Четыре распространённых заблуждения о квантовой физике

Вселенная полна тайн, которые бросают вызов знаниям человечества. В рубрике «За гранью науки» «Великая Эпоха» собирает рассказы о странных явлениях, стимулирующих воображение и открывающих новые возможности.

Квантовая физика настолько увлекательна, что она обращается к более широкой аудитории, чем многие другие разделы науки. Она также трудна для понимания, поэтому учёные пытаются упростить её для публики, иначе люди могут впасть в заблуждение.

Эта наука призвана объяснить все виды странных, даже паранормальных явлений. Тем не менее, объяснения часто основаны на неправильных представлениях о квантовой физике. Квантовая физика, возможно, действительно может объяснить такие явления, но многое ещё предстоит обнаружить. Важно ясно понимать, чем занимается эта наука. Приводим четыре распространённых заблуждения в вопросах квантовой физики:

1. Квантовая запутанность передаёт информацию

Квантовая запутанность представляет собой явление, когда пары или группы частиц, которые были в контакте друг с другом, поддерживают между собой связь на больших расстояниях. Когда на одну из частиц оказывается какое-то воздействие, соответствующие изменения наблюдаются и в других частицах.

Некоторые говорят, что это может объяснить psi-феномены (психические явления, в том числе телепатию, ясновидение, и так далее).

Гаррет Моддел, профессор инженерии в Университете Колорадо, который много работал в сфере квантовой механики, предупредил, что эффект «является очень тонким. Это не причинно-следственный эффект, а корреляционный. Чтобы показать различия между этими двумя, нужно терпеливое и детальное объяснение».

«Многие склонны думать, что квантовая запутанность означает, что при воздействии на одну частицу можно увидеть эффект на другой, но это не так, — сказал учёный. — Совершенно ясно, что нельзя использовать явление квантовой запутанности для передачи информации, а только для корреляции. Таким образом, это не сигнальный механизм. Вполне возможно, что психические феномены и весь мир работают через корреляцию, а не через передачу информации, но этот вопрос требует более глубокого обсуждения».

2. Сознание — ключ к пониманию редукции волновой функции

Эффект наблюдателя в квантовой физике часто рассматривается как наиболее шокирующий и интересный аспект квантовой физики. Исход конкретного действия — редукции или коллапса волновой функции — приостанавливается во время наблюдения. Это наводит на мысль о том, что человеческое сознание способно физически повлиять на эксперимент. Но Моддел предупредил, что не все физики считают, что сознание может вызвать коллапс волновой функции.

Достаточно иметь детектор, так как большинство физиков могут видеть его. Конечно, возможно, что человек, смотрящий на показания детектора, является ключом, но квантовая физика не считает, что это обязательно так.

Астрофизик Марио Ливио также писал об этом заблуждении в блоге НАСА «пытливый ум»: «Наиболее распространённым заблуждением является то, что наблюдатель играет ключевую роль в неопределённости принципа, а именно, что принцип действительно зависит от влияния наблюдателя на наблюдаемое явление.

Это недоразумение даже привело некоторых к выводу о том, что этот принцип может быть непосредственно применён к различным повседневным переживаниям».

3. Только на субатомном уровне

Ахим Кемпф, профессор математической физики в Университете Ватерлоо в Канаде, объяснил по электронной почте, что квантовая физика описывает не только явления, происходящие в очень малых масштабах и при особых обстоятельствах.

«В действительности, квантовая физика определяет почти всё, что мы видим в повседневной жизни: цвет, эластичность и теплоёмкость вещей, таких как вода, камни, металлы, а также биологической материи. В больших масштабах, на уровне звёзд, где изначальный водород смешивается с элементами периодической системы, всё также регулируется квантовой физикой», — сказал он.

Кроме того, исследователи предполагают, что наша Вселенная могла так быстро увеличиться в размерах во время своего генезиса, что возникли квантовые флуктуации и, таким образом, она растянулась до космологического размера.

«Сама наша Вселенная могла возникнуть из квантовой флуктуации внутри материнской Вселенной», — сказал он. Хотя эта гипотеза согласуется со стандартной моделью космологии, однако никаких конкретных доказательств нет, по словам Кемпфа.

4. Термин «корпускулярно-волновой дуализм»

Это популярная концепция о том, что в квантовой механике микроскопические объекты, такие как электроны или фотоны, не являются ни чисто частицами, ни волнами, они и волны, и частицы. В некоторых условиях они ведут себя как волны, а в других — как частицы.

В серьёзных учебниках по квантовой механике, однако, говорится только о волнах, или волновых функциях, отметил в 2008 году физик-теоретик Хрводж Николик из института Руджера Босковика в Хорватии в статье «Квантовая механика: Мифы и факты».

«Электроны и фотоны всегда ведут себя как волны, и только в некоторых случаях как частицы. В этом смысле корпускулярно-волновой дуализм не что иное, как миф, — говорит он. — Мы можем сказать, что электроны и фотоны — это частицы, имея в виду, что слово «частица» имеет совсем другое значение, чем в классической физике». Но это дело лингвистики. Они — волны, в соответствии с обычной интерпретацией.

Николик отметил, что интерпретация Де Бройль-Бома квантовой механики приближается к своего рода корпускулярно-волнового дуализму, но он по-прежнему рассматривает частицы не так, как они рассматриваются в классической физике. Интерпретация Де Бройль-Бома не является одной из самых популярных, считает Николик.