулы и летели в мишень. Опыт показал, что длина волны грамицидина составляет 350 фемтометров, то есть 350 ? 10

м.)

Но и это еще не все! В том же самом году, в том же университете провели аналогичный опыт с гигантской молекулой, состоявшей из почти 2000 атомов! И она тоже предсказуемо оказалась волной.