» » » » Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

На нашем литературном портале можно бесплатно читать книгу Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер, Адам Беккер . Жанр: Прочая научная литература / Физика. Онлайн библиотека дает возможность прочитать весь текст и даже без регистрации и СМС подтверждения на нашем литературном портале bookplaneta.ru.
Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер
Название: Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью
Дата добавления: 19 январь 2024
Количество просмотров: 23
Читать онлайн

Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала

Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью читать книгу онлайн

Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - читать бесплатно онлайн , автор Адам Беккер

Каждый физик согласен с тем, что квантовая механика – одно из лучших научных достижений человечества. Но спросите, в чем суть квантовой теории, и результатом будет драка. Книга Адама Беккера – захватывающая история битвы идей и отважных ученых, которые осмелились встать на защиту истины.
В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

Перейти на страницу:
Конец ознакомительного фрагментаКупить книгу

Ознакомительная версия. Доступно 17 страниц из 113

Адам Беккер

Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью

Посвящается Элизабет, которая всегда знала

Автор благодарит Фонд Альфреда Слоуна за поддержку в исследовательской работе и в написании этой книги.

Самый несомненный факт может вызвать и недоверие, и всеобщее признание – все зависит от того, как о нем рассказать.

Урсула Ле Гуин

WHAT IS REAL?

The Unfi nished Quest for the Meaning of Quantum Physics by Adam Becker

Copyright © 2018 Adam Becker

This edition published by arrangement with The Science Factory, Louisa Pritchard Associates and The Van Lear Agency LLC

© Масленников К.Л., перевод на русский язык, 2023

© ООО «Издательство «Эксмо», 2023

Введение

Вещи в повседневной жизни раздражают тем, что не могут оказываться в двух местах одновременно. Если вы оставите ключи в кармане пальто, они не появятся еще и на крючке у входной двери. Это неудивительно – у вещей нет никаких тайных способностей или добродетелей. Они совершенно обычные. И все же хорошо известные нам предметы содержат в себе неизведанные вселенные. Та же связка ключей представляет собой временный союз триллиона триллионов атомов, каждый из которых миллиарды лет назад родился в недрах умирающей звезды, а затем попал на горячую формирующуюся Землю. Эти атомы купались в яростных лучах молодого Солнца. Они свидетели возникновения жизни на нашей планете и всей ее истории. В атомах есть нечто эпическое, и, как у большинства эпических героев, у них есть и проблемы, которых нет у обычных существ. Мы, люди, – рабы привычек, мы занудно упорствуем в том, чтобы в каждый момент занимать только одно положение в пространстве. Но атомы склонны к причудам. Вот в лаборатории одиночный атом, следуя своим маршрутом, оказывается на развилке, где может повернуть налево или направо. Однако, вместо того чтобы выбрать что-нибудь одно, как сделали бы мы с вами, атом словно впадает в сомнения, не в силах решить, где ему быть и где не быть. И в конце концов наш Гамлет ростом с нанометр выбирает оба пути сразу. Нет, он не раздваивается, не проходит сначала одним путем, а потом другим – он идет по обоим одновременно, презирая все законы логики. Атомы не подчиняются правилам, которым подчиняемся и мы с вами, и принцы датские. Атомы живут в другом мире, где управляет другая физика, – в субмикроскопическом мире квантов.

Квантовая физика – физика атомов и других сверхмалых объектов, таких как молекулы и субатомные частицы, – самая совершенная из всех научных теорий. Она предсказывает поразительное многообразие явлений с невообразимой точностью. Ее влияние простирается далеко за пределы микромира – мы ощущаем его и в повседневной жизни. Открытые в начале XX века законы квантовой физики прямо привели и к кремниевым транзисторам внутри вашего телефона, и к светодиодной матрице его экрана, и к ядерным двигателям для дальних космических экспедиций, и к лазерным сканерам кассы супермаркета. Квантовая физика объясняет, почему светит Солнце и как видят наши глаза. Она лежит в основе всей химии и периодической системы элементов. Она объясняет даже, каким образом сохраняют свою целостность твердые тела, например стул, на котором вы сидите, или ваши собственные кости. Все это сводится к свойствам микроскопически малых объектов, ведущих себя очень странным образом.

Но кое-что все же вызывает беспокойство. Квантовая физика, похоже, неприменима для описания людей и вообще всего, что близко по масштабу к человеку. Наш человеческий мир – это мир связок ключей, мир обычных предметов, которые не могут находиться сразу в двух местах. Но ведь все эти обыкновенные вещи состоят из атомов: и вы, и я, и принцы датские. А атомы, как мы уже знаем, подчиняются именно квантовой физике. Как же это выходит, что физика атомов так поразительно отличается от физики сделанного из тех же атомов обычного мира? Почему квантовая физика работает только в мире сверхмалых масштабов?

Дело не в какой-то сверхъестественности квантовой физики. Мир полон чудес, и в нем всегда есть место таинственному. Но в повседневной жизни мы не видим никаких странностей, свойственных миру квантов. Почему? Может, квантовая физика – это и вправду физика очень малых объектов, а к большим телам она неприменима? Может, где-то есть некая граница, рубеж, за которым квантовая физика уже не действует? Но если так, где эта граница и что на ней происходит? А если такого рубежа не существует, если законы квантовой физики так же действуют на нас, как они действуют на атомы и субатомные частицы, то почему квантовая физика так разительно противоречит нашему повседневному опыту? Почему наши ключи не могут находиться одновременно в двух местах?

* * *

Восемьдесят лет назад эти вопросы глубоко волновали одного из основателей квантовой физики, Эрвина Шрёдингера. Чтобы объяснить коллегам-физикам, что его беспокоит, он придумал ныне знаменитый мысленный эксперимент с «котом Шрёдингера» (рис. В.1). Шрёдингер представил себе, что кота посадили в ящик с запечатанной капсулой цианистого калия и подвешенным над ней маленьким молоточком. Этот молоток, в свою очередь, связан со счетчиком Гейгера, регистрирующим радиоактивность и направленным на кусочек радиоактивного металла в капсуле. Эта адская машинка приводится в действие в тот момент, когда металл испускает излучение. Как только это произойдет, счетчик Гейгера сработает, молоточек упадет, разобьет капсулу и убьет беднягу кота.

Рис. В.1. Кот Шрёдингера. Когда металл испускает радиоактивное излучение, счетчик Гейгера регистрирует его и отпускает молоток. Капсула разбивается, и цианистый калий убивает кота

Вниманию Общества защиты животных: у Шрёдингера и мысли не было о том, чтобы на деле провести этот опыт! Шрёдингер предложил просто вообразить, что мы на некоторое время оставляем кота в ящике, затем открываем крышку и узнаём, что случилось с котом.

Кусочек металла испускает субатомные частицы, с большими скоростями вылетающие из атомов при их распаде. Как и все достаточно маленькие объекты, эти частицы подчиняются законам квантовой физики. Субатомные частицы металла Шекспира не читали, а вот панк-группу Clash, видимо, слушали. В каждый отдельно взятый момент они не знают, что им делать – оставаться на месте или вылететь из атома, и поэтому они делают и то и другое: внутри закрытого ящика «нерешительный» кусок радиоактивного металла одновременно излучает и не излучает.

Из-за такого поведения частиц-панков счетчик Гейгера и будет, и не будет регистрировать излучение, молоток и упадет, и не упадет на капсулу, которая и разобьется, и нет – а

Ознакомительная версия. Доступно 17 страниц из 113

Перейти на страницу:
Комментариев (0)