Меню

Москва 0:45 7 декабря 2016

Популярная наука

Как не запутаться в квантах

"Элементарные частицы" кажутся вам не такими уж элементарными, а "квантовая запутанность" запутывает ещё больше? Тогда специально для вас мы проведём небольшую экскурсию по квантовому миру и узнаем, чем он отличается от нашего?

Когда речь заходит о квантовом мире, квантовой механике и квантовых запутанностях, мозг обыкновенного человека чаще всего отключается, ведь такие сложные материи всё равно понять невозможно – для этого нужно быть Нильсом Бором, Альбертом Эйнштейном или Эрвином Шрёдингером. Однако мы всё-таки попытаемся распутать некоторые "запутанности" и объяснить вам, чем квантовый мир отличается от нашего обыкновенного, наблюдаемого мира.

Что такое квант? Это микроскопическая неделимая единица чего-либо. Например, квант электромагнитного поля – это фотон. Когда люди смогли построить сильные микроскопы и расщепить атомы, они поняли, что частицы в этом микромире ведут себя почему-то не так, как в нашем, обыкновенном макромире. Представьте, что мы кидаем бумажные шарики в стену с двумя прорезями! На противоположной доске мы ожидаем увидеть две полосы прилипших бумажных шариков, и, разумеется, наши ожидания оправдываются.

Казалось бы, если мы возьмём микроскопическую частичку от этого бумажного шарика и будем кидать её так же в микроскопическую стену, то увидим те же две полоски! Но почему-то мы видим совсем другой результат.

Такой же эффект мы наблюдаем, если посылаем в стену с двумя прорезями не отдельные частицы, а волны. Но как микроскопические шарики могут давать такой же эффект, какой дают волны? "Они, наверное, ударяются друг о друга", – подумали физики и стали "стрелять" в обе прорези одиночными электронами. Но узор опять получился таким же, как у волн!

Тогда физики решили пронаблюдать, в какую именно щель попадают микроскопические электроны. И как только они стали наблюдать за ними, поставив специально приближающий измерительный прибор, шарики-электроны стали оставлять именно тот след, что и в макромире.

Получается, что сам факт наблюдения воздействовал на электрон, который решил повести себя иначе. Это и стало главной загадкой непонятного квантового мира. Материя – это частицы или волны? И волны чего? И причём здесь наблюдатель, который разрушает волны просто фактом своего наблюдения?

Появилась идея о том, что события могут происходить сразу в двух мирах, а может, даже параллельных Вселенных. Физика такой возможности не отрицает. С этой идеей связан также и мысленный эксперимент, под названием "Кот Шрёдингера". Учёный-физик Эрвин Шрёдингер задумал поместить кота в коробку вместе с бомбой, которая имеет 50% шанс взорваться после закрытия крышки. Пока мы снова не откроем крышку, у нас не будет шанса узнать, взорвалась бомба или нет? Таким образом, кот в нашем сознании находится в состоянии суперпозиции – он и жив, и мёртв одновременно.

Такого же рода вещи происходят с атомами в квантовых масштабах. На самом деле, электрон находится не на орбите, он – на всём пространстве вокруг ядра атома. И только когда мы измерим, где именно он находится, мы будем знать всё наверняка, как и в случае с котом.

Теперь о квантовой запутанности. Представьте, что у вас два кота в разных коробках. Если в нашем наблюдаемом мире у нас есть четыре варианта того, что может случиться с котами, то в квантовом мире их только два: с одним живым и одним мёртвым котом. Запутанность заключается в том, что, даже растащив эти коробки на разные концы Вселенной, мы будем иметь один исход эксперимента: с одним живым и одним мёртвым котом.

Получается, что эти объекты как будто спутаны между собой. Это и называется квантовой запутанностью. 

Смотрите также

Субботний Рамблер

Мы в социальных сетях

Не показывать больше это сообщение