Как понять поведение электрона
Хочу рассказать вам об одной из самых красивых идей. Это физический эксперимент, и он красив, потому что одним элегантным движением он расширяет наше сознание, заставляя нас понять, что объекты могут вести себя таким образом, который нам и представить сложно. Но что примечательно, его можно рассчитать. Он прекрасен, потому что ставит под сомнение основополагающие принципы логики, на которых мы построили наше понимание мира. Прекрасен, потому что обманчиво прост для понимания, но его последствия пугают. Будем надеяться, ваша картина мира будет разрушена. Дальше — текст от первого лица рассказчика с Wired.
Это было одиннадцать лет назад. Я был первокурсником колледжа, сидел в физической лаборатории, выключив свет, и смотрел на пустой экран компьютера. На фоне играли хиты 80-х.
Итак, что мне было дано. На столе передо мной была коробка с двумя тонкими щелевидными отверстиями на одном конце. Мы стреляем частицами в эту коробку через щели. Я проводил эксперимент с фотонами, частицами света, но можно проводить его и с электронами, да и, в принципе, с чем угодно. Это мог быть даже мяч из 60 атомов углерода, который будет огромным по сравнению с электронами. Для удобства я буду называть объекты эксперимента электронами, но имейте в виду, что это может быть любой материал, который разбивается на части.
На другом конце коробки — ПЗС-камера, которая делает снимок, когда что-то попадает в нее. Каждый раз, когда частица проходит через коробку, я вижу, как соответствующая точка загорается на экране моего компьютера.
Двойная щель
Для пущей осторожности мы настроили эксперимент так, что в любой момент времени внутри коробки может быть только одна частица. Представьте, что очень крошечный мячик забрасывается в коробку. Музыка играет, мы сидим и ждем.
Что бы вы ожидали увидеть на другом конце коробки? Если электроны ведут себя как волны, вы увидите яркие и темные полосы, словно рябь в резервуаре с водой. Это происходит, потому что волны интерферируют друг с другом, гасятся, когда пик одной встречается с другой волной, и усиливаются, когда пики выстраиваются в линию.
Дифракция
Но электроны — не волны, это цельные куски. Я знаю это, потому что вижу, как они прибывают на экран по одиночке и бьют в одно место, словно капли дождя по асфальту. И если электроны — это цельные куски, вы увидите только их нагромождение за щелью и нигде больше. Короче, вы ожидаете, что они будут вести себя как мячи.
Дифракция
И правда, если вы проводите эксперимент только с одной открытой щелью, они ведут себя подобно мячикам, попадая в строгую полосу позади открытой щели. Разумно предположить, что когда мы откроем обе щели, мы увидим две полосы — соответственно каждой щели.
Двойная щель
Что делают электроны?
Посмотрите сами. На этом видео, сделанном учеными Hitachi в 1989 году, вы можете видеть, что творят электроны. Видео ускорено в 30 раз.
Нужно время, чтобы понять, насколько это странно. Так или иначе, электроны создали эту интерференционную картину из светлых и темных полос. Но они отправлялись по одному, так как же они могли интерферировать друг с другом? Если вы представите электрон в виде крошечного мячика, вам придется сделать вывод, что электрон, проходящий через одну щель, проскальзывает и через другую. Он выбирает оба пути и интерферирует сам с собой. Полная нелепица.
Давайте вернемся назад и попытаемся собрать воедино все данные. Рождается очевидный вопрос, который нужно задать. Подумайте об электроне, который попал на экран. Через какую щель он прошел?
Через левую?
Нет. Потому что когда вы прикрываете правую щель, полосатая картина исчезает и вы остаетесь со скучной одной полоской.
Через правую?
Нет. По той же причине, что и выше. Если закрыть левую щель, вы снова получите скучную полоску.
Через обе?
Нет. Потому что если бы это было правдой, мы ожидали бы увидеть, как электрон делится на две части, и один электрон (или его половина) проходит через каждую щель. Но если вы поместите детекторы на щелях, вы обнаружите, что этого не происходит. Вы всегда будете видеть только один электрон одновременно. Он никогда не распадается на две части.
Вообще нигде не проходит?
Нет. Конечно нет, что за глупости. Если вы прикроете обе щели, ничего не произойдет.
В этот момент вы начинаете думать, что все это становится немного смешным. Почему мы не можем просто проследить за проклятым электроном и узнать, через какую щель он проходит? Проблема в том, что смотреть на что-либо означает подсвечивать его, а если подсветить электрон, это означает столкнуть его с фотоном. Если вы крошечный электрон, такой удар собьет вас с пути.
Но вот погодите. Может быть, если сделать удар очень и очень мягкий, вы не потревожите электрон? Незадача в том, что если вы сделаете свет более нежным (ниже импульсом), вы сделаете его более рассеянным (увеличите длину волны) и в конечном итоге не сможете сказать, через какую щель прошел электрон.
Это тупик. Любая схема, которую вы можете придумать для определения маршрута электрона, уничтожит интерференционную картину.
Подводя итог, мы пришли к полосатому узору, который создается одной частицей. Но если вы пытаетесь выяснить, как именно частица оказывается на стене, вы приходите к выводу, что она не выбирает левый маршрут, не выбирает правый маршрут, не выбирает оба пути и не отказывается от обоих. Как отметил профессор Массачусетского технологического института Аллан Адамс, это в значительной степени исчерпывает все логические возможности.
Электрон не похож на волну, поскольку, в отличие от волны, попадает на экран в одной точке. Электрон не похож на мячик, поскольку если вы бросите его через двойную щель, он интерферирует и образует узор из полос. Нет никакой аналогии, которая поможет вам понять, что такое электрон. Это долбаная магия.
Как говорил на своих лекциях по квантмеху Аллан Адамс:
Эти электроны делают что-то, о чем мы никогда не думали прежде, о чем никогда не мечтали, о чем даже слов подходящих в языке нет.
Получается, что эмпирические электроны обладают способом передвижения и существования, который отличается от всего, к чему мы привыкли. Как и молекулы. И бактерии. Эти объекты просто сложно обнаружить. Физики придумали название такой модели бытия. Мы называем ее суперпозицией.
Иногда полезно думать об электроне как о частице, иногда полезно думать о нем как о волне. Но это всего лишь удобно для нашей речи, и оба способа именования неполные. Электрон — не волна и не частица. Электрон — это электрон. То же самое касается фотона, атома, мячика или гигантской молекулы, что там у вас было. Чем крупнее объект, тем сложнее увидеть эти полосы.
Вернер Гейзенберг, один из создателей квантовой механики, хорошо это понял. В 1930 году он написал:
Решение проблемы в том, что две ментальные картины, которые формирует у нас эксперимент — одна с частицей и одна с волной — обе неполны и обладают только приближенными аналогиями, которые являются точными только в определенных случаях. Кажущаяся двойственность возникает только из-за ограничений нашего языка.
Как учил Гейзенберг и другие, хотя язык подводит нас, мы можем придумать правила, которые точно объяснят, как крошечные вещицы ведут себя. Эти правила и есть квантовая механика. Используя эти правила, физики могут бросаться сложными фразами типа «волновая функция электрона находится в суперпозиции и проходит через левую и правую щели». Эти предложения крайне точно объясняются математическими выражениями, и на их основе делаются самые точные эксперименты. Не хватает только целостной картины, которую вы можете сложить у себя в голове и которая объяснит, какой путь выбирает электрон. Более того, мы практически уверены, что такая картина никогда не сложится.
Нет ничего удивительного в том, что наши обезьяньи мозги, которые развивались, бросая копья и камни средних размеров, не могут визуализировать поведение очень маленьких вещей. Но что еще больше удивляет, что даже при том, что мы не можем представить себе этот квантовый мир, нам удалось выработать правила игры.
http://hi-news.ru/science/kak-ponyat-povedenie-elektrona.html
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Богатый органическими веществами газ у сверхновых

Большая часть лунной воды химически связана

Далёкие чёрные дыры, разрывающие звёзды

Далёкие экзопланеты могут скрывать воду

Как обнаружить скрытое ядерное оружие на орбите

Квазары добавляют загадочности в космическую историю

Масштабные оползни на ледяном Плутоне

Миры вечного дня и бесконечной ночи

Могут ли постоянные магниты защитить астронавтов

Молодая газовая планета-гигант Бета Пик B

Облака формируют недра самых распространенных планет

Обнаружена экзопланета типа тёплый Юпитер

Обнаружение сахара в межзвездном пространстве

Пятое измерение настраивает резонанс темной материи

Разгадка загадки таинственного сверхпроводящего материала

Робот, определяющий бактерии на ощупь

Сверхмассивные черные дыры не так уж и массивны

Скрытые популяции внутри слияний черных дыр

Столкновения черных дыр подчиняются энтропии

Темная энергия меняет свой знак

Выдвижные герметичные туннели для миссий на Марсе

Глубинное государство блокирует правду об НЛО

Двойная система, где обе звезды взорвались как сверхновые

Доктор Фил разоблачает стратегию ЦРУ

Инопланетные сигналы скрываются на другом радиоканале

Крошечные опасные космические обломки

Лего представляет набор Секретные материалы

Медведь забрался на вершину телефонного столба

Мини-луны объясняют состав метеоритов

Нам десятилетиями лгали об НЛО

Неизвестную органику обнаружили на Титане и Плутоне

НЛО на Луне или ошибка техники

Обнаружили редкую планету типа супер-Юпитер

Пару экзолун нашли у коричневого карлика

Разгадка давней солнечной тайны

Розуэлл действительно оказался крушением НЛО

Сахар может переписать историю происхождения жизни

Секретная программа стоимостью $1 триллион

Телеведущий изучал секретные файлы об НЛО

Что было перед публикацией файлов об НЛО

Доктору Филу поручили изучить документы об НЛО

Древнегреческая статуя, держащая в руках ноутбук

Загадочный диск Небры

Инопланетное присутствие на Луне скрыто от нас

Инопланетяне могут скрываться на Земле

Информаторов об НЛО освободили от неразглашений

Набор 'Секретные материалы. Офис Малдера'

Не выбрасывайте свой уфологический архив

Новая глава для человечества

Ноутбуки использовали еще древние греки

Официальный набор LEGO Секретные материалы

Последняя порция данных об НЛО не даёт ничего

Правительственный центр информации об НЛО

Приближающиеся звуки искажают восприятие времени

Призыв астронома к финансированию исследований НЛО

Пыль происходит от неопознанных околоземных астероидов

Скрывать файлы НЛО - показное попустительство

Смартфон обнаружен на картине 350-летней давности

Существуют тысячи изобретений, которые скрыты

Уфостолица Шотландии - место с ростом цен на жилье

Астероид, убивший динозавров, оказался редкостью

Важные доказательства про инопланетян скрываются

Выпустили набор по сериалу 'Секретные материалы'

Доктор Фил о файлах, касающихся НЛО

Документы свидетельствуют о сокрытии информации

Есть ли у раскрытия информации об НЛО проблема

Загадочное дерево появилось на популярном пляже

Когда энергосистема отключается

Количество наблюдений НЛО в Великобритании уменьшается

Крайний срок для раскрытия информации об НЛО

Новая глава в истории человеческой цивилизации

Опубликован отчет AARO о НЛО за 2025 фингод

Скончался президент общества по НЛО в Шаг-Харборе

Соглашения о неразглашении НЛО отменили

Сферический НЛО, снятый над горами Мексики

Трамп разрешил экс-госслужащим рассекретить НЛО

Трамп скрывает самые важные секреты

У США есть технология телепортации

Умер свидетель инцидента с НЛО в Шаг-Харборе

Чего мы действительно хотим от Трампа - инопланетянина

Вера в научные теории заговора

Внеземная жизнь и особенности океанических миров

Дейтерий в кометах рассказывает интересные истории

Десятки пылевых вихрей в долине Марса

Межзвездная комета проливает свет на полдень Вселенной

Невероятная система у коричневого карлика

Новые подсказки о происхождении межзвездной кометы

Новый комплекс поможет в поисках внеземной жизни

Обнаружены расхождения в каталогах лунных кратеров

Охота на призраков и крушение НЛО

Пентагон скрывает данные о визите инопланетян

Разгорелись споры о высадке на Луну

Самые большие из известных планет-гигантов

Слияния галактик не всегда очевидны

Телевизоры LG будут официально подслушивать хозяев

Тревожные предсказания на следующие четыре года

Ученые нашли портал в пятое измерение

Черная дыра как окно в раннюю Вселенную

Чрезвычайно редкое мега-слияние галактик

Япония испытала систему планетарной защиты

Увеличение губ филлером. Как сделать процедуру безопасной и получить естественный результат

Чем цанговые фитинги отличаются от резьбовых, компрессионных и пресс-соединений

Спортивные медали на заказ. Эксклюзивный символ победы и достижений

Грузовики Foton категории B. Обзор линейки S35 у дилера 'Фотон-Восток'

Ветер на горячих Юпитерах выявил магнитные поля

Длительная радиовспышка от черной дыры

Жутковатые облака зависли над Хобартом

Изучение излучения Хокинга от черных дыр

Как расширить поиски темной материи

Крупный прорыв в поисках инопланетян

Метеорит с Марса пробил крышу дома

Может ли этот астероид быть фрагментом Луны

Мозговые импланты вернули подвижность рук

На периферии уфологических тем

Напрямую рассмотрели третью планету у Беты Живописца

Одежда, которая сама надевается на человека

Одна встреча оставила меня в недоумении

Правительство попросило меня возглавить совет по НЛО

Реальные истории о привидениях в Новом Орлеане

У советников Трампа по НЛО есть объяснения

Ученые объясняют загадочные светящиеся шары

Фестиваль НЛО в Кексбурге подарил впечатления

Что стоит за созданием нового органа по поиску НЛО

Эффект закручивания пространства-времени

Анализ лавин на астероиде Веста

Близлежащая суперземля может быть обитаема

Гигантская планета пережила гибель своей звезды

Земные микробы способны выживать на Марсе

Катастрофические столкновения в космосе

Комета с другой звезды имеет аномальный состав

Обьект, который является молодой красной точкой

Отслеживание недостающих атмосфер у экзопланет

Планы по созданию лунной базы обретают форму

Повышение эффективности поиска обитаемых миров

Приборы для посадочного аппарата на Энцелад

Пылевые бури на Марсе создают электрозаряды

Радикальный пересмотр концепции Вселенной

Секреты ледяной оболочки Европы раскрыты

Странный 'промежуточный' небесный объект

Телескоп обнаружил экзопланету новым способом

Тонны космического мусора загрязняют орбиту

Удивительные сходства между двумя духовными практиками

Черные дыры могут подчиняться термодинамике Хокинга

Экзопланета оказывает воздействие на свою звезду

Вселенная не одинакова в разных направлениях

Выявили признаки водоворота в пространстве-времени

Города Техаса с наибольшим количеством наблюдений НЛО

Жуткое предсказание Нострадамуса

Крупнейшие волны наблюдений НЛО в США

Метеорит содержит 'соленые' жидкости

Миллионы загадочных сигналов с землеподобного мира

НАСА тестирует устройство для дозаправки в космосе

НЛО замечен во время арктического круиза

Новое наблюдение Лох-Несского чудовища

Новые документы подтверждают сообщения о НЛО

Обнаружена блуждающая сверхмассивная черная дыра

Обширные магматические системы внутри Марса

Почему наука серьезно относится к НЛО

Развитие ИИ может объяснить парадокс Ферми

Рассекреченные Пентагоном файлы - отвлекающий маневр

Сомнительная теория самоубийства пропавшей учёной

Теория происхождения самых загадочных звёзд Млечного Пути

Уран и Нептун могут быть магматическими мирами

Эта межзвездная комета старше Солнечной системы

Актер снял настоящие кадры с инопланетянами

Бразильский Розуэлл - реальность

Взгляд человека уникален, как отпечатки пальцев

Вице-президент США скептически относится к НЛО

Гарвардский астрофизик объяснил природу НЛО

Запрещенная книга Библии раскрывает пророчество

Зеленые огненные шары над ядерным военным объектом

Инопланетяне среди нас - возможно

Интерфейсы мозг-компьютер без сверления черепа

Каменистая суперземля всего в 48 световых годах

Космонавт оценил вероятность встретить инопланетян

НЛО над атомной электростанцией в Техасе

Объекты, которые нарушили законы физики

Помогать миру разбираться с НЛО будет Ави Лёб

Президенту СССР передали послание от инопланетян

Разгадали столетнюю эволюционную загадку

Секретный план по использованию погоды в качестве оружия

Страх перед ИИ станет самоисполняющимся пророчеством

ЦЕРН официально занимается поиском параллельных миров

Что исчезло со снимков НАСА

Сервис email-рассылки писем. Автоматизация коммуникации с клиентами и развитие отношений с аудиторией

Для чего нужен сервис email-рассылки писем и его преимущества

Наверх
Яндекс.Метрика