Есть ли реальность за вашей спиной? О квантовой физике простым языком - Катрина Арье

задача, и Нобелевскую премию по физике в 2022 году дали за доказательства неравенств Белла. Если кратко, неравенства Белла – это о том, что мы не можем точно описать все процессы, происходящие в мире. И не потому, что у нас нет формул или наши приборы несовершенны, а просто потому, что мир в основе своей непознаваем.

«Самое непостижимое в мире – это его постижимость», – писал Эйнштейн в своём знаменитом эссе в 1936 году. Как учёные создают свои теории? Ведь всё, что происходит вокруг, довольно нелогично. Очень многое мы не можем объяснить. И всё же на фоне такой путаницы с завидной регулярностью проступают законы этого мира. Солнце всегда садится на западе. Вода при кипении превращается в пар. Если рядом с вами упадёт дерево, вы услышите звук падения… Это не исключения из анархии жизни, а проблески лежащего в её основе порядка. Это и называется физикой.

В 1869 году Дмитрию Менделееву во сне пришла идея упорядочения химических элементов. Так появилась известная сегодня Периодическая система химических элементов – таблица Менделеева. Она показывает, что в свойствах элементов есть периодические закономерности – из хаоса вдруг появляются порядок и предсказуемость. Все известные элементы легко вписались в эту таблицу, однако в ней оставались пустые места, которые позже заполнили открытые элементы с предсказанными Менделеевым свойствами.

Наука даёт вам возможность находить порядок и правила в любых незнакомых процессах. Это и есть развитие адаптивного интеллекта – основы преуспевания в современном мире.

В этом нет ничего удивительного. Квантовая физика всеобъемлюща, она проникает во все сферы жизни. Она открыла нелокальность, принцип неопределённости, туннельный эффект и много других странных законов. Удивительно, что все они перекликаются с древними даосскими и буддистскими учениями, говорящими, что окружающий мир – это иллюзия, майя, игра божественного воображения или картина, нарисованная наблюдателем. И возможно, квантовые эффекты играют огромную роль в работе нашего сознания… В книге я расскажу об этом.

Вы узнаете основные законы квантовой физики, модели мироустройства и то, как всё это связано с философией, религией и психологией. Это ведь удивительно и интересно, не так ли?

Кроме того, по опыту учеников моих курсов знаю, что, прочитав книгу, вы перенастроите мышление, получите новые для вас инструменты решения жизненных задач, сможете делать правильный выбор в сложных ситуациях.

Если увлекаетесь эзотерикой, вам тоже будет очень полезно знание основ квантовой теории: вы найдёте много интересных для себя пересечений.

И кстати, физики очень любят шутить! Поэтому в книге много научного юмора, мемов и забавных историй, приключившихся с учёными.

В конце каждой части я разместила задания, ведь знания квантовой физики можно – и нужно! – применять в жизни. Используйте хештег #арьекнига в соцсетях, и будем вместе обсуждать интересные идеи.

Моя миссия – показать, что квантовая физика увлекательна, интересна и очень полезна. О ней можно рассказывать простыми словами, как и найти много параллелей с её законами в нашей жизни. Я приглашаю вас в увлекательное научное приключение!

#физикишутят

Учёный язык

– Папа, я хочу на завтрак кукурузные хлопья. Неужели и сегодня овсянка?

– Да. Мама выдвинула предположение, что ввиду похолодания будет полезно повысить температуру твоего тела путём поедания тобою овсянки. Кроме того, ввиду вышеупомянутых температурных условий твои связанные бабушкой перчатки и пальто с тёплой подкладкой и капюшоном, несомненно, должны быть надеты.

– Можно посыпать овсянку сахаром?

– Отсутствие сахара в сахарнице, имеющейся в нашем распоряжении, отмечалось некоторое время назад папой. Однако в настоящее время очередная доза этого вещества доставляется мамой из кухни, где оно хранится в специально приспособленном контейнере.

– Папа, я не хочу сегодня в школу. Не каждый же день туда ходить!

– Несколькими исследователями было независимо показано, что недостаток школьного образования может впоследствии отрицательно повлиять на способность индивидуума зарабатывать деньги. Кроме того, другие папы сообщали, что, в частности и в особенности, та школа, которой папа платит деньги, является очень хорошей. Другим фактором, который необходимо принимать во внимание, является относительная свобода, которой мама пользуется днём в твоё отсутствие, в силу чего у неё имеется возможность уделять внимание лишь беби и себе самой.

– Но зачем туда ходить каждый день?

– Предыдущее высказывание по данному вопросу игнорируется полностью. Создаётся впечатление, что в этот момент ты не слушал. Доводы настоящего оратора сводятся к следующему: при отсутствии преимуществ в образовании, которые обеспечиваются регулярным посещением нормальной школы, могут наблюдаться пробелы в знаниях, а этот недостаток, в свою очередь, может привести к бедствиям, проистекающим из недостаточности денежных резервов [2].

И так далее…

Ничего не скажешь, устрашающая беседа. Вы, конечно, можете возразить, что ни один нормальный человек так не говорит. Верно. Никто не говорит так за обеденным столом, но как только речь заходит о фотонах или генах, многие учёные автоматически переходят именно на такую тарабарщину.

Часть 1

Загадочные кванты

Вы изучите основные понятия в физике; поймёте, чем квантовая физика отличается от классической; узнаете, что такое квант и как можно совершать «квантовые скачки’».

Глава 1

Частицы

Чтобы изучать законы квантовой физики, нужно понимать её основные термины. Из этой главы вы узнаете, что такое частицы, волны и поля. Что‑то вы вспомните из школьной программы, а что‑то будет новым. Не пролистывайте этот материал, ведь на полученных знаниях основывается вся книга!

Что такое атом

Греческий философ Демокрит (460–370 гг. до н. э.) первым предположил, что существуют атомы.

Атом (др. – греч.) означает «неделимый».

Атомы – это кирпичики, из которых строится любое вещество. Во времена Демокрита атомы считались неделимыми, самыми