Батько квантовий. Батько квантової електроніки Євген Завойський

Здатність людської свідомості впливати на фізичну реальність визнана у різних галузях. Наприклад, ефективність лікування за допомогою плацебо виявилася викликом для сучасної загальноприйнятої медицини.

Д-р Роберт Ян обіймав посаду декана на факультеті інженерії Прінстонського університету. Упродовж десятиліть він вивчав вплив людської думки на механічні прилади. У своїй книзі «Кордони реальності» він обговорює питання, які порушувалися Максом Планком, Ервіном Шредінгером та іншими впливовими вченими, ― питання людської свідомості.

Ян, Планк і Шредінгер - не єдині вчені, які торкалися питання ролі людської свідомості в науці. Вчені повинні вирішити загадку свідомості, це стане величезним ривком уперед. Ось погляди на свідомість восьми вчених.

1. Макс Планк, батько квантової механіки

Планк вважається одним із засновників квантової механіки. У 1918 р. він отримав Нобелівську премію в галузі фізики «на знак визнання послуг, які він зробив розвитку фізики своїм відкриттям квантів енергії», йдеться на сайті Нобелівської премії.

У «Дослідженні фізичної теорії» Планк писав: «Всі ідеї, які ми формуємо під впливом зовнішнього світу, лише відображення нашого власного сприйняття. Чи спроможні ми стати по-справжньому незалежними від нашої самосвідомості? Хіба всі так звані закони природи не є лише зручними для нас правилами, створеними нашим сприйняттям?».

2. Ервін Шредінгер, лауреат Нобелівської премії з фізики

Ервін Шредінгер - фізик і біолог-теоретик. Він отримав Нобелівську премію у галузі фізики у 1933 р. «за відкриття нових продуктивних форм атомної теорії».

Шредінгер говорив: «Свідомість - це річ, що дозволила світові матеріалізуватися; світ складається із елементів свідомості».

3. Роберт Дж. Ян, декан інженерного факультету Прінстонського університету

Професор аеронавтики, декан школи інженерії та прикладних наук Прінстонського університету, д-р Роберт Дж. Ян займається вивченням паранормальних явищ 30 років.

У «Гранях реальності» Ян пише, що вивчення свідомості може розпочатися з виміру свідомості у статистичній формі. Він проводив багато експериментів, вивчаючи здатність розуму впливати на прилади. Один із його експериментів полягав у наступному.

Генератор випадкових чисел створює біти, що позначають 1 або 0. Учасники експерименту намагалися подумки вплинути на генератор. Якщо досвід показував зміни відповідно до наміру людини, це означало, що воля людини справді впливає машину. Таким чином, людський намір набув вимірюваної бінарної форми. Провівши велику кількість тестів, Ян отримав результати, виходячи з яких можна було сформувати надійну статистику.

Однак він зазначає: «Оскільки будь-який статистичний формат ― сам по собі є продуктом свідомості, необхідно сформулювати та добре зрозуміти обмеження та точність статистичної добірки».

4. Девід Челмерс, вчений-когнітивіст та філософ з Нью-Йоркського університету

Челмерс - професор філософії та керівник досліджень свідомості в Австралійському національному університеті та Нью-Йоркському університеті.

На початку цього року в TED Talk він заявив, що наука зайшла в глухий кут під час вивчення свідомості, і щоб зробити крок уперед, «можуть знадобитися радикальні ідеї». «Я вважаю, що ми потребуємо однієї чи двох ідей, які на перший погляд виглядатимуть божевільними».

У минулому фізика була змушена включити нові поняття, наприклад електромагнетизм, який не можна було пояснити за допомогою базових принципів. Челмерс вважає, що свідомість може стати ще одним таким новим компонентом.

«Фізика напрочуд абстрактна, ― каже він. - Вона описує структуру реальності, використовуючи безліч рівнянь, але вони не пояснюють реальність, яка ховається за ними». Він наводить питання, яке задає Стівен Хокінг: «Що наповнює життям рівняння?».

Можливо, саме свідомість змогла наповнити життям рівняння, вважає Челмерс. Рівняння не зміняться, але ми сприйматимемо їх як засіб для вираження потоку свідомості.

"Свідомість не висить за межами фізичного світу, як якесь доповнення, воно знаходиться в самому його центрі", - сказав він.

5. Імантс Барушс, психолог, член товариства з вивчення свідомості

Д-р Імантс Барушс - професор психології з Університету Східного Онтаріо в Канаді, який вивчає свідомість. Крім психології, він вивчав інженерію та отримав ступінь магістра з математики.

На зборах, присвячених відкриттю Товариства дослідження свідомості в Каліфорнійському інституті інтегральних досліджень 31 травня, Барушс зробив доповідь, в якій представив своє бачення питань вивчення свідомості і пояснив, чому він підтримує такі дослідження.

Він підкреслив важливість такого роду досліджень і навіть зміни системи поглядів, заявивши, що матеріалістська наука у чистому вигляді призводить до виникнення психологічних проблем у молоді. Багато депресивних підлітків, які завдають собі шкоди, не мають симптомів психіатричних захворювань, пише Барушс, наводячи цитату зі статті TorontoStar «Психіатри говорять про зростання самогубств серед підлітків». «Натомість вони переживають кризу існування, вони заповнені такими думками, як «Я спустошений», «Я не знаю, хто я», «Я не маю майбутнього», «Я не знаю, як упоратися зі своїми негативними думками»».

Барушс пише: «Науковий матеріалізм переконує нас, що реальність – це безглузде, випадкове механістичне поєднання неймовірних подій».

Він навів деякі приклади, які поставили під сумнів матеріалістичну інтерпретацію реальності: квантові події не детерміновані; час більше не лінійний, тому що слідство може передувати причині; частинки змінюють своє положення залежно від того, чи хтось спостерігає за ними або вимірює їх.

Насамкінець він додає: «Матеріалізм не здатний пояснити почуття існування, яке відчувають люди».

Вчений сподівається, що Суспільство дослідження свідомості підтримуватиме відкрите вивчення. Всі разом вчені, зацікавлені в цій темі, зможуть знайти фінансування та підтримати тих учених, які стикаються з негативною реакцією з боку колег чи керівництва.

6. Вільям Тіллер, професор Стендфордського університету

Тіллер – науковий співробітник Американської академії розвитку науки, професор матеріалознавства у Стендфордському університеті.

Тіллер відкрив новий вид матерії у порожньому просторі між фундаментальними електрично зарядженими частинками, що утворюють атоми та молекули. Ця матерія зазвичай невидима нам і не фіксується нашими вимірювальними приладами.

Він виявив, що людський намір може впливати на цю матерію, внаслідок чого вона вступає в контакт із субстанціями, які ми можемо спостерігати чи вимірювати.

Таким чином, свідомість здатна взаємодіяти з силами, які зараз неможливо виміряти за допомогою наявних приладів.

7. Бернард Бейтман, психіатр, Віргінський університет

Д-. Бейтман – запрошений професор у Віргінському університеті, колишній голова відділення психіатрії у Міссурійському університеті. Він закінчив Єльський медичний інститут, підвищував свою кваліфікацію в галузі психіатрії у Стенфорді.

У доповіді 2011 р. Бейтман писав: «Одна з найбільших проблем розвитку нової дисципліни - те, що збіги залежать від розуму спостерігача. Найголовніше питання: як розвинути методи та технічну мову, які б враховували суб'єктивний чинник».

8. Генрі П Стапп, фізик, що спеціалізується у квантовій механіці, Каліфорнський університет у Берклі

Стапп - фізик-теоретик у Каліфорнійському університеті в Берклі, Каліфорнія, який працював спільно з деякими засновниками квантової механіки.

У доповіді під назвою "Сумісність сучасної теорії фізики з виживанням особистості" Стапп розглядає, як розум може існувати незалежно від мозку.

Вчені фізично впливають на квантові системи, коли вибирають, яку властивість вивчати. Так само спостерігач може фіксувати обрану ним мозкову активність, яка інакше виявилася б недовговічною. "Це свідчить про те, - говорить Стапп, - що розум і мозок - це не те саме".

На його думку, вчені повинні розглядати «фізичний ефект свідомості як проблему, яку потрібно вирішити динамічними способами».

Він складається з ядра, навколо якого обертаються електрони. Атом нагадує будову Сонячної системи. Відстань між Сонцем і планетами відповідно до їх розмірів приміряно такі самі, як між ядром і електроном. Якщо ядро ​​збільшити до розмірів футбольного м'яча, то електрони б оберталися навколо нього на відстані 50 кілометрів. Це саме по собі дивно, адже виходить, що матерія здебільшого складається з порожнечі. Потім виявилося, як і ядро ​​далеко ще не елементарно. Воно складається з дрібніших частинок з різними властивостями.

Зрештою, виявилося, що це частинки є твердими матеріальними об'єктами, а можуть переходити у стан електромагнітної хвилі. На тому рівні матерія стає енергією. Вчені спробували простежити момент, коли матеріальна частка перетворюється на хвилю і назад. Ось тут дослідники і зіткнулися з фундаментальними парадоксами. Виявилося, можна створити такі умови експерименту, де електрон поводиться як хвиля, можна створити умови, де він поводиться як частка, але неможливо створити такі умови, де можна було б спостерігати перехід одного стану до іншого. Якщо спробувати простежити за часткою, сподіваючись побачити момент переходу, ми або ніколи не дочекаємося цього моменту, або момент переходу завжди випадатиме зі спостереження. Спостерігаючи один параметр, завжди втрачаємо інший.

Було зроблено два висновки.
1. При переході у нову якість завжди є момент невизначеності.

2. Електрон одночасно має властивості частки і хвилі, але спостерігати ми можемо тільки одну властивість, і залежить це від того, який експеримент ми вибираємо. Отже, стан частки залежить від вибору експериментатора, тобто волі людини.

У момент, коли спостереження не ведеться, частка знаходиться в невизначеності, що потенційно несе будь-який стан, а в момент спостереження частка «визначається». Той самий процес спостерігається і при переході електрона з орбіти на орбіту. У момент переходу електрон «розвтілюється», а потім матеріалізується на новому місці, здійснюючи так званий «тунельний перехід» через підпростір. Вчені довго аналізували результати експериментів. Деякі їх висновки в результаті звучали так:

1. «Найпростіше і чесне пояснення квантових парадоксів у тому, що видима нами Всесвіт є творінням тих, хто його спостерігає».

2. «Спостерігач створює Всесвіт і себе, як частину Всесвіту».

3. «Світ змінюється цілком у минулому, теперішньому та майбутньому в останній момент спостереження».

4. «Отже, свідомість – це спосіб, яким порожнеча пізнає себе».

5. «Спостерігач і Всесвіт не можуть існувати один без одного. Існує тільки той Всесвіт, який спостерігається».

6. Ці висловлювання великих учених-фізиків ХХ століття, засновані на відкриттях квантової механіки. Вони нічим не відрізняються від висловів, зроблених кілька тисяч років тому.

7. «Бог втілює себе у матерію пізнання себе через спостереження». (Буддистські трактати.) «Бог стає світом, щоб знову стати Богом». (Упанішади.)

8. «Чи існує шум прибою, якщо його нема кому слухати?» (Дзен-буддистський коан.)

Один клієнт психіатричної клініки любив повторювати: Я – Бог. Я створив вас. Ви живете, поки я живу». Він мав рацію, тому що реальність людини існує тільки доти, поки вона її усвідомлює.

Закон квантового стрибка через невизначеність поширюється попри всі рівні існування. Світ є безперервною послідовністю квантових миттєвостей, що проходять через стан невизначеності. Це отримало підтвердження у недавніх дослідах нейрофізіологів. Вони виявили, що людина через дуже короткі проміжки часу на мікросекунди випадає з реальності в несвідомий стан. Тим самим свідомість перетворюється з безперервного процесу на переривчастий ряд усвідомлень. Нам, природно, здається, що перебіг реальності безперервний.

Свого часу виявити точку переходу в безперервній послідовності цифр на числовій прямій намагався великий математик Кантор. У спробі простежити, де одне число переходить в інше, він зіткнувся з тим, що це відбувається безкінечно. Так само він шукав момент, де в математичну нескінченність переходить найбільше математичне число. У результаті він дійшов висновку, що існує якась точка Алеф, що знаходиться в кожній точці простору і в кожній миті часу, в якій існують одночасно минуле, майбутнє, сьогодення та всі можливі події. Для 17 століття, не знайомого із квантовою механікою, це було непогане досягнення.

Щоправда, через деякий час після цього Кантор збожеволів. Природа нескінченного загадкова, недарма Кантор називав нескінченну безодню безодню.

Вже в 20 столітті лауреат Нобелівської премії Д. Неш, який математично досліджував теорію ігор, засновану на понятті нескінченну кількість стратегій, теж мало не потрапив до клініки для душевнохворих. Розумом неможливо збагнути нескінченність, невизначеність не може бути усвідомлена. Нескінченність далека і завжди поруч, вона в кожній миті життя, у кожній точці простору та в кожній події нашого світу.

Найбільш обдаровані дослідники, чи то в науковому пошуку, чи в медитаціях, завжди перебувають на межі між певним та нескінченним, між розумом та безумством. Генії завжди не від цього світу. Але саме там вони черпають знання, що просувають людство. Про такі знання батько квантової механіки Шредінгер говорив: «Перед вами божевільна ідея. Питання в тому, чи достатньо вона божевільна, щоб бути вірною».

У Японії квантову механіку вивчають із молодших класів. І це чудово. Хоча математичний апарат квантової механіки стає зрозумілим лише після серйозної підготовки, її філософські принципи доступні будь-якій людині, незалежно від віку та освіти. Для розуміння квантової механіки необхідно одночасно з понятійно-логічним мисленням мати ще мислення образне і інтуїтивне, здатність вловити невловиме і невизначене, а останнім діти наділені сповна.

Незважаючи на всі успіхи квантової механіки, у більшості дорослих фізиків із суто лінійним мисленням вона викликає почуття невиразної незадоволеності. Якийсь викладач вишу казав своїм студентам: «Квантову механіку зрозуміти неможливо. Але можна до неї звикнути. Однією логікою зрозуміти її справді складно. Для цього треба усвідомити, яким чином навколишній світ є і матерією і духом одночасно, яким чином, підкоряючись фізичним законам, він все ж таки може бути змінений свідомістю. Треба зрозуміти, що ви можете сформувати будь-яку подію життя, але це виглядатиме зовсім не як диво, подібне до матеріалізації з повітря. Все відбудеться за законами фізики та логіки, відповідно до яких, однак, цього не могло статися.

Раціонально і логічно мисляча людина скаже: «Я вірю тільки в те, що бачу», а квантова механіка призводить до того, чого навчав Христос та інші великі Вчителі: «Людина бачить лише те, у що вірить». Це зіткнення з Духом може осмислити не кожен матеріаліст. Тому багато великих учених були людьми духовними, схильними до містичного вчення. Засновник матеріалістичної фізики Ньютон, автор теорії відносності Ейнштейн, батьки квантової механіки Шредінгер, Бом, Гейзенберг, Бор та Оппенгеймер вважали свої наукові роботи цілком сумісними з містичним розумінням. Всі ці люди вірили, що Всесвіт матеріальний, але його походження не може бути пояснено матеріальними причинами. Вони ясно усвідомлювали, що відкриті ними закони є лише втіленням законів вищого порядку і лише трохи наближають нас до істини, більшість якої, як і раніше, не пізнана. “Я хочу знати, як Господь Бог улаштував цей світ”. (Ейнштейн.)

Цікаво, що один із біографів Ньютона назвав його не великим ученим, а великим магом. Записи, що залишилися після смерті Ньютона, включали:

А) наукові матеріали, обсягом мільйон слів;
б) алхімічні дослідження та записи про божественне – 2 050 000 слів;

У) життєпис, листи, різне – 150 000 слів.
Алхімічні та теологічні дослідження Ньютона вважалися дивацтвами великого розуму. Тільки зараз стають зрозумілими всі межі його діяльності: від спроб створити єдину релігію до філософії матерії, які він сприймав як частину цілісної картини світу. Він вважав, що фізичні та математичні константи – це лише вичленування з грандіозного божественного контексту.

Сучасна наука заснована зовсім не матеріалістами. Досягнення Стародавню Грецію, яких пішла сучасна наука, були лише зліпком з науки давньоєгипетської, проте знання Стародавнього Єгипту базувалися на містичних традиціях. Вчитель Аристотеля Платон і великий математик Піфагор пройшли багаторічне навчання у давньоєгипетських та халдейських жерців. Піфагор, чиї формули ми сьогодні вивчаємо в школі, був найбільшим містиком, який розповідав про свої подорожі у минулі життя. Він навіть організував релігійний орден віруючих у переродження.

2400 років тому великий полководець Олександр Македонський, перебуваючи серед розкоші та незліченних багатств завойованої ним Персії, писав великому вченому та філософу Аристотелю: «Олександр Аристотелю бажає благополуччя. Вчителю, ти вчинив неправильно, розголосивши вчення, призначене передачі окремих присвяченим. Чим же ми відрізнятимемося від інших, якщо ці знання стануть загальним надбанням? Я хотів би мати перевагу над іншими…» (Цит. по Синельникову.) Якщо поширення цих знань боялася наймогутніша людина Землі, отже, вони мали серйозну практичну цінність.

Нас здивує і медицина. Гіппократ (460-370 рік до н.е.), який мав славу чистого матеріаліста і стверджував, що у хвороби повинна бути матеріальна причина, яку можна виявити, був служителем храмових містерій. Авіценна (980–1037), ібн Сіна Абу Алі Хуссейн ібн Абдаллах – медик, учений, поет та філософ другу половину свого життя витратив на те, щоб довести марність відкриттів, зроблених у першій. Але саме завдяки відкриттям у першій половині життя він вважається сьогодні медичним світилом.

Парацельс (1493-1541) - лікар і дослідник природи, що зазнав критичного перегляду ідеї стародавньої медицини, одним з перших почав застосовувати хімічні препарати при лікуванні, був учнем арабських магів і знавцем навчань індійських брамінів. Засновник сучасної астрономії (не плутати з астрологією) Кеплер був відомим окультистом. «Божественна премудрість перетворюється на багато видів знання». (Максим проповідник.)

Звичайно, Бог у розумінні великих вчених, - це не могутній старець, що дивиться на нас з небес і потурає нашим бажанням, і не суворий суддя, який карає нас за гріхи. Це надто спрощене розуміння. Дехто каже мені: «Навіщо ти вживаєш слово Бог? Це не сучасно. Треба говорити про змінені стани свідомості, про Універсальне психічне поле Всесвіту, Абсолютний творчий принцип або первинний Несвідомий». Але пояснити розуміння Бога з позицій сьогоднішніх знань так само неможливо, як неможливо було це зробити в давнину. Хоч би як ми це називали, ми не зможемо нічого додати до того, що було сказано до нас.

«Той, що не має жодних атрибутів, ні початку, ні кінця, ні часу, ні простору».

«Той, хто має мільйони осіб, але не може бути визначений, який має мільйони імен, але не може бути названий».

«Весь світ, всі енергії втілюють його нескінченного, всюдисущого і завжди незбагненного».

«Існування неіснуючого».
«Він не пізнається розумом. Як же його пояснити?
"Висловлений Дао вже не Дао".
«Є речі, які ми не можемо знати, тому неможливо дізнатися, що це за речі».

Важливим є рівень розуміння, а не те, якими словами Бога називати. Можна назвати його й так: «Суперпозиція – стан, який не можна спостерігати, але з якого можна сформувати будь-який стан матеріального світу».

Наблизитися до розуміння квантової механіки допоможуть парадокси Зенона, яким понад три тисячі років.

Ахілл має наздогнати черепаху. Між ними сто метрів. Він біжить у десять разів швидше, ніж вона повзе. Коли Ахілл пробіжить ці сто метрів, черепаха поповзе від колишнього місця на десять метрів, коли Ахілл подолає ці десять метрів, черепаха поповзе ще на метр. Коли Ахілл пробіжить цей метр, черепаха відповзне від нього ще на десять сантиметрів. Як би швидко Ахілл не долав відстань, що залишилася, черепаха буде повзати від нього за цей час на одну десяту частину шляху. Дотримуючись логіки, Ахілл ніколи не наздожене черепаху. Другий феномен. Лежить зерно, поруч купа із тисячі зерен. Одне зерно – це купа, тисяча зерен – купа. Візьмемо зерно з купи і перекладемо до одного зернятка. Два зерна, як і раніше, не купа, а 999 зерен – купа. Перекладемо ще одне зерно. І так далі. Необхідно точно визначити момент, коли купа перестане бути купою.

У реальному житті Ахілл, звичайно, обжене черепаху, а купа перестане бути купою, але якщо намагатися детально простежити перебіг подій, то ми ніколи не знайдемо точний і певний момент, коли це відбувається. Поки ми лінійно відстежуємо реальність, вона не змінює своєї якості. Зміна відбувається за допомогою квантового стрибка в момент, який ми не можемо відстежити свідомістю. До нового стану можна дійти лише через стан невизначеності.

Математики знайшли формулу та розрахували, що в нашому випадку Ахілл наздожене черепаху через 111, 111… метрів. Відповіддю є нескінченний дріб, число, яке можна уточнювати до нескінченності, але яке ніколи не досягне певного та остаточного значення! Я розмовляв із фізиком, який вважав парадокси Зенона примітивними. Він казав, що рішення дуже просте. Якщо ми поставимо себе в систему відліку черепахи, то все стане просто і логічно. Але питання в тому, що ми вирішуємо завдання у нашій системі відліку, у нашій реальності. Тут і потрібно вирішити її. Адже, вирішуючи свої життєві завдання, ми повинні змінювати власну реальність.

Одна з гіпотез сучасної фізики говорить, що у Всесвіті кожну мить реалізуються всі можливі варіанти подій, але для нашого світу втілюється лише одна подія. Нескінченна кількість можливостей перетворюється на один реальний варіант. З таких миттєвостей створюється лінійна послідовність подій. І лише воля та свідомість спостерігача відповідальні за перехід імовірнісного стану у певну подію нашого світу. Від стану свідомості залежить, яка саме подія матеріалізується. «По вашій вірі нехай буде вам».

Багато вчених відомі світу не тільки завдяки своїм досягненням, а й завдяки своїм дивинам. Зрештою, потрібно зовсім інакше сприймати світ, щоб вірити в те, що інші вважають неможливим.

Альберт Ейнштейн

Зачіска цього геніального фізика немов кричить: «Божевільний учений!» - можливо тому, що самого Ейнштейна часто називали надто «не від цього світу». Крім того, що його теорія відносності перевернула фізику з ніг на голову і показала людям, що навколо них є ще маса незвіданого, роботи Ейнштейна сприяли розвитку теорій про гравітаційні поля і квантову фізику і навіть механіку. Його улюбленим заняттям у тихий, безвітряний день було спускати на воду свій вітрильник, щоб кинути виклик природі.

Леонардо Да Вінчі

Окрім створення прекрасних творів світового живопису та розвитку теорії мистецтва, цей геній та винахідник Високого Відродження був відомий своєю ексцентричністю. Наукові записи Леонардо та його журнали з кресленнями та начерками були написані у дзеркальному зображенні, за деякими даними, йому було простіше писати. Багато його креслень та ідеї на кілька століть випередили розвиток науки і механіки, як, наприклад, малюнок велосипеда, вертольота, парашута, телескопа та прожектора.

Нікола Тесла

Нікола Тесла народився, як личить людині, яка «приручила» електричний струм, у страшну грозу. Один з найбільш ексцентричних, геніальних і продуктивних вчених-винахідників свого часу, Тесла якраз та людина, якої ніколи не лякала електрика, навіть коли через його власне тіло проходив потік струму, а з винайденого ним трансформатора летіли іскри на всі боки.

Джеймс Лавлок

Цей сучасний вчений-еколог та незалежний дослідник - автор гіпотези Геї, про те, що Земля - ​​це макроорганізм, що контролює клімат та хімічний склад. Спочатку його теорія була прийнята в багнети практично всіма існуючими науковими співтовариствами, але після того, як більшість його прогнозів та прогнозів щодо кліматичних та екологічних змін збулися, колеги почали прислухатися до цього ексцентричного вченого, який не втомлюється давати радикальні прогнози щодо долі людства як виду.

Джек Парсонс

У вільний від роботи з заснування першої у світі лабораторії реактивного руху час Парсонс займався магією, окультизмом і називав себе Антихристом. Цей унікальний інженер мав погану репутацію і не мав офіційної освіти, але ні перша, ні друга не завадила йому створити основу ракетного палива і потрапити в кістяк учених, які забезпечили космічні досягнення США.

Річард Фейнман

Цей геній розпочав свою кар'єру у Манхеттенському проекті серед учених, які розробляли атомну бомбу. Після закінчення війни Фейнман став провідним вченим-фізиком і зробив істотний внесок у розвиток квантової фізики та механіки. У вільний час він займався музикою, проводив час на природі, розшифровував ієрогліфи майя та зламував замки та сейфи.

Фрімен Дайсон

"Батько" квантової електродинаміки і видатний теоретик, Дайсон багато і доступно пише про фізику і у вільний час роздумує над гіпотетичними винаходами далекого майбутнього. Дайсон абсолютно впевнений у існуванні позаземних цивілізацій і з нетерпінням чекає на перший контакт.

Роберт Оппенгеймер

Науковий керівник Манхеттенського проекту отримав прізвисько «батька ядерної бомби», хоча сам був налаштований категорично антимілітаристично. Його настрої та заклики обмежити використання та розповсюдження ядерної зброї спричинили її усунення від секретних розробок та втрати політичного впливу.

Вернер фон Браун

Батька-засновника американської космічної програми та видатного розробника ракетобудування було привезено до США як військовополоненого, після закінчення Другої світової війни. У віці 12 років фон Браун зібрався побити швидкісний рекорд Макса Вальє і прикріпив до невеликого іграшкового автомобіля безліч феєрверків. З того часу його не відпускала мрія про швидкісні реактивні двигуни.

Йоган Конрад Діппель

Цей німецький алхімік XVII століття народився у замку Франкенштайн. Його праці та експерименти включали кип'ятіння частин тіла, спроби перемістити душу з одного тіла в інше і створити еліксир безсмертя. Не дивно, що саме він став прототипом Віктора Франкенштейна – героя готичного роману Мері Шеллі. Натомість завдяки Діппелю у світі з'явилася перша синтетична фарба - прусська синь.

Фізика - найзагадковіша з усіх наук. Фізика дає нам розуміння навколишнього світу. Закони фізики абсолютні і діють усім без винятку, попри особи і соціальний статус.

Ця стаття призначена для осіб віком від 18 років.

А вам уже виповнилося 18?

Фундаментальні відкриття в галузі квантової фізики

Ісаак Ньютон, Нікола Тесла, Альберт Ейнштейн та багато інших — великі провідники людства в дивовижному світі фізики, які подібно до пророків відкрили людству найбільші таємниці світобудови та можливості управління фізичними явищами. Їхні світлі голови розсікли темряву невігластва нерозумної більшості і подібно до дороговказної зірки вказали шлях людству в темряві ночі. Одним із таких провідників у світі фізики став Макс Планк — батько квантової фізики.

Макс Планк як основоположник квантової фізики, а й автор всесвітньо відомої квантової теорії. Квантова теорія - найважливіша складова квантової фізики. Простими словами, ця теорія визначає рух, поведінку та взаємодію мікрочастинок. Засновник квантової фізики також приніс нам і безліч інших наукових праць, які стали наріжними каменями сучасної фізики:

• теорія теплового випромінювання;
• спеціальна теорія відносності;
• дослідження у галузі термодинаміки;
• дослідження у галузі оптики.

Теорія квантової фізики про поведінку та взаємодію мікрочастинок стала основою для фізики конденсованого стану, фізики елементарних частинок та фізики високих енергій. Квантова теорія пояснює нам суть багатьох явищ нашого світу — від функціонування електронних обчислювальних машин до будови та поведінки небесних тіл. Макс Планк, творець цієї теорії, завдяки своєму відкриттю дозволив нам осягнути справжню суть багатьох речей лише на рівні елементарних частинок. Але створення цієї теорії — далеко ще не єдина заслуга вченого. Він став першим, хто відкрив фундаментальний закон Всесвіту – закон збереження енергії. Внесок у науку Макса Планка важко переоцінити. Якщо говорити коротко, його відкриття безцінні для фізики, хімії, історії, методології та філософії.

Квантова теорія поля

У двох словах, квантова теорія поля — це теорія опису мікрочастинок, а також їх поведінки у просторі, взаємодії між собою та взаємоперетворення. Ця теорія вивчає поведінка квантових систем у межах, так званих ступенів свободи. Ця гарна і романтична назва багатьом з нас до пуття нічого не говорить. Для чайників, ступеня свободи це кількість незалежних координат, які необхідні для позначення руху механічної системи. Простими словами, ступеня свободи це характеристики руху. Цікаві відкриття у сфері взаємодії елементарних частинок зробив Стівен Вайнберг. Він відкрив так званий нейтральний струм — принцип взаємодії між кварками та лептонами, за що й отримав Нобелівську премію 1979 року.

Квантова теорія Макса Планка

У дев'яностих роках вісімнадцятого століття німецький фізик Макс Планк зайнявся вивченням теплового випромінювання і отримав формулу для розподілу енергії. Квантова гіпотеза, яка народилася в ході даних досліджень, започаткувала квантову фізику, а також квантову теорію поля, відкриту в 1900-му році. Квантова теорія Планка полягає в тому, що при тепловому випромінюванні енергія, що продукується, виходить і поглинається не завжди, а епізодично, квантово. 1900-й рік, завдяки даному відкриттю, яке зробив Макс Планк, став роком народження квантової механіки. Також варто згадати про формулу Планка. Якщо говорити коротко, то її суть наступна — вона ґрунтується на співвідношенні температури тіла та його випромінювання.

Квантово-механічна теорія будови атома

Квантово-механічна теорія будови атома є однією з базових теорій понять у квантовій фізиці, та й у фізиці взагалі. Ця теорія дозволяє нам зрозуміти будову всього матеріального і відкриває завісу таємниці над тим, з чого насправді складаються речі. А висновки, з цієї теорії, виходять дуже несподівані. Розглянемо будову атома коротко. Отже, з чого насправді складається атом? Атом складається з ядра та хмари електронів. Основа атома, його ядро, містить майже всю масу самого атома — понад 99 відсотків. Ядро має позитивний заряд, і він визначає хімічний елемент, частиною якого є атом. Найцікавішим в ядрі атома є те, що він містить у собі практично всю масу атома, але при цьому займає лише одну десятитисячну його обсягу. Що ж із цього випливає? А висновок напрошується вельми несподіваний. Це означає, що щільна речовина в атомі — лише одна десятитисячна. А що ж займає все інше? А решта в атомі — електронна хмара.

Електронна хмара – це не постійна і навіть по суті не матеріальна субстанція. Електронна хмара - це лише ймовірність появи електронів в атомі. Тобто ядро ​​займає в атомі лише одну десятитисячну, а все інше порожнеча. І якщо врахувати, що всі навколишні предмети, починаючи від порошин і закінчуючи небесними тілами, планетами і зірками, складаються з атомів, то виходить, що все матеріальне насправді більш ніж на 99 відсотків складається з порожнечі. Ця теорія здається зовсім неймовірною, а її автор, як мінімум, людиною, що помиляється, адже речі, що існують навколо, мають тверду консистенцію, мають вагу і їх можна сприймати. Як же вони можуть складатися з порожнечі? Чи не закралася помилка у цю теорію будови речовини? Але помилки тут немає.

Усі матеріальні речі здаються щільними лише з допомогою взаємодії між атомами. Речі мають тверду і щільну консистенцію лише за рахунок тяжіння або відштовхування між атомами. Це і забезпечує щільність і твердість кристалічних грат хімічних речовин, з яких і складається все матеріальне. Але, цікавий момент, при зміні, наприклад, температурних умов навколишнього середовища, зв'язку між атомами, тобто їхнє тяжіння та відштовхування може слабшати, що призводить до ослаблення кристалічних ґрат і навіть до її руйнування. Саме цим пояснюється зміна фізичних властивостей при нагріванні. Наприклад, при нагріванні заліза воно стає рідким і йому можна надати будь-якої форми. А при таненні льоду, руйнування кристалічних грат призводить до зміни стану речовини, і з твердого воно перетворюється на рідке. Це яскраві приклади ослаблення зв'язків між атомами і, як наслідок, ослаблення або руйнування кристалічних ґрат, і дозволяють речовині стати аморфним. А причина таких загадкових метаморфоз якраз у тому, що речовини лише на одну десятитисячну складаються із щільної матерії, а решта — порожнеча.

І речовини здаються твердими лише через міцні зв'язки між атомами, при ослабленні яких речовина видозмінюється. Таким чином, квантова теорія будови атома дозволяє зовсім інакше поглянути на навколишній світ.

Засновник теорії атома Нільс Бор висунув цікаву концепцію про те, що електрони в атомі не випромінюють енергію постійно, а лише в момент переходу між траєкторіями свого руху. Теорія Бора допомогла пояснити багато внутрішньоатомних процесів, а також зробила прорив у галузі такої науки, як хімія, пояснюючи межу таблиці, створеної Менделєєвим. Згідно , останній елемент, здатний існувати в часі та просторі, має порядковий номер сто тридцять сім, а елементи, починаючи зі сто тридцять восьмого, існувати не можуть, оскільки їхнє існування суперечить теорії відносності. Також теорія Бора пояснила природу такого фізичного явища, як атомні спектри.

Це спектри взаємодії вільних атомів, що виникають при випромінюванні енергії між ними. Такі явища характерні для газоподібних, пароподібних речовин та речовин у стані плазми. Таким чином, квантова теорія зробила революцію у світі фізики та дозволила просунутися вченим не лише у сфері цієї науки, а й у сфері багатьох суміжних наук: хімії, термодинаміки, оптики та філософії. А також дозволила людству поринути у таємниці природи речей.

Ще дуже багато слід перевернути людству у своїй свідомості, щоб усвідомити природу атомів, зрозуміти принципи їхньої поведінки та взаємодії. Зрозумівши це, ми зможемо зрозуміти і природу навколишнього світу, адже все, що нас оточує, починаючи з порошин і закінчуючи самим сонцем, та й ми самі — все складається з атомів, природа яких загадкова і дивовижна і таїть у собі ще безліч таємниць.

Квантова теорія застосовується в різних сферах - від мобільних телефонів до фізики елементарних частинок, але багато в чому досі залишається загадкою для вчених. Її поява стала революцією у науці, навіть Альберт Ейнштейн сумнівався у ній і сперечався з Нільсом Бором практично все життя. У видавництві Corpus виходить книга італійського фізика Карло Ровеллі «Сім етюдів з фізики», яку переклали більш ніж 40 мовами і в якій він розповідає, як у XX столітті відкриття у фізиці змінили наші знання про Всесвіт. «Теорії та практики» публікують уривок.

Зазвичай кажуть, що квантова механіка народилася точно в 1900 році, фактично ознаменувавши настання напруженої думки. Німецький фізик Макс Планк вирахував електричне поле в гарячій скриньці у стані теплової рівноваги. Для цього він вдався до трюку: уявив, ніби енергія поля розподілена по «квантах», тобто зосереджена у пакетах, порціях. Це хитрощі призвели до результату, який чудово відтворив виміри (а отже, обов'язково певною мірою був правильним), але розходився з усім, що тоді було відомо. Вважалося, що енергія змінюється безперервно, і не було причин поводитися з нею так, ніби вона складена з невеликої цегли. Уявити енергію складеної з обмежених пакетів було для Планка своєрідним обчислювальним хитрощом, і він сам не зрозумів до кінця причину її ефективності. І знову Ейнштейн через п'ять років усвідомив, що «пакети енергії» реальні.

Ейнштейн показав, що світло складається з порцій – частинок світла. Сьогодні ми називаємо їх фотонами. […]

До роботи Ейнштейна колеги спочатку поставилися як до незграбної проби пера виключно обдарованого юнака. Саме за цю роботу він згодом отримав Нобелівську премію. Якщо Планк – батько теорії, то Ейнштейн – батько, який виховав її.

Однак, як і будь-яка дитина, теорія потім пішла своїм власним шляхом, не розпізнаним самим Ейнштейном. Тільки данець Нільс Бор у другому та третьому десятиліттях XX століття започаткував її розвиток. Саме Бор зрозумів, що енергія електронів в атомах може набувати лише певних значень, як енергія світла, і, найголовніше, що електрони здатні лише «перескакувати» між однією атомною орбітою та іншою з фіксованими енергіями, випускаючи або поглинаючи фотон при стрибку. Це знамениті "квантові стрибки". І саме в інституті Бору в Копенгагені найблискучіші молоді уми століття зібралися разом, щоб вивчити ці загадкові особливості поведінки у світі атомів, спробувати внести в них порядок і побудувати несуперечливу теорію. У 1925 року рівняння теорії нарешті з'явилися, замінивши собою всю механіку Ньютона. […]

Першим, хто написав рівняння нової теорії, ґрунтуючись на неймовірних ідеях, був молодий німецький геній – Вернер Гейзенберг.

«Рівняння квантової механіки залишаються загадковими. Оскільки описують не те, що відбувається з фізичною системою, а лише як фізична система впливає на іншу фізичну систему»

Гейзенберг припустив, що електрони існують не завжди. А лише тоді, коли хтось чи щось спостерігає за ними – чи, краще сказати, коли вони взаємодіють із чимось ще. Вони матеріалізуються дома, з ймовірністю, коли з чим-небудь зіштовхуються. Квантові стрибки з однієї орбіти на іншу - єдиний спосіб бути «реальними» у їхньому розпорядженні: електрон є набір стрибків від однієї взаємодії до іншої. Коли ніщо його не турбує, він не знаходиться в жодному конкретному місці. Він взагалі не в місці.

Наче Бог не зобразив реальність чітко прокресленою лінією, а лише намітив її ледь помітним пунктиром.

У квантовій механіці жоден об'єкт не має певного положення, за винятком випадків, коли він стикається лоб у лоб із чимось ще. Щоб описати його посередині між однією взаємодією та іншою, ми використовуємо абстрактну математичну формулу, яка не існує в реальному просторі, лише в абстрактному математичному. Але є дещо й гірше: ці засновані на взаємодії стрибки, якими кожен об'єкт переміщається з одного місця в інше, відбуваються не передбачуваним чином, а, за великим рахунком, випадковим. Неможливо передбачити, де електрон з'явиться знову, можна лише обчислити ймовірність, з якою він виникне тут чи там. Питання ймовірності веде в саме серце фізики, де все, як раніше здавалося, регулюється строгими законами, універсальними та невідворотними.

Чи вважаєте це безглуздістю? Так думав і Ейнштейн. З одного боку, він висунув кандидатуру Гейзенберга на здобуття Нобелівської премії, визнаючи, що той зрозумів про світ щось принципово важливе, тоді як з іншого - не пропустив жодного випадку, щоб побурчати про те, що в твердженнях Гейзенберга не надто багато сенсу .

Молоді леви копенгагенської групи були розгублені: як це можливо, щоб Ейнштейнтак думав? Їхній духовний отець, людина, яка першою явила відвагу мислити немислиме, тепер відступила і боялася цього нового стрибка в невідоме, стрибка, ним же самим і викликаного. Той же Ейнштейн, який показав, що час не універсальний і простір викривлений, тепер казав, що світ не може бути настількидивним.

Бор терпляче пояснював нові ідеї Ейнштейну. Ейнштейн висував заперечення. Він вигадував уявні експерименти, щоб показати суперечливість нових ідей. «Уявіть собі ящик, наповнений світлом, з якого вилітає один фотон…» - так починається один із його знаменитих прикладів, уявний експеримент над ящиком зі світлом. Зрештою Бор завжди примудрявся знайти відповідь, яка спростовував заперечення Ейнштейна. Їхній діалог тривав роками - у вигляді лекцій, листів, статей… […] Зрештою Ейнштейн визнав, що ця теорія - гігантський крок уперед у нашому розумінні світу, але залишився переконаний, що все не може бути настільки дивним, як передбачається нею, - що «за» цією теорією має бути таке, розумніше пояснення.

Століття ми всі на тому ж місці. Рівняння квантової механіки та їх наслідки застосовуються щодня в різних областях - фізиками, інженерами, хіміками та біологами. Вони відіграють надзвичайно важливу роль у всіх сучасних технологіях. Без квантової механіки не було б жодних транзисторів. І все-таки ці рівняння залишаються загадковими. Оскільки описують те, що відбувається з фізичної системою, лише як фізична система впливає іншу фізичну систему. […]

Коли Ейнштейн помер, його головний суперник Бор знайшов йому слова зворушливого захоплення. Коли за кілька років помер і Бор, хтось зробив фотографію дошки у його кабінеті. На ній малюнок. Скринька зі світлом з уявного експерименту Ейнштейна. До кінця - прагнення сперечатися з самим собою, щоб зрозуміти більше. І до останнього – сумнів.