Вечный sapiens

Вы наверняка обратили внимание на слово «виртуальный». Да, кванты электромагнитного излучения, которыми обмениваются заряженные частицы, не совсем реальные. Собственно, в физике разделяют реальные фотоны, которые могут лететь на миллионы километров и, в зависимости от частоты, быть радиоволной или светом, и фотоны виртуальные. Последние существуют лишь «наполовину». Их свойства необычны, засечь их в принципе нельзя, поскольку они обязаны быстро поглотиться. Ну, а поскольку непосредственно, приборно поймать виртуальные фотоны невозможно, вы вправе считать их чисто теоретическим конструктом. Однако именно этот теоретический конструкт отвечает в физике за кучу самых разных явлений – силы Ван дер Вальса, излучения Хокинга и т. д.

Странности для физиков с этим загадочным микромиром начались, когда обнаружилось, что в микромире частицы могут вести себя, как волны, а волны – как частицы. Мы привыкли, что электрон – частица, то есть как бы твердый шарик, который летит по определенной траектории. А у волны траектории нет, она распространяется широким фронтом. Волна – это процесс распространения колебаний в среде. А частица – это локализованный в пространстве один-единственный объект. Разве может объект – например, бильярдный шар, «размазаться» по пространству, став волной? Либо одно, либо другое – или крестик снять, или трусы надеть.

Если поставить на пути катящегося шара шторку с дырками, шар может или стукнуться о шторку, или пролететь в дырку. А если на шторку надвигается параллельный фронт волны, часть фронта ударится о препятствие, а часть проникнет в дырки. И начнет за шторкой распространяться дальше – из каждой дырки расширяющимся конусом пойдет волна. То есть каждая дырка станет в области за шторкой как бы точечным источником волны. Причем конусы волн от двух расположенных неподалеку дырок вскоре наложатся друг на друга, интерферируя. Там, где пики колебаний волн совпадут, они будут удваиваться, а там, где волны наложатся друг на друга в противофазе, они будут гаситься. Возникнет «пятнистая» картина.

Так вот, выяснилось, что электрон, который раньше считали шариком (частицей), может одновременно пройти сквозь две расположенные рядом дырки, образовав за шторкой интерференционную картину. А электромагнитная волна – например, световая – порой ведет себя, как поток отдельных частиц – фотонов. Удивительно. И непредставимо, поскольку в макромире нет схожих объектов для сравнения.

Ну, а когда Гейзенберг открыл принцип неопределенности, ситуация стала еще более туманной. Оказалось, что мы не можем одновременно точно узнать координаты и скорость частицы. Либо то, либо это. И чем точнее мы узнаем один параметр, тем неопределеннее становится другой. Неопределенность оказалась вшитой в структуру мира. Реальность в ее привычном физическом смысле поплыла…

Что же физики понимают под реальностью? То, что существует объективно, то есть независимо от нас. А в микромире знание о частице неожиданно оказалось включенным в формулы, поскольку получение знаний влияло на нее! В микромире не оказалось траекторий. И точных энергий. И скоростей. Формулы для предсказаний событий были, но они, в отличие от привычной механики или баллистики, не могли указать точно, куда шмякнется запущенная частица, а давали лишь вероятность ее попадания в то или иное место. У пули траектория есть, пуля летит с определенной скоростью, которую можно вычислить в любой точке траектории. Можно предсказать, куда пуля попадает, если мы знаем ее массу, скорость, силу притяжения планеты и направление выстрела. Ну, будут, конечно, какие-то неточности в измерениях, но в теории все выглядит абсолютно четко, а неточности непринципиальны и ни на что практически не влияют в силу их ничтожности. А вот в микромире, то есть в мире «микропуль», эти неточности уже вылезают на первое место, становясь «больше пули». И мы можем сказать, просчитав все по формулам, только вероятность того, что здесь или там окажется частица. От чего зависит, куда именно она вонзится? Ни от чего! Это принципиально непредсказуемо. Случайность имманентна нашему миру. Формула предсказывает только «размазанную» вероятность попадания.