Естественные науки

эксперимент о двойственной природе света и роли "наблюдателя” в квантовой физики, как это объяснить? Почему так?

Двойственная природа - это скорее поэтическое выражение. Точнее была бы "двойственная аналогия с частицами и волнами". На самом деле свет ни то и ни се, природа у него одна, только ведет он себя с нашей точки зрения странно, и толкуем мы это поведение по известным нам в макромире аналогиям. Фактически ближе к истине описание движения фотонов как частиц, вероятность появления которых в определенных точках пространства описывается волновой функцией.
Более точно, но менее понятно сказано в Википедии: "В настоящий момент концепция корпускулярно-волнового дуализма представляет лишь исторический интерес, так как служила только интерпретацией, способом описать поведение квантовых объектов, подбирая ему аналогии из классической физики. На деле квантовые объекты не являются ни классическими волнами, ни классическими частицами, приобретая свойства первых или вторых лишь в некотором приближении. "
Дальше идет чистая математика высокого уровня, называемая квантовой теорией поля, в которой поле описывается как набор неких математических объектов, являющихся решениями уравнений. Свет, да и все остальное, является материальным воплощением этих решений, то есть ведет себя в соответствии с ними, не задаваясь вопросом, волна он или частица или Чеширский кот ;)
Но это, в общем-то вопросов не вызывает и более или менее понятно.
Беда в том, что эта математика приводит к парадоксу, связанному с наблюдением того, что получается из этих решений в реальности. Дело в том, что упомянутая "вероятность появления которых в определенных точках пространства описывается волновой функцией" в момент обнаружения объекта в определенной точке пространства становится единицей. С математической точки зрения в момент наблюдения волновая функция фотона или другого объекта резко меняет свое поведение, сжимаясь (схлопываясь) к какой-то точке. То есть решение наших уравнений оказывается связанным с актом наблюдения. Шредингеровский кот, состояние которого поставлено в связь с квантовым объектом, до того как мы узнаем его состояние, математически описывается по квантовой механике как наполовину мертвый, наполовину живой, а потом он сразу становится живым или мертвым. Но кот-то и до его наблюдения был все-таки или живой, или мертвый! Наше описание - его называют копенгагенской трактовкой квантовой механики - при наблюдении кота срабатывает, но до этого момента описание кота как находящегося в некотором промежуточном состоянии, на чем стоит квантовая механика, с точки здравого смысла - абсурд. Сейчас все больше физиков склоняются к другой трактовке уравнений квантовой механики, придуманной Эвереттом, которая логичнее, но запутаннее - там с точки зрения одного наблюдателя кот будет жив, с точки зрения другого мертв, и вообще вся история Вселенной для разных наблюдателей выглядит по-разному, причем эти наблюдатели друг о друге больше никогда не узнают - история Вселенной бесконечно ветвится на своего рода параллельные истории. Бесконечное ветвление историй кота логически предпочтительнее одной истории, в которой кот ни жив, ни мертв, хотя хотелось бы сказать "чума на оба ваших дома" и увидеть что-либо понятное. К сожалению, математическая модель объектов микромира, которая описывает реальное поведение квантовых объектов, здравому смыслу никак не соответствует, а модели, соответствующие здравому смыслу, экспериментами опровергаются. Лично я считаю, что объекты физики в глубине, достаточно удаленной от нашего макромира и его модели у нас в мозгу, ведут себя просто как решения уравнений, вообще не поддающиеся наглядной интерпретации.
Светлана Горская
Светлана Горская
63 181
Лучший ответ
Alexandr Romanov Здравый смысл - это какое-то чересчур нефизическое понятие.
То, что кажется одному здравым, другому покажется бредом (вот как Аристотелю с Галилеем).
Потому что любое наблюдение, измерение - это взаимодействие.
Взаимодействие не может не изменить характеристики наблюдаемого объекта.
То, что квантовые объекты имеют двойственную природу - это естественно, таково устройство мира.
Нет никаких разумных оснований полагать, что элементарные частицы должны вести себя как пушечные ядра.
Лена Чахеева
Лена Чахеева
88 667
Дана Сейтенова Ну если все так понятно, в чем тогда проблема?
А это и не надо объяснять. Так устроено в природе...
Ольга Рыбчак
Ольга Рыбчак
96 619
Свойства квантовых объектов - таких, как фотон к примеру описывают аппаратом теории вероятностей.
Фотон распространяется сразу во всех направлениях, вот и результат.
Настенька
Настенька
62 540
глянь прикольный ролик ПРО ЭТО youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=QGq2YNyVbGs#!
Дана Сейтенова спасибо я смотрел его. Просто там говорится как о факте, что такое происходит, но не объясняется почему.
Совершенно верно, таков мир. Есть притча о том как слепые люди описывали слона. Каждый говорил и описывал то что ему удалось потрогать. Тоже самое и с элементарными частицами, что "трогаем" (в смысле наблюдаем) то и получаем, на самом деле это просто один и тот же объект который, пока мы не понимаем.
Это не возможно объяснить на данном этапе развития нашего научного знания, или вы думаете на мэйл ответах, среди нас, бездельников есть кто-то, кто сделает прорыв в квантовой физике просто прочитав ваш вопрос?

Похожие вопросы