Чтобы запомнить суть эксперимета (а то я все забываю) попробую его здесь изложить. : )
Источники: Wikipedia, память (кое-что читал в каком-то научном блоге), мультик (нашел только-что). А впервые мне рассказал об этом эксперименте по памяти психиатр Этелий Филиппович Казанец.
Классный мультик. Итак, что же мы читаем в Wikipedia?
Double-slit experiment - пускаем две волны; они местами гасят друг друга, местами усиливают, это называется interference (то есть они влияют друг на друга). В результате на чувствительном (фото)элементе имеем interference pattern , грубо говоря: 1 0 2 0 3 0 2 0 1
Впервые эксперимент был проведен в 1800 году и опроверг корпускулярную (атомарную) теорию света Ньютона. В двадцатом веке эксперимент стали проводить, выстреливая по одному атому света за раз. Таким образом надеялись выяснить, таки материя является волнами или частицами; но не вышло - атом стал показывать чудеса: выстреливается один атом, на фотоэлемент прилетает один атом (и только в одно место), однако, когда мы выстреливаем следующий атом, а затем еще один, и еще один, то оказывается, что из этих одинарных атомов образуется знакомый interference pattern . Но, чтобы образовывался interference pattern - должно взаимодействовать две волны! Атом же, по определению, не может быть двумя волнами. Получается, что мир вычисляет , куда должен попасть атом, по волновой формуле, и кладет туда этот самый атом. То есть между состоянием выстрела и состоянием попадания нет промежуточного состояния - мир вычисляет куда положить атом и кладет его туда, без всяких полетов . В частности, если мы добавляем зрителя в эксперимент, то мир начинает вычислять повередние атома по другому - с учетом зрителя. В результате мир доставляет атом сначала зрителю , а потом уже на фотоэлемент - и волновой эффект (интерференция) пропадает!
Как говорит Richard Feynman - атом сначала проходит все возможные пути, чтобы пройти от точки А до точки Б.
Интересный вывод из Double-slit experiment - что для того, чтобы вычислить, как ведет себя наш мир, поскольку каждый атом проходит все возможные пути , понадобится вычислительная мощь, равная размеру нашего мира возведенному в степень на самого себя (или еще больше).
Photoelectric effect - на уровне атомов объясняется так: фотон ударяется в металл и выбивает электрон; в результате из света получается электричество. Каждый конкретный фотон выбивает по одному электрону - если свет интенсивнее, значит летит больше фотонов, выбивая больше электронов. (Никогда не понимал этого объяснения - потому что в результате все электроны должны куда-то утечь и металла не останется; а фотоны куда деваются?) Проблема в том, что есть некоторый преобразовательный порог - слишком слабый фотон не выбивает электроны, в то же время слишком сильный фотон все равно выбивает не больше одного электрона - то есть атомной теорией этот эмпирический порог объясняется, а вот волновой теорией вроде как нет.
Compton scattering - это когда фотон встречается с материей и в результате его энергия падает (частота волны увеличивается). Атомарная теория объясняет это тем, что фотон сталкивается с материей и, потеряв часть энергии, улетает в другую сторону (как мячик). Волновая теория, опять же, этот эффект вроде как объяснить не может. Считается, что это поведение свойственно именно для частиц.
Квантовая физика решила данные проблемы, создав единый математический аппарат, который работает и с частицами и с волнами. Квантовая физика не говорит, с чем мы имеем дело, она лишь описывает атом через волновую функцию из четырех параметров: орбитальный порядок (ближе к ядру или дальше от ядра), форма орбиты, магнитный момент (заряд) и вращательный момент. Так называемый Принцип неопределенности говорит о том, что говоря о частице мы можем измерить или ее скорость, или ее позицию, но не оба параметра. В результате мы не можем оперировать позицией электрона, а лишь вероятностным распределением - где он может быть. Мы не можем проследить траекторию электрона, ее не существует!
Когда мы ловим конкретный атом (например на специальный фото-элемент, как в Double-slit эксперименте) - то свойства электрона больше не определяются Шрёдинговой функцией, то есть квантовая физика за такой пойманный электрон больше не отвечает; это называется Wavefunction collapse - провалом волновой функции.
Энштейн не согласился с Принципом неопределенности , заявив, что Бог не бросает кости (God does not play dice) . Пытаясь определить, что же там Бог бросает вместо игральных костей, Эйнштейн провел мысленный эксперимент, известный как Einstein, Podolsky and Rosen paradox. Парадокс заключался в том, что Квантовая теория отвергает принцип локальности, гласящий: The elements of physical reality which are objectively possessed cannot be influenced instantaneously at a distance. , то есть, что невозможно мгновенно влиять на предметы, находящиеся на расстоянии. Поскольку Квантовая теория отвергает принцип локальности, получается что все в мире взаимосвязано не только причинно-следственными связями, но и вообще, в каждый момент времени. Эйнштейну такой вывод не нравился.
