სწორედ დღეს ვიფიქრე, რომ დამკვირვებლის ეფექტი თეორიულად ადასტურებს ფიზიკურ პლანზე არა მხოლოდ თქვენი გეგმების და პროექტების რეალიზების შესაძლებლობას, არამედ სინათლის სხეულს და, ზოგადად, ენერგეტიკული მდგომარეობიდან მატერიალურ მდგომარეობაში გადასვლის შესაძლებლობას და მანკიერებას. პირიქით. გამოდის, რომ თქვენს განვითარებაში შეგიძლიათ მიაღწიოთ ცნობიერების დონეს, რომელიც საშუალებას გაძლევთ იარსებოთ ან მატერიის სახით, ან ტალღის სახით სურვილისამებრ. რომმაგალითად, გვ იესოს ტრანსფორმაცია და მისი გამოჩენა მოწაფეებისთვის მატერიალურ სხეულში ჯვარცმის შემდეგ კარგად ჯდება ამ თეორიაში.
ქვემოთ მოცემულია მსუბუქი შეხსენება, რომ არსებობს „დამკვირვებლის ეფექტი“ და ამონარიდი წიგნიდან, რომელიც ცნობიერების პრიორიტეტის პრინციპს კვანტური ფიზიკიდან გამოვლენილ სიბრტყეში გადააქვს.
"შენი ცხოვრება არის იქ, სადაც შენი ყურადღებაა."

სწორედ ეს პოსტულატი დადასტურდა ექსპერიმენტულად ფიზიკოსების მიერ მსოფლიოს მრავალ ლაბორატორიაში, რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს.შესაძლოა, ახლა ეს უჩვეულოდ ჟღერს, მაგრამ კვანტურმა ფიზიკამ დაიწყო ჭუჭყიანი სიძველის ჭეშმარიტების დამტკიცება: „შენი ცხოვრება იქაა, სადაც შენი ყურადღებაა“. კერძოდ, რომ ადამიანი თავისი ყურადღებით ახდენს გავლენას გარემომცველ მატერიალურ სამყაროზე, წინასწარ განსაზღვრავს რეალობას, რომელსაც ის აღიქვამს.

დაარსებიდანვე კვანტურმა ფიზიკამ რადიკალურად შეცვალა იდეები მიკროსამყაროსა და ადამიანის შესახებ, დაწყებული მე-19 საუკუნის მეორე ნახევრიდან, უილიამ ჰამილტონის განცხადებით სინათლის ტალღისებური ბუნების შესახებ და გაგრძელდა მოწინავესთან. თანამედროვე მეცნიერების აღმოჩენები. კვანტურ ფიზიკას უკვე აქვს უამრავი მტკიცებულება იმისა, რომ მიკროკოსმოსი "ცხოვრობს" ფიზიკის სრულიად განსხვავებული კანონების მიხედვით, რომ ნანონაწილაკების თვისებები განსხვავდება ადამიანისთვის ნაცნობი სამყაროსგან, რომ ელემენტარული ნაწილაკები მასთან ურთიერთქმედებენ განსაკუთრებული გზით.
მე-20 საუკუნის შუა წლებში კლაუს ჯენსონმა ექსპერიმენტების დროს მიიღო საინტერესო შედეგი: ფიზიკური ექსპერიმენტების დროს სუბატომური ნაწილაკები და ფოტონები ზუსტად პასუხობდნენ ადამიანის ყურადღებას, რამაც სხვა საბოლოო შედეგი გამოიწვია. ანუ, ნანონაწილაკები რეაგირებდნენ იმაზე, რაზეც იმ მომენტში მკვლევარებმა ყურადღება გაამახვილეს. ყოველ ჯერზე ეს ექსპერიმენტი, რომელიც უკვე კლასიკად იქცა, აოცებს მეცნიერებს. ის ბევრჯერ განმეორდა მსოფლიოს მრავალ ლაბორატორიაში და ყოველ ჯერზე ამ ექსპერიმენტის შედეგები იდენტურია, რაც ადასტურებს მის მეცნიერულ ღირებულებას და სანდოობას.
ასე რომ, ამ ექსპერიმენტისთვის ამზადებენ სინათლის წყაროს და ეკრანს (ფოტონებისთვის გაუმტარი ფირფიტა), რომელსაც აქვს ორი ჭრილი. მოწყობილობა, რომელიც სინათლის წყაროა, ფოტონებს ერთჯერადი იმპულსებით „ისვრის“.

ფოტო 1.
სპეციალური ფოტოქაღალდის წინ განთავსდა სპეციალური ეკრანი ორი ჭრილით. როგორც მოსალოდნელი იყო, ფოტოგრაფიულ ქაღალდზე ორი ვერტიკალური ზოლი გამოჩნდა - ფოტონების კვალი, რომლებიც ანათებდნენ ქაღალდს ამ ჭრილებში გავლისას. ბუნებრივია, ექსპერიმენტის მიმდინარეობას აკვირდებოდნენ.

ფოტო 2.
როდესაც მკვლევარმა ჩართო მოწყობილობა და თვითონაც ცოტა ხნით წავიდა, ლაბორატორიაში დაბრუნებული, წარმოუდგენლად გაკვირვებული დარჩა: ფოტონებმა ფოტო ქაღალდზე სრულიად განსხვავებული გამოსახულება დატოვეს - ორი ვერტიკალური ზოლის ნაცვლად - ბევრი.

ფოტო 3.
როგორ შეიძლებოდა ეს მომხდარიყო? ქაღალდზე დარჩენილი კვალი დამახასიათებელი იყო ბზარებში გავლილი ტალღისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დაფიქსირდა ჩარევის ნიმუში.

ფოტო 4.
ფოტონებთან მარტივმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ დაკვირვებისას (დეტექტორის ან დამკვირვებლის თანდასწრებით) ტალღა გადადის ნაწილაკების მდგომარეობაში და იქცევა ნაწილაკად, მაგრამ დამკვირვებლის არარსებობის შემთხვევაში იქცევა ტალღად. აღმოჩნდა, რომ თუ ამ ექსპერიმენტში არ ჩაატარებთ დაკვირვებას, ფოტოგრაფიული ქაღალდი აჩვენებს ტალღების კვალს, ანუ ჩანს ჩარევის ნიმუში. ასეთ ფიზიკურ ფენომენს ეწოდა "დამკვირვებლის ეფექტი".

ზემოთ აღწერილი ნაწილაკების ექსპერიმენტი ასევე ეხება კითხვას "არსებობს ღმერთი?". იმის გამო, რომ თუ დამკვირვებლის ფხიზლად ყურადღების ქვეშ, ის, რომელსაც აქვს ტალღოვანი ბუნება, შეიძლება იყოს მატერიის მდგომარეობაში, რეაგირებს და ცვლის თავის თვისებებს, მაშინ ვინ აკვირდება მთელ სამყაროს ყურადღებით? ვინ ინახავს ყველა მატერიას სტაბილურ მდგომარეობაში თავისი ყურადღებით?როგორც კი ადამიანს თავის აღქმაში გაუჩნდება ვარაუდი, რომ მას შეუძლია იცხოვროს თვისობრივად განსხვავებულ სამყაროში (მაგალითად, ღმერთის სამყაროში), მხოლოდ მაშინ ხდება ის, ადამიანი. , იწყებს ამ მხარეში მისი განვითარების ვექტორის შეცვლას და ამ გამოცდილების გადარჩენის შანსები ბევრჯერ იზრდება. ანუ საკმარისია მხოლოდ საკუთარი თავისთვის ასეთი რეალობის შესაძლებლობის აღიარება. ამიტომ, როგორც კი ადამიანი მიიღებს ასეთი გამოცდილების შეძენის შესაძლებლობას, ის რეალურად იწყებს მის შეძენას. ეს ასევე დასტურდება ანასტასია ნოვიხის წიგნში AllatRa:

„ყველაფერი დამოკიდებულია თავად დამკვირვებელზე: თუ ადამიანი საკუთარ თავს აღიქვამს ნაწილაკად (მატერიალური საგანი, რომელიც ცხოვრობს მატერიალური სამყაროს კანონებით), დაინახავს და აღიქვამს მატერიის სამყაროს; თუ ადამიანი საკუთარ თავს ტალღად აღიქვამს (სენსორული გამოცდილება, ცნობიერების გაფართოებული მდგომარეობა), მაშინ ის აღიქვამს ღმერთის სამყაროს და იწყებს მის გაგებას, ცხოვრებას.
ზემოთ აღწერილ ექსპერიმენტში დამკვირვებელი აუცილებლად ახდენს გავლენას ექსპერიმენტის მიმდინარეობასა და შედეგებზე. ანუ ჩნდება ძალიან მნიშვნელოვანი პრინციპი: შეუძლებელია სისტემაზე დაკვირვება, გაზომვა და ანალიზი მასთან ურთიერთობის გარეშე. სადაც არის ურთიერთქმედება, ხდება თვისებების ცვლილება.
ბრძენები ამბობენ, რომ ღმერთი ყველგანაა. ნანონაწილაკებზე დაკვირვებები არ ადასტურებს ამ განცხადებას? არის თუ არა ეს ექსპერიმენტები იმის დადასტურება, რომ მთელი მატერიალური სამყარო მასთან ურთიერთქმედებს ისევე, როგორც, მაგალითად, დამკვირვებელი ურთიერთქმედებს ფოტონებთან? განა ეს გამოცდილება არ აჩვენებს, რომ ყველაფერი, სადაც დამკვირვებლის ყურადღებაა მიმართული, მასშია გაჟღენთილი? მართლაც, კვანტური ფიზიკის და "დამკვირვებლის ეფექტის" პრინციპის თვალსაზრისით, ეს გარდაუვალია, რადგან ურთიერთქმედების დროს კვანტური სისტემა კარგავს თავდაპირველ მახასიათებლებს, იცვლება უფრო დიდი სისტემის გავლენის ქვეშ. ანუ ენერგოინფორმაციულ გეგმაში ურთიერთგაცვლის ორივე სისტემა ერთმანეთს ცვლის.

თუ ამ კითხვას შემდგომ განვავითარებთ, გამოდის, რომ დამკვირვებელი წინასწარ განსაზღვრავს რეალობას, რომელშიც ის შემდეგ ცხოვრობს. ეს გამოიხატება მისი არჩევანის შედეგად. კვანტურ ფიზიკაში არსებობს რეალობის სიმრავლის კონცეფცია, როდესაც დამკვირვებლის წინაშე ათასობით შესაძლო რეალობაა, სანამ ის არ გააკეთებს საბოლოო არჩევანს, რითაც ირჩევს მხოლოდ ერთ რეალობას. და როცა ის თავისთვის ირჩევს საკუთარ რეალობას, ყურადღებას ამახვილებს მასზე და ის ვლინდება მისთვის (თუ ის მისთვის?).
და კიდევ, იმის გათვალისწინებით, რომ ადამიანი ცხოვრობს იმ რეალობაში, რომელსაც ის თავად უჭერს მხარს თავისი ყურადღებით, მაშინ მივდივართ იმავე კითხვამდე: თუ სამყაროში მთელი მატერია ინახავს ყურადღებას, მაშინ ვინ ინახავს თავად სამყაროს თავისით. ყურადღება? განა ეს პოსტულატი არ ამტკიცებს ღმერთის არსებობას, რომელსაც შეუძლია მთელი სურათის ჭვრეტა?

განა ეს არ მიუთითებს იმაზე, რომ ჩვენი გონება უშუალოდ არის ჩართული მატერიალური სამყაროს მუშაობაში? ვოლფგანგ პაულიმ, კვანტური მექანიკის ერთ-ერთმა ფუძემდებელმა, ერთხელ თქვა: ფიზიკისა და ცნობიერების კანონები უნდა განიხილებოდეს, როგორც შემავსებელი". თამამად შეიძლება ითქვას, რომ ბატონი პაული მართალი იყო. ეს უკვე ძალიან ახლოსაა მსოფლიო აღიარებასთან: მატერიალური სამყარო ჩვენი გონების მოჩვენებითი ანარეკლია და რასაც თვალით ვხედავთ, სინამდვილეში რეალობა არ არის. მაშინ რა არის რეალობა? სად მდებარეობს და როგორ შეიძლება მისი პოვნა?
უფრო და უფრო მეტად მეცნიერები მიდრეკილნი არიან ირწმუნონ, რომ ადამიანის აზროვნება იმავე გზით ექვემდებარება ყბადაღებული კვანტური ეფექტების პროცესებს. იცხოვრო გონების მიერ დახატულ ილუზიაში, ან საკუთარი თავისთვის რეალობის აღმოჩენა - ეს ყველამ თავად აირჩიოს. ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ გირჩევთ გაეცნოთ AllatRa წიგნს, რომელიც ზემოთ იყო ციტირებული. ეს წიგნი არა მხოლოდ მეცნიერულად ადასტურებს ღმერთის არსებობას, არამედ იძლევა დეტალურ ახსნას ყველა არსებული რეალობის, განზომილების შესახებ და ავლენს ადამიანის ენერგეტიკული სტრუქტურის სტრუქტურასაც კი. თქვენ შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ეს წიგნი სრულიად უფასოდ ჩვენი ვებ-გვერდიდან ქვემოთ მოცემულ ციტატაზე დაწკაპუნებით, ან საიტის შესაბამის განყოფილებაში გადასვლით.

„მათ, ვინც კვანტური თეორიის პირველი გაცნობისას შოკირებული არ იყო, სავარაუდოდ, უბრალოდ ვერაფერი გაიგეს“. ნილს ბორი

კვანტური თეორიის წინაპირობა იმდენად დამაფიქრებელია, რომ უფრო სამეცნიერო ფანტასტიკას ჰგავს.

მიკროსამყაროს ნაწილაკი შეიძლება იყოს ერთდროულად ორ ან მეტ ადგილას!

(ერთ-ერთმა უახლესმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ამ ნაწილაკებიდან ერთ-ერთი შეიძლება იყოს 3000 ადგილზე ერთდროულად!)

ერთი და იგივე „ობიექტი“ შეიძლება იყოს როგორც ლოკალიზებული ნაწილაკი, ასევე სივრცეში გავრცელებული ენერგეტიკული ტალღა.

აინშტაინმა დაადგინა, რომ ვერაფერი მოძრაობს უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარე. მაგრამ კვანტურმა ფიზიკამ დაამტკიცა, რომ სუბატომურ ნაწილაკებს შეუძლიათ ინფორმაციის გაცვლა მყისიერად - ერთმანეთისგან ნებისმიერ მანძილზე ყოფნისას.

კლასიკური ფიზიკა განმსაზღვრელი იყო: საწყისი პირობების გათვალისწინებით, როგორიცაა ობიექტის მდებარეობა და სიჩქარე, შეგვიძლია გამოვთვალოთ სად გადაადგილდება. კვანტური ფიზიკა ალბათურია: ჩვენ ვერასოდეს ვიტყვით აბსოლუტური დარწმუნებით, როგორ მოიქცევა შესასწავლი ობიექტი.

კლასიკური ფიზიკა იყო მექანიკური. იგი ემყარება იმ წინაპირობას, რომ მხოლოდ ობიექტის ცალკეული ნაწილების ცოდნით შეგვიძლია საბოლოოდ გავიგოთ რა არის ის.

კვანტური ფიზიკა ჰოლისტიკურია: ის ასახავს სამყაროს, როგორც ერთიან მთლიანობას, რომლის ნაწილები ურთიერთდაკავშირებულია და გავლენას ახდენს ერთმანეთზე.

და, ალბათ, რაც მთავარია, კვანტურმა ფიზიკამ გაანადგურა სუბიექტსა თუ ობიექტს, დამკვირვებელსა და დაკვირვებულს შორის ფუნდამენტური განსხვავების იდეა - და მაინც ის დომინირებდა მეცნიერთა გონებაში 400 წლის განმავლობაში!

კვანტურ ფიზიკაში დამკვირვებელი გავლენას ახდენს დაკვირვებულ ობიექტზე. არ არსებობს მექანიკური სამყაროს იზოლირებული დამკვირვებლები - ყველაფერი მონაწილეობს მის არსებობაში.

შოკი #1 - ცარიელი ადგილი

ნიუტონის ფიზიკის მყარ სტრუქტურაში ერთ-ერთი პირველი ბზარი გაჩნდა შემდეგი აღმოჩენით: ატომები არის ფიზიკური სამყაროს ის მყარი სამშენებლო ბლოკები! - შედგება ძირითადად ცარიელი სივრცისგან. რამდენად ცარიელი? თუ წყალბადის ატომის ბირთვს გავზრდით კალათბურთის ზომამდე, მაშინ მის გარშემო მოძრავი ერთადერთი ელექტრონი იქნება ოცდაათი კილომეტრის მანძილზე და ბირთვსა და ელექტრონს შორის არაფერი იქნება. ასე რომ, მიმოიხედე ირგვლივ, დაიმახსოვრე: რეალობა არის მატერიის უმცირესი წერტილები, გარშემორტყმული სიცარილით.

თუმცა, მთლად ასე არ არის. ეს სავარაუდო „სიცარიელე“ სინამდვილეში ცარიელი არ არის: ის შეიცავს წარმოუდგენლად ძლიერ ენერგიას. ჩვენ ვიცით, რომ ენერგია უფრო მკვრივი ხდება, როდესაც ის მატერიის დაბალ დონეზე გადადის (მაგალითად, ბირთვული ენერგია მილიონჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ქიმიური ენერგია). ახლა მეცნიერები ამბობენ, რომ ცარიელ სივრცის ერთ კუბურ სანტიმეტრზე მეტი ენერგიაა, ვიდრე ცნობილ სამყაროში არსებულ ყველა მატერიაში. მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერებმა ვერ შეძლეს მისი გაზომვა, ისინი ხედავენ ენერგიის ამ ზღვის შედეგებს.

შოკი #2 - ნაწილაკი, ტალღა თუ ტალღის ნაწილაკი?

არა მხოლოდ ატომი თითქმის მთლიანად შედგება "სივრცისგან" - როდესაც მეცნიერებმა ის უფრო ღრმად გამოიკვლიეს, აღმოაჩინეს, რომ სუბატომური (ატომის კომპონენტები) ნაწილაკები ასევე არ არის მყარი. და როგორც ჩანს, მათ აქვთ ორმაგი ბუნება. იმისდა მიხედვით, თუ როგორ ვაკვირდებით მათ, მათ შეუძლიათ მოიქცნენ როგორც მყარი მიკრო ობიექტები ან ტალღები.

ნაწილაკები არის ცალკეული მყარი ობიექტები, რომლებიც იკავებენ გარკვეულ პოზიციას სივრცეში. ტალღებს კი „სხეული“ არა აქვთ, არ არიან ლოკალიზებული და ვრცელდებიან სივრცეში.

როგორც ტალღა, ელექტრონს ან ფოტონს (სინათლის ნაწილაკს) არ აქვს ზუსტი მდებარეობა, მაგრამ არსებობს როგორც "ალბათობების ველი". ნაწილაკების მდგომარეობაში, ალბათობის ველი „იშლება“ (იშლება) მყარ ობიექტად. მისი კოორდინატები ოთხგანზომილებიან სივრცე-დროში უკვე შეიძლება დადგინდეს.

ეს გასაკვირია, მაგრამ ნაწილაკების მდგომარეობა (ტალღა ან მყარი ობიექტი) განისაზღვრება დაკვირვებისა და გაზომვის აქტებით. გაზომილი და დაუკვირვებადი ელექტრონები ტალღების მსგავსად იქცევიან. როგორც კი მათ ექსპერიმენტის დროს დაკვირვებას ვაქვემდებარებთ, ისინი „იშლება“ მყარ ნაწილაკებად და შეიძლება დაფიქსირდეს სივრცეში.

მაგრამ როგორ შეიძლება რაღაც ერთდროულად იყოს როგორც მყარი ნაწილაკი, ასევე სითხის ტალღა? შესაძლოა, პარადოქსი მოგვარდეს, თუ გავიხსენებთ იმას, რაც ახლახან ითქვა: ნაწილაკები იქცევიან როგორც ტალღები ან როგორც მყარი ობიექტები. მაგრამ ცნებები "ტალღა" და "ნაწილაკი" მხოლოდ ჩვენი ყოველდღიური სამყაროდან აღებული ანალოგია. ტალღის კონცეფცია კვანტურ თეორიაში შემოიტანა ერვინ შრედინგერმა. ის არის ავტორი ცნობილი „ტალღური განტოლებისა“, რომელიც მათემატიკურად ასაბუთებს მყარ ნაწილაკში ტალღის თვისებების არსებობას დაკვირვების აქტამდე. ზოგიერთი ფიზიკოსი - იმისთვის, რომ ახსნას ის, რაც არასდროს შეხვედრია და ბოლომდე ვერ გაიგო - სუბატომურ ნაწილაკებს უწოდებს „ტალღურ ნაწილაკებს“.

შოკი #3 - კვანტური ნახტომები და ალბათობა

ატომის შესწავლისას მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ როდესაც ელექტრონები მოძრაობენ ორბიტიდან ორბიტაზე ბირთვის გარშემო, ისინი არ მოძრაობენ სივრცეში, როგორც ჩვეულებრივი ობიექტები. არა, ისინი მყისიერად ფარავენ მანძილს. ანუ ერთ ადგილას ქრება და მეორეში ჩნდება. ამ ფენომენს კვანტური ნახტომი ეწოდა.

უფრო მეტიც, მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ ზუსტად ვერ დაადგინეს, ახალ ორბიტაზე ზუსტად სად გამოჩნდებოდა გაუჩინარებული ელექტრონი ან რომელ მომენტში ხტუნავს. რაც მათ შეეძლოთ იყო ელექტრონის ახალი მდებარეობის ალბათობის (შროდინგერის ტალღის განტოლების საფუძველზე) გამოთვლა.

"რეალობა, როგორც ჩვენ მას განვიცდით, იქმნება დროის ყოველ მომენტში უთვალავი შესაძლებლობების მთლიანობიდან", - ამბობს დოქტორი სატინოვერი. - მაგრამ ნამდვილი საიდუმლო იმაში მდგომარეობს, რომ ფიზიკურ სამყაროში არაფერია, რაც განსაზღვრავს, რომელი შესაძლებლობა ახდება ამ მთლიანობიდან. არ არსებობს პროცესი, რომელიც ადგენს ამას“.

ამრიგად, კვანტური ნახტომები სამყაროში ერთადერთი ჭეშმარიტად შემთხვევითი მოვლენაა.

შოკი #4 - გაურკვევლობის პრინციპი

კლასიკურ ფიზიკაში ობიექტის ყველა პარამეტრი, მათ შორის მისი სივრცითი კოორდინატები და სიჩქარე, შეიძლება გაიზომოს მხოლოდ ექსპერიმენტული ტექნოლოგიების შესაძლებლობებით შეზღუდული სიზუსტით. მაგრამ კვანტურ დონეზე, როდესაც თქვენ განსაზღვრავთ ობიექტის ერთ რაოდენობრივ მახასიათებელს, როგორიცაა სიჩქარე, ვერ მიიღებთ მისი სხვა პარამეტრების ზუსტ მნიშვნელობებს, როგორიცაა კოორდინატები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ: თუ თქვენ იცით, რამდენად სწრაფად მოძრაობს ობიექტი, თქვენ არ შეგიძლიათ იცოდეთ სად არის ის. პირიქით, თუ იცით სად არის, ვერ გაიგებთ რამდენად სწრაფად მოძრაობს.

რაც არ უნდა დახვეწილი იყვნენ ექსპერიმენტატორები, რაც არ უნდა მოწინავე საზომი ტექნოლოგიები გამოიყენონ, ისინი ვერ ხედავენ ამ ფარდის მიღმა.

ვერნერ ჰაიზენბერგმა, კვანტური ფიზიკის ერთ-ერთმა პიონერმა, ჩამოაყალიბა გაურკვევლობის პრინციპი. მისი არსი შემდეგია: როგორც არ უნდა იბრძოლო, შეუძლებელია ერთდროულად მიიღო კვანტური ობიექტის კოორდინატებისა და სიჩქარის ზუსტი მნიშვნელობები. რაც უფრო ზუსტს მივაღწევთ ერთი პარამეტრის გაზომვისას, მით უფრო გაურკვეველი ხდება მეორე.

შოკი #5 - არალოკალურობა, EPR პარადოქსი და ბელის თეორემა

ალბერტ აინშტაინს არ უყვარდა კვანტური ფიზიკა. კვანტურ ფიზიკაში ასახული სუბატომური პროცესების ალბათური ბუნების შეფასებისას მან თქვა: „ღმერთი არ თამაშობს კამათელს სამყაროსთან“. მაგრამ ნილს ბორმა მას უპასუხა: "შეწყვიტე ღმერთს ასწავლო რა უნდა გააკეთოს!"

1935 წელს აინშტაინი და მისი კოლეგები პოდოლსკი და როზენი (EPR) ცდილობდნენ კვანტური თეორიის დამარცხებას. მეცნიერებმა კვანტური მექანიკის დებულებებზე დაყრდნობით ჩაატარეს სააზროვნო ექსპერიმენტი და მივიდნენ პარადოქსულ დასკვნამდე. (მას უნდა ეჩვენებინა კვანტური თეორიის არასრულფასოვნება). ეს არის მათი აზროვნების არსი. თუ ჩვენ გვაქვს ორი ნაწილაკი, რომლებიც ერთდროულად გაჩნდნენ, მაშინ ეს ნიშნავს, რომ ისინი ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული ან სუპერპოზიციის მდგომარეობაში არიან. მოდით გავაგზავნოთ ისინი სამყაროს სხვადასხვა ბოლოებში. შემდეგ ჩვენ ვცვლით ერთ-ერთი ნაწილაკების მდგომარეობას. შემდეგ, კვანტური თეორიის მიხედვით, სხვა ნაწილაკი მყისიერად მოდის იმავე მდგომარეობაში. მომენტალურად! სამყაროს მეორე მხარეს!

ასეთი იდეა იმდენად სასაცილო იყო, რომ აინშტაინმა მას სარკასტულად უწოდა "ზებუნებრივი მოქმედება დისტანციაზე". მისი ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ვერაფერი მოძრაობს სინათლეზე სწრაფად. და EPR ექსპერიმენტში აღმოჩნდა, რომ ნაწილაკებს შორის ინფორმაციის გაცვლის სიჩქარე უსასრულოა! გარდა ამისა, თვით იდეა, რომ ელექტრონს შეეძლო სამყაროს მოპირდაპირე მხარეს მდებარე სხვა ელექტრონის მდგომარეობას „აკონტროლოს“ სრულიად ეწინააღმდეგებოდა რეალობის შესახებ ზოგადად მიღებულ იდეებს და მართლაც საღი აზროვნებას.

მაგრამ 1964 წელს ირლანდიელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჯონ ბელმა ჩამოაყალიბა და დაამტკიცა თეორემა, საიდანაც იგი მოჰყვა: EPR აზროვნების ექსპერიმენტის "სასაცილო" დასკვნები მართალია!

ნაწილაკები მჭიდროდ არიან დაკავშირებული გარკვეულ დონეზე, რომელიც აღემატება დროსა და სივრცეს. ამიტომ მათ შეუძლიათ მყისიერად გაცვალონ ინფორმაცია.

წარმოდგენა, რომ სამყაროში ნებისმიერი ობიექტი ლოკალურია - ე.ი. არსებობს სივრცის რომელიმე ერთ ადგილას (წერტილში) - არ შეესაბამება სიმართლეს. ამქვეყნად ყველაფერი არალოკალურია.

მიუხედავად ამისა, ეს ფენომენი სამყაროს მოქმედი კანონია. შროდინგერი ამბობდა, რომ ობიექტებს შორის ურთიერთობა არ არის კვანტური თეორიის ერთადერთი საინტერესო ასპექტი, არამედ ყველაზე მნიშვნელოვანი. 1975 წელს თეორიულმა ფიზიკოსმა ჰენრი სტეპმა უწოდა ბელის თეორემა "მეცნიერების ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენა". გაითვალისწინეთ, რომ ის საუბრობდა მეცნიერებაზე და არა მხოლოდ ფიზიკაზე.

(სტატია მომზადდა W. Arntz-ის, B. Chase-ის, M. Vicente-ის წიგნის მასალების მიხედვით „კურდღლის ხვრელი, ანუ რა ვიცით ჩვენ საკუთარ თავზე და სამყაროზე?“, თავი „კვანტური ფიზიკა“).

მსოფლიოში არავის ესმის კვანტური მექანიკა - ეს არის მთავარი, რაც მის შესახებ უნდა იცოდეთ. დიახ, ბევრმა ფიზიკოსმა ისწავლა მისი კანონების გამოყენება და ფენომენების პროგნოზირებაც კი კვანტური გამოთვლების გამოყენებით. მაგრამ ჯერ კიდევ გაუგებარია, რატომ განსაზღვრავს სისტემის ბედს დამკვირვებლის ყოფნა და აიძულებს მას არჩევანი გააკეთოს ერთი სახელმწიფოს სასარგებლოდ. „თეორიებმა და პრაქტიკებმა“ შეარჩია ექსპერიმენტების მაგალითები, რომელთა შედეგზე გარდაუვალია დამკვირვებლის გავლენა და ცდილობდა გაერკვია, თუ რას აპირებს კვანტური მექანიკა ცნობიერების ასეთ ჩარევასთან მატერიალურ რეალობაში.

შროდინგერის კატა

დღეს კვანტური მექანიკის მრავალი ინტერპრეტაცია არსებობს, რომელთაგან ყველაზე პოპულარული რჩება კოპენჰაგენური. მისი ძირითადი დებულებები ჩამოყალიბდა 1920-იან წლებში ნილს ბორისა და ვერნერ ჰაიზენბერგის მიერ. და კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის ცენტრალური ტერმინი იყო ტალღის ფუნქცია - მათემატიკური ფუნქცია, რომელიც შეიცავს ინფორმაციას კვანტური სისტემის ყველა შესაძლო მდგომარეობის შესახებ, რომელშიც ის ერთდროულად ცხოვრობს.

კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის თანახმად, მხოლოდ დაკვირვებას შეუძლია ზუსტად განსაზღვროს სისტემის მდგომარეობა, განასხვავოს იგი დანარჩენისგან (ტალღის ფუნქცია მხოლოდ მათემატიკურად ეხმარება გამოთვალოს სისტემის კონკრეტულ მდგომარეობაში აღმოჩენის ალბათობა). შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დაკვირვების შემდეგ კვანტური სისტემა კლასიკური ხდება: ის მყისიერად წყვეტს თანაარსებობას ერთდროულად ბევრ სახელმწიფოში ერთ-ერთი მათგანის სასარგებლოდ.

ამ მიდგომას ყოველთვის ჰყავდა მოწინააღმდეგეები (გახსოვდეთ, მაგალითად, ალბერტ აინშტაინის „ღმერთი კამათელს არ თამაშობს“), მაგრამ გამოთვლებისა და პროგნოზების სიზუსტემ თავისი შედეგი მოიტანა. თუმცა, ბოლო წლებში სულ უფრო და უფრო ნაკლები იყო კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის მხარდამჭერები და ამის ყველაზე ნაკლებად მიზეზი არის გაზომვის დროს ტალღის ფუნქციის ძალიან იდუმალი მყისიერი კოლაფსი. ერვინ შრედინგერის ცნობილი სააზროვნო ექსპერიმენტი ღარიბ კატასთან დაკავშირებით მხოლოდ ამ ფენომენის აბსურდულობის დასანახად იყო შექმნილი.

ასე რომ, გავიხსენებთ ექსპერიმენტის შინაარსს. ცოცხალი კატა, შხამის ამპულა და მექანიზმი, რომელსაც შეუძლია შხამის მოქმედებაში მოქცევა შემთხვევით მომენტში, მოთავსებულია შავ ყუთში. მაგალითად, ერთი რადიოაქტიური ატომი, რომლის დაშლაც გაანადგურებს ამპულას. ატომის დაშლის ზუსტი დრო უცნობია. ცნობილია მხოლოდ ნახევარგამოყოფის პერიოდი: დრო, რომლის დროსაც მოხდება დაშლა, ალბათობით 50%.

ირკვევა, რომ გარე დამკვირვებლისთვის კატა ყუთში ერთდროულად ორ მდგომარეობაშია: ის ან ცოცხალია, თუ ყველაფერი კარგადაა, ან მკვდარია, თუ გაფუჭება მოხდა და ამპულა გატყდა. ორივე ეს მდგომარეობა აღწერილია კატის ტალღის ფუნქციით, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება: რაც უფრო შორს არის, მით უფრო სავარაუდოა, რომ რადიოაქტიური დაშლა უკვე მოხდა. მაგრამ როგორც კი ყუთი გაიხსნება, ტალღის ფუნქცია იშლება და ჩვენ მაშინვე ვხედავთ ფლეიერის ექსპერიმენტის შედეგს.

გამოდის, რომ სანამ დამკვირვებელი არ გახსნის ყუთს, კატა სამუდამოდ დაბალანსდება სიცოცხლესა და სიკვდილს შორის და მხოლოდ დამკვირვებლის ქმედება განსაზღვრავს მის ბედს. ეს ის აბსურდია, რომელიც შრედინგერმა აღნიშნა.

ელექტრონის დიფრაქცია

The New York Times-ის მიერ ჩატარებული წამყვანი ფიზიკოსების გამოკითხვის თანახმად, 1961 წელს კლაუს ჯენსონის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტი ელექტრონების დიფრაქციის შესახებ, მეცნიერების ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე ლამაზი გახდა. რა არის მისი არსი?

არის წყარო, რომელიც ასხივებს ელექტრონების ნაკადს ეკრან-ფოტოგრაფიული ფირფიტისკენ. და ამ ელექტრონების გზაზე არის დაბრკოლება - სპილენძის ფირფიტა ორი ჭრილით. როგორი სურათი შეიძლება იყოს ეკრანზე, თუ ჩვენ წარმოვადგენთ ელექტრონებს, როგორც პატარა დამუხტულ ბურთებს? ორი განათებული ზოლები ჭრილების საპირისპიროდ.

სინამდვილეში, ეკრანზე ჩნდება შავი და თეთრი ზოლების მონაცვლეობის ბევრად უფრო რთული ნიმუში. ფაქტია, რომ ჭრილებში გავლისას ელექტრონები იწყებენ ქცევას არა ნაწილაკების, არამედ ტალღების მსგავსად (ისევე, როგორც ფოტონები, სინათლის ნაწილაკები, ერთდროულად შეიძლება იყოს ტალღები). შემდეგ ეს ტალღები ურთიერთქმედებენ სივრცეში, სადღაც სუსტდებიან და სადღაც აძლიერებენ ერთმანეთს და შედეგად, ეკრანზე ჩნდება ალტერნატიული მსუბუქი და მუქი ზოლების რთული სურათი.

ამ შემთხვევაში ექსპერიმენტის შედეგი არ იცვლება და თუ ჭრილში ელექტრონები გაივლიან არა უწყვეტი ნაკადით, არამედ სათითაოდ, ერთი ნაწილაკიც კი შეიძლება ერთდროულად იყოს ტალღა. ერთ ელექტრონს შეუძლია ერთდროულად გაიაროს ორ ჭრილში (და ეს არის კვანტური მექანიკის კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი დებულება - ობიექტებს შეუძლიათ ერთდროულად აჩვენონ როგორც მათი "ჩვეულებრივი" მატერიალური თვისებები და ეგზოტიკური ტალღის თვისებები).

მაგრამ რაც შეეხება დამკვირვებელს? მიუხედავად იმისა, რომ მასთან ისედაც რთული ამბავი კიდევ უფრო გართულდა. როდესაც ასეთ ექსპერიმენტებში ფიზიკოსები ცდილობდნენ დაეფიქსირებინათ ინსტრუმენტების დახმარებით, რომლითაც ჭრილი გადის ელექტრონი, ეკრანზე სურათი მკვეთრად შეიცვალა და გახდა "კლასიკური": ორი განათებული უბანი ჭრილების მოპირდაპირე მხარეს და ალტერნატიული ზოლების გარეშე.

ელექტრონებს არ სურდათ თავიანთი ტალღური ბუნების ჩვენება დამკვირვებლის მზერის ქვეშ. უბრალო და გასაგები სურათის ნახვის ინსტიქტურ სურვილზე მორგებული. მისტიკოსი? გაცილებით მარტივი ახსნა არსებობს: სისტემაზე დაკვირვება არ შეიძლება განხორციელდეს მასზე ფიზიკური ზემოქმედების გარეშე. მაგრამ ამას ცოტა მოგვიანებით დავუბრუნდებით.

გაცხელებული ფულერენი

ნაწილაკების დიფრაქციის ექსპერიმენტები ჩატარდა არა მხოლოდ ელექტრონებზე, არამედ ბევრად უფრო დიდ ობიექტებზე. მაგალითად, ფულერენი არის დიდი, დახურული მოლეკულები, რომლებიც შედგება ათობით ნახშირბადის ატომისგან (მაგალითად, სამოცი ნახშირბადის ატომისგან შემდგარი ფულერინი ფორმაში ძალიან ჰგავს ფეხბურთის ბურთს: ხუთ და ექვსკუთხედისგან შეკერილი ღრუ სფერო).

ახლახან ვენის უნივერსიტეტის ჯგუფმა, პროფესორ ცეილინგერის ხელმძღვანელობით, ცდილობდა დაკვირვების ელემენტის დანერგვას ასეთ ექსპერიმენტებში. ამისათვის მათ ლაზერის სხივით ასხივეს მოძრავი ფულერენის მოლეკულები. ამის შემდეგ, გარე ზემოქმედებით გახურებულმა მოლეკულებმა დაიწყეს ბზინვარება და ამით აუცილებლად გამოავლინეს თავიანთი ადგილი სივრცეში დამკვირვებლისთვის.

ამ სიახლესთან ერთად შეიცვალა მოლეკულების ქცევაც. ტოტალური მეთვალყურეობის დაწყებამდე, ფულერენებმა საკმაოდ წარმატებით გადალახეს დაბრკოლებები (აჩვენა ტალღის თვისებები), როგორც წინა მაგალითის ელექტრონები, რომლებიც გადის გაუმჭვირვალე ეკრანზე. მაგრამ მოგვიანებით, დამკვირვებლის მოსვლასთან ერთად, ფულერენები დამშვიდდნენ და დაიწყეს ქცევა, როგორც მატერიის სრულიად კანონმორჩილი ნაწილაკები.

გაგრილების განზომილება

კვანტური სამყაროს ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი კანონია ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი: შეუძლებელია კვანტური ობიექტის პოზიციისა და სიჩქარის ერთდროულად დადგენა. რაც უფრო ზუსტად გავზომავთ ნაწილაკების იმპულსს, მით ნაკლები სიზუსტით შეგვიძლია გავზომოთ მისი პოზიცია. მაგრამ კვანტური კანონების მოქმედება, რომლებიც მოქმედებს პაწაწინა ნაწილაკების დონეზე, ჩვეულებრივ შეუმჩნეველია ჩვენს დიდი მაკრო ობიექტების სამყაროში.

მაშასადამე, უფრო ღირებულია აშშ-დან პროფესორ შვაბის ჯგუფის ბოლო ექსპერიმენტები, რომლებშიც კვანტური ეფექტები გამოვლინდა არა იგივე ელექტრონების ან ფულერენის მოლეკულების დონეზე (მათი დამახასიათებელი დიამეტრი დაახლოებით 1 ნმ), არამედ ოდნავ უფრო ხელშესახები ობიექტი - პაწაწინა ალუმინის ზოლები.

ეს ზოლი დამაგრებული იყო ორივე მხრიდან ისე, რომ მისი შუა იყო შეჩერებულ მდგომარეობაში და შეეძლო ვიბრირება გარე გავლენის ქვეშ. გარდა ამისა, ზოლის გვერდით იყო მოწყობილობა, რომელსაც შეეძლო მისი პოზიციის მაღალი სიზუსტით ჩაწერა.

შედეგად, ექსპერიმენტატორებმა აღმოაჩინეს ორი საინტერესო ეფექტი. ჯერ ერთი, ობიექტის პოზიციის ნებისმიერი გაზომვა, ზოლზე დაკვირვება მისთვის უკვალოდ არ გასულა - ყოველი გაზომვის შემდეგ ზოლის პოზიცია იცვლებოდა. უხეშად რომ ვთქვათ, ექსპერიმენტატორებმა დიდი სიზუსტით განსაზღვრეს ზოლის კოორდინატები და ამით, ჰაიზენბერგის პრინციპის მიხედვით, შეცვალეს მისი სიჩქარე და, შესაბამისად, შემდგომი პოზიცია.

მეორეც, რაც უკვე საკმაოდ მოულოდნელია, ზოგიერთმა გაზომვამ ასევე გამოიწვია ზოლის გაციება. გამოდის, რომ დამკვირვებელს მხოლოდ მისი ყოფნით შეუძლია შეცვალოს ობიექტების ფიზიკური მახასიათებლები. აბსოლუტურად წარმოუდგენლად ჟღერს, მაგრამ ფიზიკოსების დამსახურებად, ვთქვათ, რომ ისინი არ იყვნენ ზარალში - ახლა პროფესორ შვაბის ჯგუფი ფიქრობს, როგორ გამოიყენოს აღმოჩენილი ეფექტი ელექტრონული სქემების გაგრილებისთვის.

გაყინვის ნაწილაკები

მოგეხსენებათ, არასტაბილური რადიოაქტიური ნაწილაკები იშლება მსოფლიოში არა მხოლოდ კატებზე ექსპერიმენტების გამო, არამედ თავისთავად. უფრო მეტიც, თითოეულ ნაწილაკს ახასიათებს საშუალო სიცოცხლის ხანგრძლივობა, რომელიც, როგორც ირკვევა, შეიძლება გაიზარდოს დამკვირვებლის მზერის ქვეშ.

ეს კვანტური ეფექტი პირველად იწინასწარმეტყველეს ჯერ კიდევ 1960-იან წლებში და მისი ბრწყინვალე ექსპერიმენტული დადასტურება გამოჩნდა 2006 წელს გამოქვეყნებულ ნაშრომში ფიზიკაში ნობელის პრემიის ლაურეატი ვოლფგანგ კეტერლეს მიერ მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან.

ამ ნაშრომში ჩვენ შევისწავლეთ არასტაბილური აღგზნებული რუბიდიუმის ატომების დაშლა (დაშლა რუბიდიუმის ატომებად ძირითად მდგომარეობაში და ფოტონებში). სისტემის მომზადებისთანავე დაიწყო ატომების აღგზნების შემჩნევა - ისინი განათებული იყო ლაზერის სხივით. ამ შემთხვევაში დაკვირვება ხორციელდებოდა ორი რეჟიმით: უწყვეტი (მცირე სინათლის იმპულსები მუდმივად იკვებება სისტემაში) და იმპულსური (სისტემა დროდადრო უფრო მძლავრი იმპულსებით ისხივება).

მიღებული შედეგები შესანიშნავად შეესაბამება თეორიულ პროგნოზებს. გარე სინათლის ეფექტები ნამდვილად ანელებს ნაწილაკების დაშლას, თითქოს აბრუნებს მათ თავდაპირველ, დაშლისგან შორს. ამ შემთხვევაში, ეფექტის სიდიდე ორი შესწავლილი რეჟიმისთვის ასევე ემთხვევა პროგნოზებს. და არასტაბილური აღგზნებული რუბიდიუმის ატომების მაქსიმალური სიცოცხლე 30-ჯერ გაიზარდა.

კვანტური მექანიკა და ცნობიერება

ელექტრონები და ფულერენები წყვეტენ თავიანთი ტალღის თვისებების ჩვენებას, ალუმინის ფირფიტები გრილდება და არასტაბილური ნაწილაკები იყინება მათი დაშლისას: დამკვირვებლის ყოვლისშემძლე მზერის ქვეშ სამყარო იცვლება. რა არ არის მტკიცებულება ჩვენი გონების ჩართულობის შესახებ სამყაროს მუშაობაში? იქნებ კარლ იუნგი და ვოლფგანგ პაული (ავსტრიელი ფიზიკოსი, ნობელის პრემიის ლაურეატი, კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი პიონერი) მართალი იყვნენ, როცა თქვეს, რომ ფიზიკისა და ცნობიერების კანონები ერთმანეთს უნდა მივიჩნიოთ?

მაგრამ ასე რომ, მოვალეობის აღიარებამდე მხოლოდ ერთი ნაბიჯი რჩება: მთელი სამყარო არის ჩვენი გონების არსი. შემზარავი? („ნამდვილად გგონიათ, რომ მთვარე მხოლოდ მაშინ არსებობს, როცა მას უყურებ?“ აინშტაინმა კომენტარი გააკეთა კვანტური მექანიკის პრინციპებზე). შემდეგ ისევ ვცადოთ მივმართოთ ფიზიკოსებს. უფრო მეტიც, ბოლო წლებში მათ სულ უფრო ნაკლებად ახარებთ კვანტური მექანიკის კოპენჰაგენური ინტერპრეტაცია ფუნქციური ტალღის იდუმალი კოლაფსით, რომელსაც ანაცვლებს სხვა, საკმაოდ ამქვეყნიური და საიმედო ტერმინი - დეკოჰერენტობა.

აქ არის საქმე - ყველა აღწერილ ექსპერიმენტში დაკვირვებით, ექსპერიმენტატორებმა აუცილებლად მოახდინეს გავლენა სისტემაზე. ლაზერით იყო განათებული, დამონტაჟდა საზომი ხელსაწყოები. და ეს არის ზოგადი, ძალიან მნიშვნელოვანი პრინციპი: თქვენ არ შეგიძლიათ დააკვირდეთ სისტემას, გაზომოთ მისი თვისებები მასთან ურთიერთობის გარეშე. და სადაც არის ურთიერთქმედება, ხდება თვისებების ცვლილება. განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც კვანტური ობიექტების კოლოსები ურთიერთქმედებენ პატარა კვანტურ სისტემასთან. ასე რომ, დამკვირვებლის მარადიული, ბუდისტური ნეიტრალიტეტი შეუძლებელია.

ზუსტად ამით აიხსნება ტერმინი „დეკოჰერენტობა“ - შეუქცევადი პროცესი სისტემის კვანტური თვისებების დარღვევის თვალსაზრისით, როდესაც ის ურთიერთქმედებს სხვა, დიდ სისტემასთან. ასეთი ურთიერთქმედების დროს კვანტური სისტემა კარგავს თავის პირვანდელ თვისებებს და ხდება კლასიკური, „ემორჩილება“ დიდ სისტემას. ეს ხსნის შრედინგერის კატასთან არსებულ პარადოქსს: კატა ისეთი დიდი სისტემაა, რომ ის უბრალოდ ვერ იქნება იზოლირებული სამყაროსგან. სააზროვნო ექსპერიმენტის თავად პარამეტრი მთლად სწორი არ არის.

ნებისმიერ შემთხვევაში, რეალობასთან, როგორც ცნობიერების შექმნის აქტთან შედარებით, დეკოჰერენტობა გაცილებით მშვიდად ჟღერს. შესაძლოა ზედმეტად მშვიდი. ყოველივე ამის შემდეგ, ამ მიდგომით, მთელი კლასიკური სამყარო იქცევა ერთ დიდ დეკოჰერენტულ ეფექტად. და ამ დარგის ერთ-ერთი ყველაზე სერიოზული წიგნის ავტორების აზრით, ასეთი მიდგომებიდან ლოგიკურად გამომდინარეობს ისეთი განცხადებები, როგორიცაა „მსოფლიოში ნაწილაკები არ არსებობს“ ან „დრო არ არის ფუნდამენტურ დონეზე“.

კრეატიული დამკვირვებელი თუ ყოვლისშემძლე დეკოჰერენტობა? თქვენ უნდა აირჩიოთ ორ ბოროტებას შორის. მაგრამ გახსოვდეთ - ახლა მეცნიერები სულ უფრო და უფრო რწმუნდებიან, რომ ძალიან ცნობილი კვანტური ეფექტები საფუძვლად უდევს ჩვენს აზროვნების პროცესებს. ასე რომ, სად მთავრდება დაკვირვება და იწყება რეალობა – თითოეულმა ჩვენგანმა უნდა აირჩიოს.

1935 წელს, როდესაც კვანტური მექანიკა და აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია ძალიან ახალგაზრდა იყო, არც თუ ისე ცნობილმა საბჭოთა ფიზიკოსმა მატვეი ბრონშტეინმა, 28 წლის ასაკში, ჩაატარა პირველი დეტალური კვლევა გრავიტაციის კვანტურ თეორიაში ამ ორი თეორიის შეჯერების შესახებ. ეს „შესაძლოა მთელი სამყაროს თეორია“, როგორც ბრონშტეინი წერდა, შეიძლება შეცვალოს გრავიტაციის კლასიკური აინშტაინის აღწერილობა, რომელშიც იგი განიხილება, როგორც მრუდები სივრცე-დროის კონტინიუმში და გადაწეროს იგი კვანტურ ენაზე, ისევე როგორც დანარჩენი ფიზიკა. .

ბრონშტეინმა გაარკვია, როგორ აღეწერა გრავიტაცია კვანტიზებული ნაწილაკებით, რომლებსაც ახლა გრავიტონებს უწოდებენ, მაგრამ მხოლოდ მაშინ, როდესაც გრავიტაციული ძალა სუსტია - ანუ (ზოგად ფარდობითობაში), როცა სივრცე დრო ისე ოდნავ მოხრილია, რომ პრაქტიკულად ბრტყელია. როდესაც გრავიტაცია ძლიერია, "სიტუაცია სრულიად განსხვავებულია", - წერს მეცნიერი. „კლასიკური ცნებების ღრმა გადახედვის გარეშე, პრაქტიკულად შეუძლებელია გრავიტაციის კვანტური თეორიის წარმოდგენა ამ სფეროშიც“.

მისი სიტყვები წინასწარმეტყველური იყო. ოთხმოცდასამი წლის შემდეგ, ფიზიკოსები კვლავ ცდილობენ გაიგონ, თუ როგორ ვლინდება სივრცე-დროის გამრუდება მაკროსკოპულ მასშტაბებზე, რაც გამომდინარეობს გრავიტაციის უფრო ფუნდამენტური და სავარაუდოდ კვანტური სურათიდან; ალბათ ეს არის ყველაზე ღრმა კითხვა ფიზიკაში. ალბათ, შანსი რომ ყოფილიყო, ბრონშტეინის ნათელი თავი დააჩქარებდა ამ ძიების პროცესს. კვანტური გრავიტაციის გარდა, მან ასევე შეიტანა წვლილი ასტროფიზიკასა და კოსმოლოგიაში, ნახევარგამტარების თეორიაში, კვანტურ ელექტროდინამიკაში და დაწერა რამდენიმე საბავშვო წიგნი. 1938 წელს სტალინური რეპრესიების ქვეშ მოექცა და 31 წლის ასაკში სიკვდილით დასაჯეს.

კვანტური გრავიტაციის სრული თეორიის ძიება რთულდება იმით, რომ გრავიტაციის კვანტური თვისებები არასოდეს ვლინდება რეალურ გამოცდილებაში. ფიზიკოსები ვერ ხედავენ, თუ როგორ ირღვევა აინშტაინის მიერ გლუვი სივრცე-დროის კონტინიუმის აღწერა ან ბრონშტეინის კვანტური მიახლოება მის ოდნავ მოხრილ მდგომარეობაში.

პრობლემა მდგომარეობს გრავიტაციული ძალის უკიდურეს სისუსტეში. მიუხედავად იმისა, რომ კვანტიზებული ნაწილაკები, რომლებიც გადასცემენ ძლიერ, სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ძალებს, იმდენად ძლიერია, რომ ისინი მჭიდროდ აკავშირებენ მატერიას ატომებში და მათი შესწავლა შესაძლებელია ფაქტიურად გამადიდებელი შუშის ქვეშ, გრავიტონები ინდივიდუალურად იმდენად სუსტია, რომ ლაბორატორიებს არ აქვთ მათი აღმოჩენის შანსი. გრავიტონის დიდი ალბათობით დასაჭერად, ნაწილაკების დეტექტორი ისეთი დიდი და მასიური უნდა იყოს, რომ შავ ხვრელში ჩავარდეს. ეს სისუსტე ხსნის, თუ რატომ არის საჭირო მასის ასტრონომიული დაგროვება გრავიტაციის საშუალებით სხვა მასიურ სხეულებზე ზემოქმედებისთვის და რატომ ვხედავთ გრავიტაციულ ეფექტებს უზარმაზარ მასშტაბებზე.

ეს ყველაფერი არ არის. სამყარო, როგორც ჩანს, ექვემდებარება რაღაც კოსმოსურ ცენზურას: ძლიერი გრავიტაციის რეგიონები - სადაც სივრცე-დროის მრუდები იმდენად მკვეთრია, რომ აინშტაინის განტოლებები იშლება და გრავიტაციისა და სივრცის კვანტური ბუნება უნდა გამოვლინდეს - ყოველთვის იმალება შავი ხვრელების ჰორიზონტებს მიღმა.

"თუნდაც რამდენიმე წლის წინ იყო ზოგადი კონსენსუსი, რომ დიდი ალბათობით შეუძლებელი იყო გრავიტაციული ველის კვანტიზაციის რაიმე გზით გაზომვა", - ამბობს იგორ პიკოვსკი, თეორიული ფიზიკოსი ჰარვარდის უნივერსიტეტიდან.

და აქ არის რამდენიმე ბოლო სტატია გამოქვეყნებული Physical Review Letters-ში, რომლებმაც შეცვალეს სიტუაცია. ეს ნაშრომები ამტკიცებენ, რომ შესაძლებელია კვანტურ გრავიტაციამდე მისვლა - თუნდაც ამის შესახებ რაიმეს ცოდნის გარეშე. ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის სუგატო ბოზის და ოქსფორდის უნივერსიტეტის კიარა მარლეტოსა და ვლატკო ვედრალის მიერ დაწერილი ნაშრომები გვთავაზობენ ტექნიკურად რთულ, მაგრამ შესაძლებელ ექსპერიმენტს, რომელიც შეიძლება დაადასტუროს, რომ გრავიტაცია არის კვანტური ძალა, როგორც ყველა სხვა, და არ საჭიროებს აღმოჩენას. გრავიტონი. მაილს ბლანკოუ, კვანტური ფიზიკოსი დარტმუთის კოლეჯიდან, რომელიც არ იყო ჩართული სამუშაოში, ამბობს, რომ ასეთ ექსპერიმენტს შეეძლო უხილავი კვანტური გრავიტაციის მკაფიო კვალი – „ჩეშირის კატის ღიმილი“ გამოეჩინა.

შემოთავაზებული ექსპერიმენტი დაადგენს, შეიძლება თუ არა ორ ობიექტს - ბოზის ჯგუფი მიკრობრილიანტის წყვილის გამოყენებას - კვანტურ მექანიკურად ერთმანეთში ჩახლართული გრავიტაციული მიზიდულობის პროცესში. ჩახლართული ფენომენი არის კვანტური ფენომენი, რომლის დროსაც ნაწილაკები განუყოფლად იხლართებიან და იზიარებენ ერთ ფიზიკურ აღწერას, რომელიც განსაზღვრავს მათ შესაძლო გაერთიანებულ მდგომარეობას. (სხვადასხვა შესაძლო მდგომარეობის თანაარსებობას ეწოდება "სუპერპოზიცია" და განსაზღვრავს კვანტურ სისტემას.) მაგალითად, ჩახლართული ნაწილაკის წყვილი შეიძლება არსებობდეს სუპერპოზიციაში, რომელშიც A ნაწილაკი ბრუნავს ზემოთ 50 პროცენტიანი შანსით, ნაწილაკი B ბრუნავს ზემოთ და ქვემოთ და პირიქით 50 პროცენტიანი შანსით. წინასწარ არავინ იცის, რა შედეგს მიიღებთ ნაწილაკების ტრიალის მიმართულების გაზომვისას, მაგრამ შეგიძლიათ დარწმუნებული იყოთ, რომ მათთვისაც ასე იქნება.

ავტორები ამტკიცებენ, რომ შემოთავაზებულ ექსპერიმენტში ორი ობიექტი შეიძლება ჩახლართული იყოს ამ გზით მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათ შორის მოქმედი ძალა - ამ შემთხვევაში გრავიტაცია - არის გრავიტონების შუამავლობით გამოწვეული კვანტური ურთიერთქმედება, რომელსაც შეუძლია კვანტური სუპერპოზიციების მხარდაჭერა. „თუ ჩატარდება ექსპერიმენტი და მიიღება ჩახლართულობა, სამუშაოს მიხედვით შეიძლება დავასკვნათ, რომ გრავიტაცია კვანტიზებულია“, - განმარტა ბლანკოვმა.

ალმასი აბნევს

კვანტური გრავიტაცია იმდენად დახვეწილია, რომ ზოგიერთი მეცნიერი ეჭვქვეშ აყენებს მის არსებობას. ცნობილი მათემატიკოსი და ფიზიკოსი 94 წლის ფრიმენ დაისონი 2001 წლიდან ამტკიცებს, რომ სამყაროს შეუძლია მხარი დაუჭიროს ერთგვარ „დუალისტურ“ აღწერას, რომელშიც „აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიით აღწერილი გრავიტაციული ველი იქნება წმინდა კლასიკური ველი ყოველგვარი კვანტური ქცევის გარეშე. ”, მაშინ როცა მთელი მატერია ამ გლუვ სივრცე-დროის კონტინიუმში კვანტიზირებული იქნება ნაწილაკებით, რომლებიც ემორჩილებიან ალბათობის წესებს.

დაისონი, რომელიც დაეხმარა კვანტური ელექტროდინამიკის შემუშავებას (მატერიასა და შუქს შორის ურთიერთქმედების თეორია) და არის პრინსტონის, ნიუ-ჯერსის გაფართოებული კვლევების ინსტიტუტის დამსახურებული პროფესორი, არ სჯერა, რომ კვანტური გრავიტაცია აუცილებელია შავი ხვრელების მიუწვდომელი ინტერიერის აღსაწერად. . და ის ასევე თვლის, რომ ჰიპოთეტური გრავიტონის აღმოჩენა პრინციპში შეიძლება შეუძლებელი იყოს. ამ შემთხვევაში, მისი თქმით, კვანტური გრავიტაცია იქნება მეტაფიზიკური და არა ფიზიკური.

ის არ არის ერთადერთი სკეპტიკოსი. ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა სერ როჯერ პენროზმა და უნგრელმა მეცნიერმა ლაიოშ დიოსიმ დამოუკიდებლად განაცხადეს, რომ სივრცე-დროს არ შეუძლია სუპერპოზიციების მხარდაჭერა. მათ სჯერათ, რომ მისი გლუვი, ხისტი, ფუნდამენტურად კლასიკური ბუნება ხელს უშლის მას ერთდროულად ორ შესაძლო გზაზე გადახვევაში - და სწორედ ეს სიმტკიცე იწვევს კვანტური სისტემების სუპერპოზიციების კოლაფსს, როგორიცაა ელექტრონები და ფოტონები. „გრავიტაციული დეკოჰერენტობა“, ამტკიცებენ ისინი, საშუალებას იძლევა მოხდეს ერთიანი, მყარი, კლასიკური რეალობა, რომელიც შეიძლება იგრძნობა მაკროსკოპული მასშტაბით.

კვანტური გრავიტაციის „ღიმილის“ პოვნის შესაძლებლობა, როგორც ჩანს, უარყოფს დაისონის არგუმენტს. ის ასევე კლავს გრავიტაციული დეკოჰერენტობის თეორიას იმის ჩვენებით, რომ გრავიტაცია და სივრცე-დრო მართლაც მხარს უჭერენ კვანტურ სუპერპოზიციებს.

ბოზისა და მარლეტოს წინადადებები ერთდროულად და სრულიად შემთხვევით გამოჩნდა, თუმცა ექსპერტები აღნიშნავენ, რომ ისინი ასახავს დროის სულისკვეთებას. კვანტური ფიზიკის ექსპერიმენტული ლაბორატორიები მთელს მსოფლიოში ათავსებენ უფრო დიდ მიკროსკოპულ ობიექტებს კვანტურ სუპერპოზიციებში და ოპტიმიზაციას უკეთებენ პროტოკოლებს ორი კვანტური სისტემის ჩახლართულობის შესამოწმებლად. შემოთავაზებული ექსპერიმენტი აერთიანებს ამ პროცედურებს და მოითხოვს მასშტაბის და მგრძნობელობის შემდგომ გაუმჯობესებას; შესაძლოა ათი წელი დასჭირდეს. "მაგრამ არ არსებობს ფიზიკური ჩიხი", - ამბობს პიკოვსკი, რომელიც ასევე იკვლევს, თუ როგორ შეიძლება ლაბორატორიულმა ექსპერიმენტებმა გამოიკვლიოს გრავიტაციული ფენომენი. "ვფიქრობ, რთულია, მაგრამ არა შეუძლებელი."

ეს გეგმა უფრო დეტალურად არის ასახული Bose et al., Eleven Ocean Experts for Different Proposal Stages-ში. მაგალითად, უორვიკის უნივერსიტეტის მის ლაბორატორიაში, ერთ-ერთი თანაავტორი გევინ მორლი მუშაობს პირველ საფეხურზე, რომელიც ცდილობს მიკროალმასის დადებას კვანტურ სუპერპოზიციაში ორ ადგილას. ამისთვის, ის აზოტის ატომს აკრავს მიკროდიამასში, ალმასის სტრუქტურის ვაკანსიის გვერდით (ე.წ. NV ცენტრი, ან აზოტის შემცვლელი ვაკანსია ალმასში) და დატენავს მას მიკროტალღური პულსით. ელექტრონი, რომელიც ბრუნავს NV ცენტრის გარშემო, ერთდროულად შთანთქავს სინათლეს და არ შთანთქავს, და სისტემა გადადის კვანტურ სუპერპოზიციაში ორი სპინის მიმართულების - ზევით და ქვევით - ზევით, რომელიც ბრუნავს საათის ისრის მიმართულებით გარკვეული ალბათობით და საათის ისრის საწინააღმდეგოდ გარკვეული ალბათობით. ამ სუპერპოზიციური სპინით დატვირთული მიკროდიამასი ექვემდებარება მაგნიტურ ველს, რომელიც იწვევს ზედა ბრუნის გადაადგილებას მარცხნივ და ქვედა ტრიალის მარჯვნივ. თავად ბრილიანტი იყოფა ორი ტრაექტორიის სუპერპოზიციად.

სრულ ექსპერიმენტში მეცნიერებმა ეს ყველაფერი უნდა გააკეთონ ორი ბრილიანტით - წითელი და ლურჯი, მაგალითად, გვერდიგვერდ მოთავსებული სუპერცივ ვაკუუმში. როდესაც ხაფანგი გათავისუფლდება, ორი მიკრობრილიანსი, თითოეული ორი პოზიციის სუპერპოზიციაში, ვერტიკალურად დაეცემა ვაკუუმში. როდესაც ბრილიანტები დაეცემა, ისინი იგრძნობენ თითოეულის სიმძიმეს. რამდენად ძლიერი იქნება მათი გრავიტაციული ძალა?

თუ გრავიტაცია არის კვანტური ძალა, პასუხი არის, ეს დამოკიდებულია. ლურჯი ბრილიანტის სუპერპოზიციის თითოეული კომპონენტი განიცდის უფრო ძლიერ ან სუსტ მიზიდულობას წითელი ალმასის მიმართ, იმისდა მიხედვით, არის თუ არა ეს უკანასკნელი სუპერპოზიციის ტოტში, რომელიც უფრო ახლოს არის თუ უფრო შორს. და გრავიტაცია, რომელსაც იგრძნობს წითელი ალმასის სუპერპოზიციის თითოეული კომპონენტი, იგივენაირად დამოკიდებულია ლურჯი ალმასის მდგომარეობაზე.

თითოეულ შემთხვევაში, გრავიტაციული მიზიდულობის სხვადასხვა ხარისხი მოქმედებს ალმასის სუპერპოზიციების განვითარებად კომპონენტებზე. ორი ბრილიანტი ხდება ურთიერთდამოკიდებული, რადგან მათი მდგომარეობა შეიძლება განისაზღვროს მხოლოდ კომბინაციით - თუ ეს, მაშინ ის - ასე რომ, საბოლოოდ, NV ცენტრის ორი სისტემის ტრიალების მიმართულებები კორელაციაში იქნება.

მას შემდეგ, რაც მიკრობრილიანტები ერთმანეთის გვერდიგვერდ დაეცემა სამი წამის განმავლობაში - იმდენი ხანი, რომ ჩახლართული გრავიტაციაში - ისინი გაივლიან სხვა მაგნიტურ ველს, რომელიც დააბრუნებს თითოეული სუპერპოზიციის ტოტებს. ექსპერიმენტის ბოლო ნაბიჯი არის დანიელი ფიზიკოსის ბარბარა ტერალის და სხვების მიერ შემუშავებული ჩახლართული მოწმის პროტოკოლი: ლურჯი და წითელი ბრილიანტი შედის სხვადასხვა მოწყობილობებში, რომლებიც ზომავენ NV ცენტრის სისტემების ბრუნვის მიმართულებებს. (გაზომვა იწვევს სუპერპოზიციების დაშლას გარკვეულ მდგომარეობებში). შემდეგ შედარებულია ორი შედეგი. ექსპერიმენტის განმეორებით ჩატარებით და მრავალი წყვილი სპინის გაზომვების შედარებით, მეცნიერებს შეუძლიათ დაადგინონ, არის თუ არა ორი კვანტური სისტემის ტრიალები ერთმანეთთან კორელაციაში უფრო მეტად, ვიდრე ზედა ზღვარი ობიექტებისთვის, რომლებიც არ არიან კვანტური მექანიკურად ჩახლართული. თუ ასეა, გრავიტაცია მართლაც აერთიანებს ბრილიანტებს და შეიძლება ხელი შეუწყოს სუპერპოზიციებს.

"ამ ექსპერიმენტში საინტერესო ის არის, რომ თქვენ არ გჭირდებათ იცოდეთ რა არის კვანტური თეორია", - ამბობს ბლანკოუ. „საჭიროა მხოლოდ იმის მტკიცება, რომ არსებობს გარკვეული კვანტური ასპექტი ამ არეალში, რომელიც შუამავლობს ორ ნაწილაკს შორის არსებულ ძალას“.

ბევრი ტექნიკური სირთულეა. მანამდე ორ ადგილას სუპერპოზიციაში მოთავსებული უდიდესი ობიექტი იყო 800 ატომიანი მოლეკულა. თითოეული მიკროდიამასი შეიცავს 100 მილიარდზე მეტ ნახშირბადის ატომს - საკმარისია ხელშესახები გრავიტაციული ძალის დასაგროვებლად. მისი კვანტური მექანიკური ბუნების ამოხსნას დასჭირდება დაბალი ტემპერატურა, ღრმა ვაკუუმი და ზუსტი კონტროლი. „ბევრი სამუშაოა თავდაპირველი სუპერპოზიციის ამუშავება და გაშვება“, - ამბობს პიტერ ბარკერი, ექსპერიმენტული ჯგუფის წევრი, რომელიც აუმჯობესებს ლაზერული გაგრილებისა და მიკრობრილიანტის დაჭერის მეთოდებს. ეს რომ გაკეთდეს ერთი ბრილიანტით, დასძენს ბოზი, „მეორე პრობლემა არ იქნება“.

რა არის უნიკალური გრავიტაციაში?

კვანტური გრავიტაციის მკვლევარებს ეჭვი არ ეპარებათ, რომ გრავიტაცია არის კვანტური ძალა, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს ჩახლართულობა. რა თქმა უნდა, გრავიტაცია გარკვეულწილად უნიკალურია და სივრცისა და დროის წარმოშობის შესახებ ჯერ კიდევ ბევრია შესასწავლი, მაგრამ კვანტური მექანიკა აუცილებლად უნდა იყოს ჩართული, ამბობენ მეცნიერები. „ნამდვილად, რა აზრი აქვს თეორიას, სადაც ფიზიკის უმეტესი ნაწილი კვანტურია, ხოლო გრავიტაცია კლასიკურია“, ამბობს დენიელ ჰარლოუ, MIT-ის კვანტური გრავიტაციის მკვლევარი. შერეული კვანტურ-კლასიკური მოდელების წინააღმდეგ თეორიული არგუმენტები ძალიან ძლიერია (თუმცა უდაო არ არის).

მეორეს მხრივ, თეორეტიკოსები ადრეც ცდებოდნენ. „თუ შეგიძლიათ შეამოწმოთ, რატომაც არა? თუ ის დახურავს ამ ადამიანებს, რომლებიც კითხვის ნიშნის ქვეშ აყენებენ გრავიტაციის კვანტურ ბუნებას, ეს შესანიშნავი იქნება“, - თქვა ჰარლოუმ.

ნაშრომების წაკითხვის შემდეგ, დაისონმა დაწერა: „შემოთავაზებული ექსპერიმენტი, რა თქმა უნდა, დიდ ინტერესს იწვევს და მოითხოვს განხორციელებას რეალური კვანტური სისტემის პირობებში“. თუმცა, ის აღნიშნავს, რომ ავტორების აზრების მიმართულება კვანტურ ველებზე განსხვავდება მისისაგან. „ჩემთვის გაუგებარია შეძლებს თუ არა ეს ექსპერიმენტი კვანტური გრავიტაციის არსებობის საკითხის გადაჭრას. კითხვა, რომელიც მე დავსვი - ვაკვირდებით თუ არა ცალკე გრავიტონს - სხვა კითხვაა და მას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული პასუხი.

ბოზის, მარლეტოს და მათი კოლეგების აზრების მიმართულება კვანტური გრავიტაციის შესახებ მომდინარეობს ბრონშტეინის ნაშრომიდან ჯერ კიდევ 1935 წელს. (დაისონმა ბრონშტეინის ნამუშევარს უწოდა "ლამაზი ნამუშევარი", რომელიც მანამდე არ უნახავს). კერძოდ, ბრონშტეინმა აჩვენა, რომ მცირე მასის მიერ წარმოქმნილი სუსტი სიმძიმის მიახლოება შესაძლებელია ნიუტონის მიზიდულობის კანონით. (ეს არის ძალა, რომელიც მოქმედებს მიკრობრილიანტების სუპერპოზიციებს შორის). ბლანკოვის თქმით, სუსტი კვანტური გრავიტაციის გამოთვლები არც ისე დიდია, თუმცა ისინი, რა თქმა უნდა, უფრო აქტუალურია, ვიდრე შავი ხვრელების ფიზიკა ან დიდი აფეთქება. ის იმედოვნებს, რომ ახალი ექსპერიმენტული წინადადება წაახალისებს თეორეტიკოსებს ნიუტონის მიახლოების დახვეწილი დახვეწის ძიებაში, რომლის გამოცდასაც მომავალი საცდელი ექსპერიმენტები შეეცდებიან.

ლეონარდ სუსკინდი, სტენფორდის უნივერსიტეტის კვანტური გრავიტაციისა და სიმებიანი თეორეტიკოსის ცნობილი მეცნიერი, დაინახა შემოთავაზებული ექსპერიმენტის მნიშვნელობა, რადგან „ის უზრუნველყოფს გრავიტაციის დაკვირვებას მასების და დისტანციების ახალ დიაპაზონზე“. მაგრამ მან და სხვა მკვლევარებმა ხაზგასმით აღნიშნეს, რომ მიკრობრილიანტები ვერაფერს ავლენენ კვანტური გრავიტაციის ან სივრცე-დროის სრული თეორიის შესახებ. მას და მის კოლეგებს სურთ გაიგონ, რა ხდება შავი ხვრელის ცენტრში და დიდი აფეთქების მომენტში.

შესაძლოა, ერთი მინიშნება იმის შესახებ, თუ რატომ არის გრავიტაციის კვანტიზაცია ასე ბევრად უფრო რთული, ვიდრე სხვა ყველაფერზე, მდგომარეობს იმაში, რომ ბუნების სხვა ძალებს აქვთ ის, რასაც "ლოკალურობა" ჰქვია: კვანტური ნაწილაკები ველის ერთ რეგიონში (მაგალითად, ელექტრომაგნიტურ ველში ფოტონები). ისინი „დამოუკიდებელნი არიან სხვა ფიზიკური პირებისგან სივრცის სხვა რეგიონში“, ამბობს მარკ ვან რამსდონკი, კვანტური გრავიტაციის თეორეტიკოსი ბრიტანეთის კოლუმბიის უნივერსიტეტიდან. მაგრამ არსებობს ბევრი თეორიული მტკიცებულება იმისა, რომ გრავიტაცია ასე არ მუშაობს.

კვანტური გრავიტაციის საუკეთესო სავარჯიშო მოდელებში (სივრცე-დროის გამარტივებული გეომეტრიით), შეუძლებელია ვივარაუდოთ, რომ სივრცე-დროის ლენტი დაყოფილია დამოუკიდებელ სამგანზომილებიან ნაწილებად, ამბობს ვან რამსდონკი. სამაგიეროდ, თანამედროვე თეორია ვარაუდობს, რომ სივრცის ძირითადი, ფუნდამენტური შემადგენელი კომპონენტები "განლაგებულია საკმაოდ ორგანზომილებიანად". სივრცე-დროის ქსოვილი შეიძლება ჰოლოგრამის ან ვიდეო თამაშის მსგავსი იყოს. „მიუხედავად იმისა, რომ სურათი სამგანზომილებიანია, ინფორმაცია ინახება ორგანზომილებიან კომპიუტერულ ჩიპზე“. ასეთ შემთხვევაში, სამგანზომილებიანი სამყარო იქნება ილუზია იმ გაგებით, რომ მისი სხვადასხვა ნაწილი არც თუ ისე დამოუკიდებელია. ვიდეო თამაშების ანალოგიაში, ორგანზომილებიან ჩიპზე რამდენიმე ბიტს შეუძლია დაშიფროს მთელი თამაშის სამყაროს გლობალური ფუნქციები.

და ეს განსხვავება მნიშვნელოვანია, როდესაც თქვენ ცდილობთ შექმნათ გრავიტაციის კვანტური თეორია. ჩვეულებრივი მიდგომა რაღაცის კვანტიზაციისთვის არის მისი დამოუკიდებელი ნაწილების, მაგალითად, ნაწილაკების იდენტიფიცირება და შემდეგ მათზე კვანტური მექანიკის გამოყენება. მაგრამ თუ თქვენ არ განსაზღვრავთ სწორ ტერმინებს, თქვენ მიიღებთ არასწორ განტოლებებს. სამგანზომილებიანი სივრცის პირდაპირი კვანტიზაცია, რომლის გაკეთებაც ბრონშტეინს სურდა, გარკვეულწილად მუშაობს სუსტი გრავიტაციით, მაგრამ გამოდის, რომ უსარგებლოა, როდესაც სივრცე-დრო ძალიან მრუდია.

ზოგიერთი ექსპერტი ამბობს, რომ კვანტური გრავიტაციის „ღიმილის“ დანახვამ შეიძლება გამოიწვიოს ამ სახის აბსტრაქტული მსჯელობა. ბოლოს და ბოლოს, ყველაზე ხმამაღალი თეორიული არგუმენტებიც კი კვანტური გრავიტაციის არსებობის შესახებ არ არის მხარდაჭერილი ექსპერიმენტული ფაქტებით. როდესაც ვან რამსდონკი ხსნის თავის კვლევას მეცნიერთა კოლოკვიუმზე, ის ამბობს, რომ ის ჩვეულებრივ იწყება იმით, რომ გრავიტაცია უნდა გადაიფიქროს კვანტური მექანიკით, რადგან სივრცის კლასიკური აღწერა იშლება შავი ხვრელებისა და დიდი აფეთქების დროს.

”მაგრამ თუ თქვენ გააკეთებთ ამ მარტივ ექსპერიმენტს და აჩვენებთ, რომ გრავიტაციული ველი სუპერპოზიციაში იყო, კლასიკური აღწერილობის წარუმატებლობა აშკარა გახდება. რადგან იქნება ექსპერიმენტი, რომელიც გულისხმობს, რომ გრავიტაცია კვანტურია“.

წყარო Quanta Magazine-დან

კვანტური თეორიის გაჩენამ და განვითარებამ გამოიწვია კლასიკური იდეების ცვლილება მატერიის სტრუქტურის, მოძრაობის, მიზეზობრიობის, სივრცის, დროის, შემეცნების ბუნების შესახებ და ა.შ., რამაც ხელი შეუწყო სამყაროს სურათის რადიკალურ გარდაქმნას. მატერიალური ნაწილაკების კლასიკური გაგება ხასიათდებოდა მისი მკვეთრი განცალკევებით გარემოსგან, საკუთარი მოძრაობისა და სივრცეში მდებარეობის ფლობით. კვანტურ თეორიაში ნაწილაკმა დაიწყო წარმოდგენა, როგორც სისტემის ფუნქციური ნაწილი, რომელშიც ის შედის, რომელსაც არ გააჩნია კოორდინატები და იმპულსი. კლასიკურ თეორიაში მოძრაობა განიხილებოდა, როგორც ნაწილაკის გადაცემა, რომელიც რჩება იდენტური თავისთვის გარკვეული ტრაექტორიის გასწვრივ. ნაწილაკების მოძრაობის ორმაგი ბუნება განაპირობებდა მოძრაობის ასეთი წარმოდგენის უარყოფას. კლასიკურმა (დინამიკურმა) დეტერმინიზმმა ადგილი დაუთმო ალბათურ (სტატისტიკურ) დეტერმინიზმს. თუ ადრე მთლიანი გაგებული იყო, როგორც მისი შემადგენელი ნაწილების ჯამი, მაშინ კვანტურმა თეორიამ გამოავლინა ნაწილაკების თვისებების დამოკიდებულება სისტემაზე, რომელშიც ის შედის. შემეცნებითი პროცესის კლასიკური გაგება დაკავშირებული იყო მატერიალური ობიექტის, როგორც თავისთავად არსებულის ცოდნასთან. კვანტურმა თეორიამ აჩვენა ობიექტის შესახებ ცოდნის დამოკიდებულება კვლევის პროცედურებზე. თუ კლასიკური თეორია ამტკიცებდა, რომ სრული იყო, მაშინ კვანტური თეორია თავიდანვე განვითარდა, როგორც არასრული, დაფუძნებული უამრავ ჰიპოთეზაზე, რომელთა მნიშვნელობა თავიდან შორს იყო ნათელი და, შესაბამისად, მის მთავარ დებულებებს მიიღეს განსხვავებული ინტერპრეტაციები, განსხვავებული ინტერპრეტაციები. .
უთანხმოება გაჩნდა პირველ რიგში მიკრონაწილაკების ორმაგობის ფიზიკურ მნიშვნელობასთან დაკავშირებით. დე ბროგლიმ პირველად წამოაყენა საპილოტე ტალღის კონცეფცია, რომლის მიხედვითაც ტალღა და ნაწილაკი თანაარსებობენ, ტალღა მიჰყავს ნაწილაკს. რეალური მატერიალური წარმონაქმნი, რომელიც ინარჩუნებს თავის სტაბილურობას, არის ნაწილაკი, რადგან სწორედ მას აქვს ენერგია და იმპულსი. ნაწილაკების მატარებელი ტალღა აკონტროლებს ნაწილაკების მოძრაობის ბუნებას. ტალღის ამპლიტუდა სივრცის თითოეულ წერტილში განსაზღვრავს ნაწილაკების ლოკალიზაციის ალბათობას ამ წერტილთან ახლოს. შრედინგერი არსებითად წყვეტს ნაწილაკების ორმაგობის პრობლემას მისი ამოღებით. მისთვის ნაწილაკი მოქმედებს როგორც წმინდა ტალღური წარმონაქმნი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნაწილაკი არის ტალღის ადგილი, რომელშიც კონცენტრირებულია ტალღის უდიდესი ენერგია. დე ბროლისა და შრედინგერის ინტერპრეტაციები არსებითად წარმოადგენდა კლასიკური ფიზიკის სულისკვეთებით ვიზუალური მოდელების შექმნის მცდელობებს. თუმცა, ეს შეუძლებელი აღმოჩნდა.
ჰაიზენბერგმა შემოგვთავაზა კვანტური თეორიის ინტერპრეტაცია, გამომდინარე იქიდან, რომ ფიზიკამ უნდა გამოიყენოს მხოლოდ ცნებები და სიდიდეები გაზომვებზე დაყრდნობით. ამიტომ ჰაიზენბერგმა მიატოვა ატომში ელექტრონის მოძრაობის ვიზუალური წარმოდგენა. მაკრო მოწყობილობებს არ შეუძლიათ ნაწილაკების მოძრაობის აღწერა იმპულსის და კოორდინატების ერთდროული ფიქსაციით (ანუ კლასიკური გაგებით) მოწყობილობის ნაწილაკთან ურთიერთქმედების ფუნდამენტურად არასრული კონტროლირებადობის გამო - გაურკვევლობის მიმართების გამო, იმპულსის გაზომვა არ იძლევა კოორდინატების განსაზღვრას და პირიქით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გაზომვების ფუნდამენტური უზუსტობის გამო, თეორიის პროგნოზები შეიძლება იყოს მხოლოდ სავარაუდო ხასიათის, და ალბათობა არის ნაწილაკების მოძრაობის შესახებ ინფორმაციის ფუნდამენტური არასრულობის შედეგი. ამ გარემოებამ გამოიწვია დასკვნა კლასიკური გაგებით მიზეზობრიობის პრინციპის დაშლის შესახებ, რომელიც ითვალისწინებდა იმპულსის და პოზიციის ზუსტი მნიშვნელობების წინასწარმეტყველებას. ამრიგად, კვანტური თეორიის ფარგლებში, ჩვენ ვსაუბრობთ არა დაკვირვების ან ექსპერიმენტის შეცდომებზე, არამედ ცოდნის ფუნდამენტურ ნაკლებობაზე, რომლებიც გამოიხატება ალბათობის ფუნქციის გამოყენებით.
ჰაიზენბერგის კვანტური თეორიის ინტერპრეტაცია შეიმუშავა ბორის მიერ და ეწოდა კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია. ამ ინტერპრეტაციის ფარგლებში, კვანტური თეორიის მთავარი დებულება არის კომპლემენტარობის პრინციპი, რაც გულისხმობს ცნებების, მოწყობილობებისა და კვლევის პროცედურების ურთიერთგამომრიცხავი კლასების გამოყენების მოთხოვნას, რომლებიც გამოიყენება მათ სპეციფიკურ პირობებში და ავსებენ ერთმანეთს. შესწავლილი ობიექტის ჰოლისტიკური სურათი შემეცნების პროცესში. ეს პრინციპი მოგვაგონებს ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის მიმართებას. თუ საუბარია იმპულსისა და კოორდინატის, როგორც ურთიერთგამომრიცხავი და შემავსებელი კვლევის პროცედურების განსაზღვრაზე, მაშინ ამ პრინციპების იდენტიფიცირების საფუძველი არსებობს. თუმცა, კომპლემენტარობის პრინციპის მნიშვნელობა უფრო ფართოა, ვიდრე გაურკვევლობის ურთიერთობები. ატომის სტაბილურობის ასახსნელად, ბორმა ერთ მოდელში გააერთიანა კლასიკური და კვანტური იდეები ელექტრონის მოძრაობის შესახებ. მაშასადამე, კომპლემენტარობის პრინციპი საშუალებას აძლევდა კლასიკური გამოსახულებების დამატებას კვანტურით. გამოავლინა სინათლის ტალღის და კორპუსკულური თვისებების საპირისპირო და ვერ იპოვა მათი ერთიანობა, ბორი მიემხრო ორი ერთმანეთის ექვივალენტური იდეისკენ, აღწერის მეთოდების - ტალღის და კორპუსკულური - მათი შემდგომი კომბინაციით. ასე რომ, უფრო ზუსტია იმის თქმა, რომ კომპლემენტარობის პრინციპი არის გაურკვევლობის მიმართების განვითარება, რომელიც გამოხატავს კოორდინატსა და იმპულსს.
არაერთმა მეცნიერმა კვანტური თეორიის ფარგლებში კლასიკური დეტერმინიზმის პრინციპის დარღვევა ინდეტერნიზმის სასარგებლოდ განმარტა. ფაქტობრივად, აქ დეტერმინიზმის პრინციპმა იცვალა ფორმა. კლასიკური ფიზიკის ფარგლებში, თუ დროის საწყის მომენტში ცნობილია სისტემის ელემენტების პოზიციები და მოძრაობის მდგომარეობა, შესაძლებელია მისი პოზიციის სრული პროგნოზირება დროის ნებისმიერ მომავალ მომენტში. ამ პრინციპს ექვემდებარებოდა ყველა მაკროსკოპული სისტემა. იმ შემთხვევებშიც კი, როდესაც საჭირო იყო ალბათობების დანერგვა, ყოველთვის ითვლებოდა, რომ ყველა ელემენტარული პროცესი მკაცრად დეტერმინისტულია და რომ მხოლოდ მათი დიდი რაოდენობა და უწესრიგო ქცევა აიძულებს მიმართოს სტატისტიკურ მეთოდებს. კვანტურ თეორიაში სიტუაცია ფუნდამენტურად განსხვავებულია. დეტერნიზაციის პრინციპების განსახორციელებლად აქ აუცილებელია კოორდინატების და მომენტების ცოდნა და ამას აკრძალულია გაურკვევლობის მიმართება. ალბათობის გამოყენებას აქ განსხვავებული მნიშვნელობა აქვს სტატისტიკურ მექანიკასთან შედარებით: თუ სტატისტიკურ მექანიკაში ალბათობა გამოიყენებოდა ფართომასშტაბიანი ფენომენების აღსაწერად, მაშინ კვანტურ თეორიაში ალბათობა, პირიქით, შემოღებულია თავად ელემენტარული პროცესების აღსაწერად. ეს ყველაფერი ნიშნავს, რომ ფართომასშტაბიანი სხეულების სამყაროში მოქმედებს მიზეზობრიობის დინამიური პრინციპი, ხოლო მიკროსამყაროში - მიზეზობრიობის ალბათური პრინციპი.
კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია გულისხმობს, ერთის მხრივ, ექსპერიმენტების აღწერას კლასიკური ფიზიკის თვალსაზრისით და, მეორე მხრივ, ამ ცნებების არაზუსტად აღიარებას, როგორც რეალურ მდგომარეობას. სწორედ ეს შეუსაბამობა განსაზღვრავს კვანტური თეორიის ალბათობას. კლასიკური ფიზიკის ცნებები ბუნებრივი ენის მნიშვნელოვანი ნაწილია. თუ ჩვენ არ გამოვიყენებთ ამ ცნებებს ჩვენი ექსპერიმენტების აღსაწერად, ჩვენ ვერ გავუგებთ ერთმანეთს.
კლასიკური ფიზიკის იდეალი არის ცოდნის სრული ობიექტურობა. მაგრამ შემეცნებაში ჩვენ ვიყენებთ ინსტრუმენტებს და ამგვარად, როგორც ჰაინცერბერგი ამბობს, სუბიექტური ელემენტი შედის ატომური პროცესების აღწერაში, ვინაიდან ინსტრუმენტი დამკვირვებლის მიერ არის შექმნილი. „უნდა გვახსოვდეს, რომ რასაც ვაკვირდებით, არის არა თვით ბუნება, არამედ ბუნება, რომელიც ვლინდება ისე, როგორც ის ვლინდება კითხვების დასმის გზით. ფიზიკაში მეცნიერული მუშაობა მოიცავს ბუნების შესახებ კითხვების დასმას იმ ენაზე, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ და ვცდილობთ მივიღოთ პასუხი ამ ენაზე. ექსპერიმენტი, რომელიც ჩატარდა ჩვენს ხელთ არსებული საშუალებებით. ეს გვახსენებს ბორის სიტყვებს კვანტური თეორიის შესახებ: თუ ჩვენ ვეძებთ ჰარმონიას ცხოვრებაში, არასოდეს არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ცხოვრების თამაშში ჩვენ ვართ როგორც მაყურებლები, ასევე მონაწილეები. ნათელია, რომ ბუნებისადმი ჩვენი მეცნიერული დამოკიდებულებისას, ჩვენი საკუთარი საქმიანობა ხდება მნიშვნელოვანი, სადაც საქმე გვაქვს ბუნების სფეროებთან, რომლებშიც მხოლოდ ყველაზე მნიშვნელოვანი ტექნიკური საშუალებებით არის შესაძლებელი შეღწევა.
სივრცისა და დროის კლასიკური წარმოდგენები ასევე შეუძლებელი აღმოჩნდა ატომური ფენომენების აღწერისთვის. აი, რას წერდა ამის შესახებ კვანტური თეორიის კიდევ ერთი შემქმნელი: „მოქმედების კვანტურის არსებობამ გამოავლინა სრულიად გაუთვალისწინებელი კავშირი გეომეტრიასა და დინამიკას შორის: გამოდის, რომ გეომეტრიულ სივრცეში ფიზიკური პროცესების ლოკალიზაციის შესაძლებლობა დამოკიდებულია მათ დინამიურ მდგომარეობაზე. ფარდობითობის თეორიამ უკვე გვასწავლა გავითვალისწინოთ სივრცე-დროის ლოკალური თვისებები სამყაროში მატერიის განაწილების მიხედვით. თუმცა, კვანტების არსებობა მოითხოვს უფრო ღრმა ტრანსფორმაციას და აღარ გვაძლევს საშუალებას წარმოვადგინოთ ფიზიკური ობიექტის მოძრაობა. სივრცე-დროში გარკვეული ხაზის გასწვრივ (მსოფლიო ხაზი). ახლა შეუძლებელია მოძრაობის მდგომარეობის დადგენა, მრუდის საფუძველზე, რომელიც ასახავს ობიექტის თანმიმდევრულ პოზიციებს სივრცეში დროში. ახლა ჩვენ უნდა განვიხილოთ დინამიური მდგომარეობა არა როგორც სივრცით-დროითი ლოკალიზაციის შედეგი, მაგრამ როგორც ფიზიკური რეალობის დამოუკიდებელი და დამატებითი ასპექტი.
კვანტური თეორიის ინტერპრეტაციის პრობლემის შესახებ დისკუსიებმა გამოავლინა საკითხი კვანტური თეორიის სტატუსის შესახებ - არის თუ არა ეს მიკრონაწილაკების მოძრაობის სრული თეორია. კითხვა პირველად ასე ჩამოაყალიბა აინშტაინმა. მისი პოზიცია ფარული პარამეტრების კონცეფციაში გამოიხატა. აინშტაინი წამოვიდა კვანტური თეორიის, როგორც სტატისტიკური თეორიის გაგებიდან, რომელიც აღწერს შაბლონებს, რომლებიც დაკავშირებულია არა ერთი ნაწილაკის, არამედ მათი ანსამბლის ქცევასთან. თითოეული ნაწილაკი ყოველთვის მკაცრად ლოკალიზებულია და ერთდროულად აქვს იმპულსის და პოზიციის გარკვეული მნიშვნელობები. გაურკვევლობის ურთიერთობა ასახავს არა რეალობის რეალურ სტრუქტურას მიკროპროცესების დონეზე, არამედ კვანტური თეორიის არასრულყოფილებას - უბრალოდ მის დონეზე ჩვენ არ შეგვიძლია ერთდროულად გავზომოთ იმპულსი და კოორდინაცია, თუმცა ისინი რეალურად არსებობენ, მაგრამ როგორც ფარული პარამეტრები ( იმალება კვანტური თეორიის ფარგლებში). აინშტაინმა ტალღის ფუნქციის დახმარებით ნაწილაკების მდგომარეობის აღწერა არასრულად მიიჩნია და ამიტომ კვანტური თეორია მიკრონაწილაკების მოძრაობის არასრულ თეორიად წარმოადგინა.
ბორმა საპირისპირო პოზიცია დაიკავა ამ დისკუსიაში, კვანტური თეორიის სტატისტიკური ბუნების მიზეზად მიკრონაწილაკების დინამიური პარამეტრების ობიექტური განუსაზღვრელობის აღიარებიდან გამომდინარე. მისი აზრით, აინშტაინის უარყოფა ობიექტურად გაურკვეველი რაოდენობების არსებობაზე აუხსნელს ტოვებს მიკრონაწილაკისთვის დამახასიათებელ ტალღურ მახასიათებლებს. ბორმა შეუძლებლად მიიჩნია მიკრონაწილაკების მოძრაობის კლასიკურ ცნებებთან დაბრუნება.
50-იან წლებში. მე-20 საუკუნეში დ.ბომი მიუბრუნდა დე ბროლის კონცეფციას ტალღის პილოტის შესახებ, წარმოადგინა psi ტალღა, როგორც რეალური ველი, რომელიც ასოცირდება ნაწილაკთან. კვანტური თეორიის კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის მხარდამჭერებმა და მისმა ზოგიერთმა ოპონენტმაც კი არ დაუჭირა მხარი ბომის პოზიციას, თუმცა, ამან ხელი შეუწყო დე ბროლის კონცეფციის უფრო ღრმა შესწავლას: ნაწილაკი დაიწყო განხილვა, როგორც სპეციალური წარმონაქმნი, რომელიც წარმოიქმნება და მოძრაობს. ფსი-ველში, მაგრამ ინარჩუნებს ინდივიდუალობას. პ.ვიგიერის, ლ.იანოშის ნამუშევრები, რომლებმაც ეს კონცეფცია შეიმუშავეს, ბევრი ფიზიკოსის მიერ შეფასდა, როგორც ზედმეტად "კლასიკური".
საბჭოთა პერიოდის რუსულ ფილოსოფიურ ლიტერატურაში კვანტური თეორიის კოპენჰაგენური ინტერპრეტაცია გააკრიტიკეს შემეცნების პროცესის ინტერპრეტაციაში „პოზიტივისტური დამოკიდებულებისადმი ერთგულების“ გამო. თუმცა, არაერთი ავტორი იცავდა კვანტური თეორიის კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის მართებულობას. მეცნიერული შემეცნების კლასიკური იდეალის არაკლასიკურით ჩანაცვლებას თან ახლდა იმის გაგება, რომ დამკვირვებელი, რომელიც ცდილობს ობიექტის სურათის შექმნას, არ შეიძლება განადგურდეს გაზომვის პროცედურისგან, ე.ი. მკვლევარს არ შეუძლია შესწავლილი ობიექტის პარამეტრების გაზომვა, როგორც ეს იყო გაზომვის პროცედურამდე. ვ.ჰაიზენბერგმა, ე.შროდინგერმა და პ.დირაკმა კვანტური თეორიის საფუძვლად დააყენეს გაურკვევლობის პრინციპი, რომლის დროსაც ნაწილაკებს აღარ ჰქონდათ გარკვეული და ურთიერთდამოუკიდებელი იმპულსი და კოორდინატები. ამრიგად, კვანტურმა თეორიამ შემოიტანა მეცნიერებაში არაპროგნოზირებადობისა და შემთხვევითობის ელემენტი. და მიუხედავად იმისა, რომ აინშტაინი ვერ ეთანხმებოდა ამას, კვანტური მექანიკა შეესაბამებოდა ექსპერიმენტს და, შესაბამისად, გახდა ცოდნის მრავალი სფეროს საფუძველი.